繪制人腦地圖

繡夫

2001年2月12日，由6國科學家共同參與的國際人類基因組公布了人類基因組圖譜及初步分析結果。這個被譽為生命科學“登月計劃”的研究項目取得重大進展，為人類揭開自身奧秘奠定了堅實的基礎。

眾所周知，在宇宙內的所有物體當中，人類的大腦是最復雜的。人腦是由錯綜交織的神經元細胞構成的，其數量如同銀河系中的星星一樣多。神經元是大腦中的特殊細胞，通過其外隔膜可以產生簡單的峰值電壓。這些電壓脈沖可以沿著神經軸傳播，激發大腦中其他化學信號的釋放。這些二進制的0或1脈沖載有關于我們和這個世界的信息：我們看見了什么？為什么而生氣？該走哪條路等等。然而這些以毫秒計算的電壓是如何編碼的呢？是否在大腦的不同地方脈沖信號的含意也不盡相同呢？所以，搞清信息在神經元活動中如何編碼的，是探索大腦奧秘的重中之重。

科學家承認，一個多世紀以來，對大腦的探索才剛剛觸及了這個巨大科學挑戰的表層。研究大腦，必然比人類基因組測序更加復雜。最近，美國奧巴馬政府希望整合領域內已有的研究，配置科研資金，啟動一個為期10年的項目，最終繪制出一份記錄人腦活動的完整的地圖。

目前，距離做到這一點，科學家還有很遠的路要走。在他們啟動這一程序之前，他們必須開發出能分析大腦的儀器。而在他們開發出能適用于人類的儀器之前，他們必須先在一些較為簡單的物種身上獲得成功，當然先要假定在那些動物身上得出的結論能應用于人類。

動物研究當前的最高水平，是可以同時從約一千個神經元中取樣，而人腦有約850億～1000億個神經元。拉斐爾·尤斯特博士是美國哥倫比亞大學的一名神經學家，曾率先使用激光來測量老鼠大腦皮層中神經元的活動。他說：“對于人類，我們必須開發新的技術，其中一些得從零開始。”

2014年發表在《神經元》期刊上的一篇文章描述了一種繪制活躍人腦地圖的可能方法。這篇文章由6位知名科學家署名，提出應該從神經元數量非常少的物種開始，隨后轉向越來越復雜的動物。

但是，這樣一路研究到人，將是一個巨大跨越，以至一名曾參與美國這一研究計劃制定的科學家索爾克研究所的神經學家特里·謝諾沃斯基把這項挑戰稱為“百萬神經元的長征”。

研究者們提出了各種各樣可以用于研究的技術，但是，其中很多都還停留在模型階段，或者只是設想。其中的一些，比如美國哈佛大學維斯研究所實驗室正在設計一款微型的納米機器人，使其能夠在人類身體中旅行。

此外，現在用于對人腦活動進行高分辨率取樣的技術都需要開顱，這大大地限制了其可行性。對這些現有技術的應用已經取得了一些進步，但只是在最基本水平上的突破。

盡管如此，前不久出版的《自然》期刊中，美國加州大學舊金山分校的幾位神經外科醫生在人腦語言功能的運作機制方面發表了重要的新見解。這項研究是在3名嚴重癲癇病人的允許下進行的，研究內容包括在他們的大腦表面安裝密集的傳感器電極網。據領導該研究小組的愛德華·F·張博士說，這264個電極分別從各自區域取樣，每個區域包含多達數百萬的神經元。盡管傳感器的分辨率較為粗糙，但也是迄今為止最強大的。它展示出人類大腦皮層上的語言中心如何控制喉、舌、下巴、唇和臉，這些部位都參與了發聲，形成人類語言。

張博士說：“我不認為這是一項重大的技術發明。但是這表明，哪怕漸進的進步都有作用，并且展示了這些進步將怎樣影響我們對研究對象的理解。”而加州大學小組的終極目標是充分了解大腦的語言機制，以研發高級的人工器械，使癱瘓或中風患者有可能開口說話。