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开启智慧的脑科学

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  • 发布时间:2020年01月08日
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下午2:32:14原文转自 :中国科普

提到脑科学,人们首先想到的就是神秘、烧脑,不可思议。确实,当人们仰望星空之时,常感叹于宇宙的浩瀚无垠,然而,尽管人类与之相比渺小如微尘,但却可以思考整个宇宙的奥秘,岂不是奇迹中的奇迹吗?

神经元及其模式图

高尔基

卡哈尔

人类自古就对脑深感好奇。考古学家发现,早在一万年前,古代的巫师就尝试给精神病人做开颅手术,企图释放病人脑中的“邪灵”。有些病人因为感染或出血而死去了,也有些病人存活下来,颅骨上留下了圆形或方形的“脑洞”。两千年前,古希腊医学之父希波克拉底就在讨论脑部疾病的《论神奇的疾病》一文中写道:“人们应该认识到所有的快乐、愉悦、欢笑、运动,还有悲伤、忧愁、沮丧和哀伤都来自大脑,而不是来自其他东西。”

古人以其智慧对脑做了研究,可是因为它深藏颅内,形状独特——就是白花花的一团组织,很难深入探究。一直到1873年,意大利科学家高尔基发明了硝酸银染色,人们才从显微镜下看见了组成大脑的神经细胞,于是真正能够开展脑科学的观察和实验。1889年,西班牙神经科学家卡哈尔通过对神经细胞的细致观察,提出了神经元学说。该学说认为神经细胞的突起虽然彼此靠近,但并没有胞质相通,每一个神经细胞是一个独立的单元,而高尔基则认为神经细胞的突起彼此相通,构成一张神经网。直到扫描电镜发明之后,人们才确信神经元学说是正确的,这一学说的创立被认为是脑科学的起源。

高尔基和卡哈尔同获1906年的诺贝尔生理学或医学奖,这是神经科学方向的第一个诺贝尔奖。100多年过去了,神经科学领域的研究获得了20多次诺贝尔生理学或医学奖,有了很多新发现,但是离揭示大脑的奥秘还很遥远。

脑是神经科学的主要研究对象,神经系统包含了脑、脊髓(合称中枢神经系统)和神经节、神经干、神经丛及神经终末装置(合称外周神经系统)。脑科学之所以复杂难解,首先是因为脑中含有上千亿神经元,构成1015数量级的神经突触,如银河系的繁星一样浩瀚。其次,科学家们只能进行人脑的无创实验或动物实验,而动物的智力与人相去甚远,难以解释人脑的高级机能。第三,其他器官的功能可以视为细胞功能的叠加,而脑并非如此,它实现的是从物质到精神的跨越。

脑科学经过百年历程、一代又一代科学家的艰难求索,对单个神经元或者神经胶质细胞的结构和功能已经了解得比较清楚,对神经回路水平的信号传递和编码规律大体知悉,对局部神经核团的主要功能也逐渐清晰。但是要说清楚思维活动怎么产生,情感或意识怎么形成,还是十分困难。

脑科学家们穷其一生探究大脑,到底是为了什么呢?当然,人类的求知欲确实很想知道自己最重要的器官——脑,究竟是怎么工作的。其次,如果理解了脑的工作原理,阿尔茨海默症等神经退行性疾病、精神疾病及心理障碍就可以获得有效的治疗。脑科学还可以用于脑机接口、人工智能、潜能开发等领域,带给人们更多的益处。

脑科学可以使人变聪明吗?这是很多读者感兴趣的地方,也是许多智力相关的综艺节目热衷呈现之处。我研究和讲授脑科学20年,并不觉得脑科学让我变得聪明,倒是发现自己越来越乐意去使用大脑,发掘自己内在的宝藏。脑科学无法给人聪明的捷径,但是给人信心——两耳之间的三磅宇宙是多么神奇,拥有着这份无价之宝已经是足够幸运。脑科学解释了学习和记忆的基本原理、情绪的产生机制和控制情绪的方法、睡眠与觉醒的规律……这些知识都很实用,也是我非常乐意在专栏中与读者分享的。

人们能解开大脑的终极奥秘吗?这是所有科学家和哲学家的迷思。“我是谁?我从哪里来?我到哪里去?”所有的答案在我们脑中。脑科学被誉为自然科学的最后一个堡垒,这个堡垒一旦被攻克,人类社会将发生翻天覆地的变化。因此,我也期待与脑科学研究者及广大民众一起,陪伴脑科学沿着正确的轨道前进,带给未来社会希望与光明。

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