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大脑是什么样的？在过去10年中，科学家对这个神秘的器官有着爆炸性的理解，诊断技术和分子生物学技术的惊人进步，已向人们展示了大脑的复杂性，而科学家刚刚开始分析，它们是如何转化成日常行为甚至疾病的。 最近，《科学美国人》“思维频道”回顾、梳理了十项大脑研究领域的重大成就及各自的意义和贡献。 这5大研究 可治疗疾病 1 评估遗传病 诊断神经系统疾病仅仅开始于20年前，医生需要进行昂贵的或者侵入性的治疗程序，比如脑部扫描、脊椎穿刺或者活组织检查等。有遗传性疾病的儿童的父母经常担心，下一个孩子是否也会有相同的遗传异常。 如今，许多这样的评估包括选择退化疾病、癫痫症和运动障碍等，都可以用快速简便的血液测试进行诊断。这些评估得益于人类基因组计划，该计划在2001年完成基因测序并绘制了人类基因图谱，测序技术允许科学家帮助公众提升对神经和精神疾病遗传途径的理解。 用处：科学家已经开始反观存在于精神分裂疾病、阿尔茨海默病、抑郁症和自闭症患者血液中的少数基因物质。对一系列与疾病有关联的基因的迅速鉴别，在未来将有助于我们转变确认和治疗大脑功能紊乱的方法。 用荧光标记的大脑组织的3D可视化图，这些细胞位于一个啮齿动物完好无损的脑组织里。 慈善家保罗·艾伦聚集了一批专家，他们在本世纪初怀揣着同一个崇高目标———理解人类的大脑是如何工作的。在已完成的人类基因组计划的基础上，他们于2003年成立了艾伦脑科学研究所，总部设在西雅图。 该组织开始绘制老鼠大脑中的区域基因活性。目前，该研究所继续建设图谱，近期启动了一个十年计划，该计划不仅能检验特殊基因表达活性的位置，还能测试那些基因回路如何将大量信息流加工后输入大脑。 美国总统奥巴马宣布的“白宫大脑计划”的主要参与者国家健康研究中心刚刚获得了一个8700万美元的项目经费投入，用于研究老鼠和人类大脑数以兆亿次的神经连接。 用处：改进我们处理大脑疾病和功能紊乱的方法。 借助光遗传学技术，研究人员能够从被动观察转变到主动控制。 3 光遗传学技术 当斯坦福科学家在2005年展示了一项能用光控制单个神经元开关的技术时，所有人都震惊了。 现在科学家能够将光敏分子塞入特定的大脑细胞，来控制那些被选出来的神经类型或网络。 光学遗传学的发明者之一艾德·博伊登在今年11月《科学美国人》思维频道的一篇文章中介绍，世界范围内的神经科学实验室如今都在使用这一技术，“在过去的十年中，数以百计的研究组都用光遗传学技术来探索不同的神经元如何对行为、感知和认知产生作用。 用处：闪亮的光能让那些神经元或多或少地活动，并能标示它们在行为或疾病中的特殊作用。 老鼠大脑植入特殊装置，使老鼠能够探测到红外线，具有“第六感”。 现在，一个视网膜植入工程承诺，要像人工耳蜗植入为数百万人带去听力那样，为人类带来视觉享受。2011年第一个人工视网膜警惕植入通过了临床试验，并于2013年上市，为退行性眼病患者带来福音。 其他的植入治疗，比如深脑刺激和迷走神经刺激术等，为其他顽固性大脑障碍如帕金森和癫痫的病人带来希望。最近研究者探索将这些技术应用于重症抑郁症、强迫性神经官能症、成瘾痛苦治疗中。 用处：目前，神经植入能改变大脑目标区域的电活动，未来也会释放化学物质来解决失衡导致的抑郁症等疾病。 4 神经植入装置 5 谈话治疗 一连串针对意识—身体连接的治疗技术在过去十年得到关注。特别值得注意的是认知行为疗法(CBT)，这种谈话治疗能检验一个人的想法和感受如何影响行为，然后介绍一些阻止不良想法的策略。 另一些行为治疗术在人群中颇为流行，包括鼓励参与者与当下时空和谐相处正念冥想疗法，以及辩证行为疗法等。后者的治疗方法是在认知行为疗法基础上发展而来，并针对严重精神健康问题比如自杀想法等加入了新的策略，重点强调情绪的调节。 用处：2012年对100个研究进行的数据分析报告发现，认知行为疗法不仅对焦虑症达到科学合理的战略治疗，还能应对贪食症、愤怒、压力和心理疾病导致的疼痛。 这5大研究 大脑更聪明 1 可塑的大脑 长久以来，科学家认为成人的大脑是一个相对静态的器官；大约15年前，他们认为大脑在婴儿期和儿童期是高度可塑的但此后难以改变了。但事实并非如此。 一个叫做“动动脑”的公司发明了大脑训练软件，像“任天堂游戏公司”出品的“大脑柔性训练补习班”等热门游戏已经渗透到流行文化中。欧普拉杂志如今也在给出如何“提升”你的大脑并让它“更聪明”的问题上给出提示。 美国国家卫生研究院的资深研究员R·道格拉斯·菲尔茨，将之归功于更好的成像技术的出现，以及标记细胞使其发出荧光的新方法。 用处：让观察学习新信息时的大脑成为可能。 2 知道我们的位置 1971年英国伦敦大学的约翰·奥基夫迈出了破译它的第一步———他发现当动物在一个特定位置时，一种“位置细胞”神经元能发光。这种细胞位于海马区，这一区域是大脑储存记忆的重要位置，看起来解释了我们的空间推理能力。 2005年，来自挪威大学科技学院的科学家夫妇梅·布里特和爱德华·莫泽增加了一项新的发现：在附近的内嗅皮层存在的“网格细胞”。当啮齿动物在一个盒子周围运动的时候，通过检测个体脑细胞的电活动，他们确定了有一种网格状模式存在的细胞类别，能够跟踪动物的新位置。这种“网格细胞”与“位置细胞”共同作用，能告诉动物它们位于何处。 上述三位科学家在今年10月荣获2014年度生理或医学诺贝尔奖。 用处：让我们能自动导航。 3 找到学习方法 胶质细胞的口碑不佳。它们并不像神经元那样传递电信号，一个世纪以来科学家忽略了大量存在的这类大脑细胞，只将它们当作维护日常工作的包裹物质来对待。 “与让人兴奋的神经元相比，它们被认为是不重要和枯燥乏味的。”美国国家卫生研究院的菲尔茨说。新的成像方法最终为科学家进一步探索这些大脑细胞创造了机会，胶质细胞研究也成了一个新的前沿阵地。 用处：神经胶质对于包括记忆和学习能力在内的大脑核心功能起到了关键作用。研究胶质细胞，能找到提到记忆力和学习的方法。 4 避开常见错误 在过去的十年中，很多书籍和数以百计的研究文章试图弄清影响我们作出决定的因素，但是到目前为止，还没有比心理学家和诺贝尔奖得主丹尼尔·卡尼曼2011年发表的畅销书《快思慢想》更有影响力。 他通过数十年对认知偏差的工作，总结并推广了这样一个概念———人类的大脑在确定行动方针时具有两种不同的工作机制：自动的、无意识的思考方式被称作“系统1”，另一个更深思熟虑的方式被称为“系统2”。系统1能像从超速行驶的摩托车上跳出来那样快速反应，而系统2则帮我们解决复杂的数学或倒数字母表那样的问题。 用处：通过提醒我们关注大脑的优势和劣势，帮助避开常见错误并作出更好的选择。 5 改写记忆 我们的意识设置和个人情感，能够影响到我们重视并记住的往事。科学家正在摆弄一些实验用的化学物品，一旦注射，能干扰记忆形成的蛋白质并清除特定的不良感受，比如瘾君子对毒品的渴望。 研究人员甚至已经能够戏弄老鼠，使其形成完全错误的记忆。记忆的形成和回忆是一个不断发展的、积极的和可塑的过程，很多不同的大脑区域共同工作，科学家刚开始将他们综合研究，研究它们究竟是如何拼凑成如此精密机器的。 |
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