揭示人脑的奥秘

1揭示人脑的奥秘

人类创造出世界灿烂的物质文明和精神文明，归功于人类在进化过程中获得了其他生物无法比拟的大脑。当今，人们对小到基本粒子，大到宏观宇宙的自然界已积累了大量知识。在科学技术突飞猛进的今天，人类对自己大脑的认识，尤其是它的工作原理却所知甚少。虽然，从古至今成千上万的科学家孜孜以求地探索着脑的功能并取得了相当的成就，但远未取得突破性进展。我们的大脑装载了人类几千年的知识和文明史，摄取着现代高新科学技术，创造着更加美好的未来。我们还不知道有什么物质结构比人脑更为复杂，也不清楚人的大脑具有多大的潜能，但凭我们的大脑，已经实现了人类千百年来的种种幻想，许多神话也已经变成了现实，几个美国大汉替代了袅娜多姿的嫦娥奔上了月亮。浏览过古典神话作品的人都为我们古人构思出的“火箭”、“导弹”雏形叹为观止，而今天的人类已经乘上火箭发射的宇宙飞船遨游太空。

我们的大脑为什么具有无限的智能？怎样开发大脑的巨大潜力？用什么方法去了解上百亿个大脑神经细胞间的复杂联系？这些复杂结构又是怎样产生思维意识和学习记忆能力？大脑是怎样发出指令让体操运动员像燕子一样作出灵巧翻飞的动作？我们的大脑为什么能感知世界万物？一个接一个的问题可能使我们感到困惑，但无论如何人类大脑之谜必将由我们自己的大脑解开。因此，阐明神经系统的结构与功能，揭示各种神经活动的规律，在分子水平、细胞水平、整体水平乃至心理水平研究其机制，以及对神经系统种种疾患的预防和诊治的探讨，构成了脑科学研究的基本内容。它关系到人类的智力水平和自身的发展。我国杰出的神经生理学家张香桐院士曾著文指出：“民族智力的高低不取决于一个国家是否出了几个聪慧过人的天才，或几个诺贝尔奖金的获得者，而是要看这个国家的人民是否有平均较高的智商，或者说每个人都有一个发育健全的大脑。”从我国的情况来看并不容乐观，智力残疾的儿童和老年性痴呆的患者不下数百万，影响了人口的素质和智力水平的提高，这里包括遗传因素、环境因素、生前生后大脑发育不良以及优生措施不力等原因，改变这些状况需要采取各种综合措施，但其中神经科学的研究当是责无旁贷。

神经科学取得的成果不仅涉及人脑的健康发育以及神经系统疾病的防治等问题，从广义上考虑，它将给人类社会带来更深层次的影响，诸如教育学、心理学、哲学等均可被赋予新的概念和启示。此外，近年有关神经网络和计算机模型的研究促进了“计算神经科学”的发展，通过建立简化的模型使神经细胞和分子水平的研究成果与行为科学相联系，有可能揭示脑的运算逻辑和思维模式。目前，一些科学家已经将神经科学、认识科学以及计算机科学联系起来，从事新的计算机和智能机器的广泛研究并已取得了令人瞩目的成果。脑的活动规律是自然科学中带根本性的问题，一旦我们对人脑的认识有了飞跃，必将影响到对人类自身和世界的认识，更好地发挥人的聪明才智，创造出人类更为灿烂辉煌的物质财富和精神文明。

由于大脑结构的复杂性及功能的特殊性，给这一器官的研究带来相当的困难。试想，存在于大脑上百亿个神经细胞（估计约140亿或更多），而且每个神经细胞又与其他上万个细胞相联系并形成极其复杂的神经交互网络，它们之间又利用千百种的生物化学物质或活性因子进行彼此间的通信联系，在这样的基础上对人类智慧之源的探索，科学家所面临的挑战是何等的艰巨！进入20世纪60年代逐渐形成了“神经科学”的概念，它融合了神经生理学、神经解剖学、分子及细胞神经生物学、神经药理学、神经毒理学、神经免疫学、心理学以及临床神经病学等多学科研究，以揭示脑功能的奥秘及探索防治神经系统疾病的新途径。近30年来，神经科学得到蓬勃发展，已有20余人因对神经科学的重大贡献相继获得诺贝尔奖。从事神经科学研究的人员更是与日俱增，以美国为例，美国神经科学学会会员从1971年的250人至今跃升到数万人，我国从事神经科学的研究人员可能也达数千人。神经科学的发展是人类自身发展的迫切需要，但没有社会各个方面的关心和支持是很难有所作为的。我国国家科委、国家自然科学基金委等资助了相当多的有关神经科学的重大项目的研究，建立了一些国家实验室和研究中心，为我国神经科学的发展起到了推动作用。美国国会参众两院一致通过了《自1990年1月1日开始的今后十年为“脑的10年”》的决议，并呼吁美国公众、社会组织、研究机构和各级政府积极促进神经科学的发展。国际脑研究组织（IBRO）也希望各成员机构力促本国政府以各种形式给予支持。英国、日本等国也都把神经科学作为国家科学研究的重点内容。虽然我国神经科学工作者在脑科学的研究中已取得了相当的成就，一些重点研究已接近或达到国际先进水平，但整体水平还有相当的差距，需要我们坚持不懈的努力。

脑科学的研究正一日千里地向前发展，当前研究的一个重要趋势是已深入到细胞和分子水平，某些神经功能的分子机制已经得到阐明。一些神经系统疾病的基因定位已被探明，神经细胞间传递信息的化学结构以及细胞接受化学信息的受体蛋白有些已经被分离、纯化。一些重要的神经递质，如乙酰胆碱、-氨基丁酸、5-羟色胺以及阿片等受体的一级结构也已确定。但细胞和分子水平的研究只能作为整体研究的基础，对神经系统的感觉、运动及其高级功能的机制分析必须是多学科、多层次的综合研究。现在一些新技术成果为整体脑研究提供了许多先进的手段，如正电子发射断层扫描术（PET）已可将脑内某些物质的代谢率以立体成像的形式表现出来，它可以显示出人在学习、思维等过程中不同脑区对葡萄糖的利用率、脑局部的血流量，甚至在清醒动物上可以定量研究脑内的某种受体的分布和密度。此外，磁共振成像术、磁共振波谱术等新技术在医学科研及临床诊断上也都发挥了重要的作用。

另一个重要趋势是对脑疾患的诊断、病因及治疗上所取得的进步，神经系统的遗传性疾病约200余种，现已有1/4作出了基因定位诊断。这对产前或早期诊断及其治疗提供了广阔的前景。相信在科技高度发达的今天，在多学科的协同下，大自然所赋予人类最聪慧的大脑必将解开大脑自身之谜，创造出一个更为灿烂辉煌的新世界。