大脑是人体最重要的器官,也可能是宇宙间最复杂的物体――结构复杂、功能复杂,比最大的超级计算机不知道还要复杂多少倍。这个复杂的物体是怎么出现的呢?它是生物演化过程中的一个奇迹。
大脑外面有皱褶的这层叫大脑皮层,是所有重要的脑功能的关键区域。理解大脑,不仅要知道大脑皮层的结构和功能,还要知道大脑皮层里那些复杂的核团的功能。为理解这些问题,科学家至少花了200年时间。
在过去200年里,脑科学到底有哪些进展?
现在,我们对大脑的了解,比如大脑如何处理信息、神经细胞怎样编码和传导信息、信息如何从一个神经元交互到另一个神经元……这些传导机制都理解得比较清楚;对不同的神经元做什么,在各种功能中会产生什么反应,也很清楚。
在过去的一个世纪里,诺贝尔奖涉及的神经科学中的重要发现都跟大脑的信息编码、储存相关。但是,我们只对神经细胞如何处理信息了解得很清楚,对整个大脑复杂的网络结构了解不多。
到底是什么原理使得神经细胞在某种情况下发生某些反应,我们并不是很清楚;对大脑中的信息处理不太了解,对各种感知觉、情绪,还有一些高等认知功能――思维、抉择甚至意识等,理解得比较粗浅。
虽说脑科学已有相当的进展,但是未知的比已知的要多得多。打一个比方,脑科学现在的处境,相当于物理学和化学在20世纪初期的处境,有很多事情已经搞清楚,但是重大的理解和突破还没有出现。
所以现在的脑科学是生物科学里比较神秘的领域,从这点来说,脑科学将成为未来生命科学发展中很重要的一个领域。年轻人将来想钻研科学的话,脑科学就是前沿科学,不但在这个世纪,甚至下个世纪依旧是前沿科学。
脑科学中最亟待解决的问题
脑科学中最关键的问题,是我们对脑的各种功能和神经网络的工作原理知道得非常粗略。
我们知道大脑不同皮层的部位有不同的功能。比如大脑后方是管视觉的,最前方的上方有管运动的、管感觉的、管嗅觉的,前面还有管语言的区域。假如大脑出现损伤,比如脑卒中(俗称中风)以后,受损区域对应的功能会丧失。
目前,我们只是大致理解脑区和功能的关系,但