神经科学的存在危机：为何理解大脑如此艰难？ _小知识

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我的办公室在哈佛边上，里面有几扇落地窗。客岁秋天的一个凉夜，虚无满盈在落地窗之外，而披紫霞的红日徐徐坠落。我坐着，沉闷地审阅着本身的一堆鼠脑数据，突然想到波士顿市中间几间冰凉的无窗房间——那是哈佛的高机能计较中间，里面存放着我48TB的数据。我在博士阶段研究了大鼠的视觉系统对四周活动的反映；而这数据里的13万亿个数字，都是我很多尝试中的一部门。
若是把这些数据双倍行距地打印出来，它们能填满1160亿张纸；而我刚写完这些数据构成的故事，这故事用20来页纸就能讲完。事实证实，做尝试是最简单的一步。客岁，我用了整整一年的时候去看我的尝试数据，想方设法地回覆我的问题。一大块的尝试数据与回覆这些问题无关；这些无关的尝试数据，就仿佛一张地图上未标明的那些细枝小节一样可有可无。
固然48TB的数据似乎很复杂，但这些数据只代表了很小的一块大脑。比拟于神经科学的最终问题（大脑是若何工作的？），这些数据要回覆的问题（当动物什么也看不见的时辰，视觉皮层里的神经元会做什么吗？堵截从其他脑区进入视觉皮层的旌旗灯号会导致什么后果？）也同样十分细微。

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色彩活现：这张电子显微镜图像展示的是小鼠大脑皮层的一个切片，此中分歧的颜色标识表记标帜了分歧的神经元——而这只是个起头。哈佛大学的杰夫?里希特曼（Jeff Lichtman）说：“我们正在想法子在人脑中做近似的工作，让每一个神经细胞之间的毗连都能被轻松识别——这真的超酷。 ”
-Courtesy of Lichtman Lab at Harvard University-
现代科学的素质让科学家们必需提出细微而锋利的问题。科学家们就仿佛餐厅里的门客：大师想试遍菜单上所有的菜，但最终总得选定那么一两道。所以科学家们不竭收窄本身研究的范畴，翻阅这个范畴里颁发过的当作百上千篇研究，设计并进行本身的尝试，再盼愿本身的当作果能鞭策这个范畴的前进。问题在于，若是我们必需提出细微的问题，我们若何才能看清浩瀚的大局呢？神经科学家们在对大脑机关与功能的理解上，已经取得了傲人的成就：我们知道哪些脑区会对情况发生反映，哪些激活我们的感官，哪些让我们做出动作，体验感情。但我们仍不知道各个脑区之间若何沟通协作；我们不知道它们的互动若何影响我们的行为、感触感染与记忆。科技前进让我们垂手可得就能记实下繁多的数据——与此比拟，我们在理解大脑的道路上似乎仍然举步维艰。

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但此刻，一些研究在狠下功夫地测验考试给整个大脑“画地图” 。此中一支叫“毗连组研究”（connectomics）的步队试丹青出大脑中神经元毗连的全貌。原则上来讲，一个完整的毗连组中包含的信息，足够当作为周全理解大脑的基石。我们将能看清每个脑区的样貌，大白它们若何撑持整个大脑的运作，也能知道它们与各自、与情况应该是若何互动的。我们将能清晰地领会本身的大脑在各类假设情景下会若何反映[1] 。
译者注：[1] 这样的设法也许仍是过于乐不雅了。大脑中大部门的细胞都是胶质细胞，而近年来我们手中越来越多的尝试证据表白，这些胶质细胞在大脑的各类功能中都饰演着极其主要的脚色。在这个前提下，想要经由过程一个完整的神经元毗连组来大白大脑的功能，就如同瞽者摸象般不切现实。更不消提毗连组所画出的神经元毗连只是神经元浩繁沟通体例中的一种，有时辰大面积的“非突触”毗连也很主要，而毗连组不克不及揭示这一部门的毗连。