脑科学的革命性技术

仇子龙

脑科学的研究希望解密大脑的终极秘密，比如我们为什么能学习记忆，为什么能思考，为什么有意识等等。

自从脑科学诞生以后，我们基本弄清了大脑是由千亿个神经细胞（也叫神经元）组成的。我们也弄清了神经元传递信息的奥秘，由化学物质在细胞膜之间的传递产生了电冲动，编码了神经元将大千世界信息变成简单的电活动。但是，当我们完成了将神奇的大脑分解为一个一个神经元的工作之后，我们发现对那些最令人着迷的问题，我们还是没有答案。为什么能学习记忆，为什么能思考且有意识？

如果想解答这些终极问题，必须进一步解析大脑的奥秘，比如，在进行高等认知活动的时候，大脑中究竟发生了什么？电活动是如何在大脑密如蛛网的神经网络中传递的？我们不能再将大脑分解为一个一个的细胞，而应当将大脑看成一个整体，在活体动物中探索大脑的工作机理。因此我们需要解析大脑作为一个整体的电活动如何传递，我们还需要对整个大脑中的神经网络进行解析，把电活动的活动路径勾画出来。

这些就是全世界的神经科学家为之奋斗的最新目标。用多种方法直接观察动物脑中的电活动，研究各种认知行为产生什么样的电活动。并且站在整体角度，运用最新的方法剖析大脑的神经网络。只有将大脑的神经网络充分解析出来，我们才有可能知道认知、思考与意识的底层逻辑。

在本期《世界科学》中，你可以看到，哈佛大学的科恩教授用蛋白质来标记神经元的电活动，将发生在毫秒级的电活动用灵敏的蛋白质探针标记出来。能够同时看到大脑中难以数计的神经元如何在我们思考、认知时发生活动，将是我们揭开大脑奥秘的终极时刻。在“思维之源：叹为观止的突触地图”一文中，你将会了解到，目前科学家用标记神经元之间的链接结构——突触的方法，来对大脑的神经网络进行标记。当然神经科学家还有许多手段，比如将绿色荧光蛋白装到跨越神经元的病毒中，来点亮串起来的神经网络。

而在“细胞通往大脑的捷径”这篇文章中，你会看到免疫系统与大脑连接的证据。长久以来我们一直以为大脑是免疫系统的禁区，因为被血脑屏障层层包围。现在科学家已经发现了许多证据，发现我们的免疫系统通过血脑屏障，对大脑产生了许多影响，包括大脑受到损伤后的第一反应，必须由免疫系统来完成。因此免疫系统与大脑是密不可分的。目前已经发现许多老年疾病，如阿尔茨海默病与帕金森综合征等等，都与大脑中的免疫反应失调有关。免疫系统过激会导致自身免疫疾病，而老年病变过程中产生的神经免疫反应也会继而对大脑的正常功能产生破坏作用，因此对许多神经系统疾病的免疫系统治疗，也许会是重要方向。

通过对最新脑科学研究成果的解读，我们可以看到脑科学的研究已经走到了与其他多学科交叉的关键时刻，而且物理、化学等多种方法在脑科学研究中的运用一再突破脑科学的极限，使最终观测大脑实时活动成为可能。

脑科学，正成为生命科学中最活跃的一个分支，21世纪的脑科学最终将解开大脑的终极秘密，并攻克若干大脑疾病，让我们拥有更健康的大脑。