“大脑的未来，在作者的描述之下，真是一个令人兴奋又令人担忧的未来。

——蒲慕明

我是一个神经科学家，也就是说，我在研究脑如何工作。就像其他许多神经科学家一样，我做这门学问，是因为我相信在分子、细胞和系统层次探索“脑如何工作”，我们可以对思维如何运作有些理解。对我来说，这是一个科学家或任何一个追寻真理的人所能提出的最有意思，也是最重要的问题之一了。然而，我们这些神经科学家发现的不仅仅是对世界被动的认识，这些知识也提供了可能预测、改变和控制意识的精密技术。

当然，对于很多神经科学家来说，叩问脑如何工作，即探究心智是如何工作的。因为他们认为，人类心智理所当然地寓于这g紧密堆砌的细胞和神经连接所组成的脑中。这个问题不仅涉及科学，还关乎上千年来的哲学、宗教和诗歌——在此刻，让我继续解释作为一个神经科学家到底意味着什么吧。关于心智如何工作，我个人尤其感兴趣的是人类怎样学习和记忆——这既令人着迷，又重要，并且具有神秘的一面。或者，更准确地说，是什么样的过程在脑中上演，使得学习与记忆得以产生。为了研究这个问题，我应用了各种技术：因为脑工作的方式，其他动物和人类在很多方面几乎一样，所以可以在动物学习新技能和任务时对其进行实验，研究脑内部发生的分子和细胞生物学过程。同时我也使用了一种特殊的新成像技术，作为窥视在学习和回忆过程中人脑（包括我自己的）的一扇窗口。

从个别神经元中特定分子的性质，到数亿个细胞的电学和磁学行为；从显微镜下观察单个细胞，到研究动物行为——这就是神经科学的范畴，也是使神经科学成为一个较新学科的原因。自有记录的科学活动之初，科学家就已开始对脑和行为进行探索。但直到近来，分子还是化学家在研究，细胞集群的性质由生理学家检测，心理学家则阐释活体动物的行为。直到20世纪末，才开始将这整个“七巧板”拼接起来。

作为对脑研究进展的回应，美国政府将20世纪90年代定为“脑的十年”（ThDcadofthBrain）。大约4年之后，欧洲人不太情愿地宣布了自己的10年，因此当我写这本书的时候，这个10年正将结束。抛开正式的宣定不说，近几年神经科学领域的大规模扩张已使很多人建议，21世纪的头十年应被称为“心智的十年”（ThDcadofthMind）。借助人类基因组计划的规模和技术成就，理解甚至解码脑和心智之间复杂交错的联系已被视为科学最后的前沿。人脑是宇宙间最为复杂的已知现象，它拥有上千亿个神经细胞及它们之间百万亿个相互连接点，且不说约60亿个这样的脑之间还会产生互动，而这些脑的主人又生活在地球生态系统的科技社会文化之中！

如今来自全球范围的研究力量已经注入神经科学领域——主要来自美国，但欧洲地区和日本也紧随其后，使神经科学从传统的“小学科”变成了一项涉及众多研究团队，吸纳政府（包括其下的军事单位）和制药业上亿投资的大产业。结果，像解剖学、生理学、分子生物学、遗传学和行为学这些曾经截然不同的领域，如今都包容在“神经生物学（nurobiology）”中。然而，神经生物学的“野心”还更大，它开始触及生物学、心理学和哲学之间久负争论的领域。因此，“神经科学（nuroscincs）”这个无所不包的词语应运而生——这个词语作为复数出现是很重要的。每年有3万以上的研究人员汇聚在美国少数几个足够大的会议中心举行美国神经科学学会的年会，研究同一个对象——脑，以及其正常与异常的功能。尽管如此，他们仍是在不同的层面开展研究，使用了多种不同的研究模式、选题思路和实验技术。

多种学科为神经科学做出贡献。对正常的心智功能如学习和记忆，以及异常功能如抑郁、精神分裂和阿尔茨海默病，遗传学鉴定了与之相关的基因。由物理学和工程学带来的脑成像系统如正电子发射断层扫描术（positronmissiontomography,PET）、功能磁共振成像（functionalmagnticrsonancimaging,fMRI）、脑磁图（magntoncphalogram,MEG）等，打开了一扇观察脑的新窗口。仅从这些成像系统的缩写上难以直接看出这些装置的强大功能，它们提供了对活体脑内动态电活动的深入理解。信息科学领域已有人宣称能为脑的运算过程建立模型，甚至在计算机的人造世界里模拟脑功能。

还有一点有意思的，神经学家几乎被这些超乎寻常的新技术灌醉了，他们开始要占领人类最终的未知领域——意识及其本质。过去10年间，已有几十本猜想性的书，将“意识”这个词以不同方式放在书名上；还有一个称为《意识研究》的期刊，而亚利桑那州的Tucson更定期召开“意识论坛”。但我还是有些怀疑，我会试着去解释，为什么作为神经科学家，我们对了解“意识”这个大问题并不会有太大的贡献。这也是为什么多年前维根斯坦（Wittgnstin）曾说：咱们最好保持沉默。

开这样一个“意识论坛”意味着我们对理解意识的框架，甚至意识这个词的定义是什么，已达成某种共识。事实并非如此。神经科学的急速发展，带来了从亚分子到整体脑的各个层面多得难以想象的数据、现象和实验发现。我非常关心的问题是如何将这些大量的信息衔接、融合到一个贯通各层面的脑理论中。脑充满了表面矛盾的现象，因为它是一个固定的结构，同时又具有一套动态的、有些相关又有些独立的过程。其性质（或称“功能”），既可以被定位，同时又弥散——寓于小的细胞集群中，或是整套系统工作的某些侧面。尽管我们对某些集群在分子水平的特性有部分了解，但对它们如何与更大的神经系统图景相关联，我们只是一知半解。

我们自诩神经科学家，这个称号并无助于把零散的见地拼接起来，产生一些“大统一理论”。解剖学家，在50万甚至更高的放大倍数的水平，为一个个神经元成像。分子生物学家为各种特定的分子在细胞中定位，他们把脑看作一个复杂的线路图，经验可以通过改变特定的通路和相互连接被编码。而电生理学家和脑成像学者所看到的，是20世纪初神经生物学发展初期CharlsShrrington所说的那个动态的、变换不息的电波造成的“迷人的幻影（annchantdloom）”。神经内分泌学家认为，脑的功能持续被一股股激素所调制，从类固醇到肾上腺素，神经调质轻柔地从每个神经元的身边流过，改变着它们的受体，使之迸发出活力。究竟怎样才能把上述这些不同的视角融成一个贯通的整体？——更不用说把神经科学实验室中得来的那些“客观的”现象联系到我们日常生活的主观经验上。我们已经走出了“脑的十年”，也已走过了所谓“意识十年”的半程，却依旧是数据丰富而理论匮乏。

我们的知识虽破碎，却终究十分惊人。当然，FrancisBacon在西方科学诞生时便指出知识就是力量。就和新遗传学一样，神经科学不只是探索脑与意识过程，也关系到怎样操控它们。也就是说，神经科学和神经技术密不可分。这也是为什么，神经科学领域的发展不能脱离其所处的社会经济背景，其中最主要的就是追寻用于个体的基因或药物疗法。

显而易见，心智和脑的损伤或异常给人类带来了巨大的痛苦。西方工业社会的老年人群中，由看来不可逆转的脑细胞死亡和精神机能丧失所导致的阿尔茨海默病（Alzhimr’sdisas）已是社会越发沉重的负担。到年，在英国可能会有万人将患阿尔茨海默病。现在已知有些基因的突变和各种环境诱因是使患病风险增加的因素，而已有的治疗方法只能缓解症状。亨廷顿病（Huntington’sdisas）较少见，它是单个基因异常的结果。帕金森病（Parkinson’sdisas）较为普遍，现在的







































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