十大研究 讓大腦更好用

　　大腦是什麼樣的？在過去10年中，科學家對這個神秘的器官有著爆炸性的理解，診斷技術和分子生物學技術的驚人進步，已向人們展示了大腦的複雜性，而科學家剛剛開始分析，它們是如何轉化成日常行為甚至疾病的。

　　最近，《科學美國人》「思維頻道」回顧、梳理了十項大腦研究領域的重大成就及各自的意義和貢獻。

　　這5大研究

　　可治療疾病

　　1 評估遺傳病

　　診斷神經系統疾病僅僅開始於20年前，醫生需要進行昂貴的或者侵入性的治療程序，比如腦部掃描、脊椎穿刺或者活組織檢查等。有遺傳性疾病的兒童的父母經常擔心，下一個孩子是否也會有相同的遺傳異常。

　　如今，許多這樣的評估包括選擇退化疾病、癲癇症和運動障礙等，都可以用快速簡便的血液測試進行診斷。這些評估得益於人類基因組計劃，該計劃在2001年完成基因測序並繪製了人類基因圖譜，測序技術允許科學家幫助公眾提升對神經和精神疾病遺傳途徑的理解。

　　用處：科學家已經開始反觀存在於精神分裂疾病、阿爾茨海默病、抑鬱症和自閉症患者血液中的少數基因物質。對一系列與疾病有關聯的基因的迅速鑒別，在未來將有助於我們轉變確認和治療大腦功能紊亂的方法。

　　用熒游標記的大腦組織的3D可視化圖，這些細胞位於一個嚙齒動物完好無損的腦組織里。

　　慈善家保羅·艾倫聚集了一批專家，他們在本世紀初懷揣著同一個崇高目標———理解人類的大腦是如何工作的。在已完成的人類基因組計劃的基礎上，他們於2003年成立了艾倫腦科學研究所，總部設在西雅圖。

　　該組織開始繪製老鼠大腦中的區域基因活性。目前，該研究所繼續建設圖譜，近期啟動了一個十年計劃，該計劃不僅能檢驗特殊基因表達活性的位置，還能測試那些基因迴路如何將大量信息流加工後輸入大腦。

　　美國總統奧巴馬宣布的「白宮大腦計劃」的主要參與者國家健康研究中心剛剛獲得了一個8700萬美元的項目經費投入，用於研究老鼠和人類大腦數以兆億次的神經連接。

　　用處：改進我們處理大腦疾病和功能紊亂的方法。

　　藉助光遺傳學技術，研究人員能夠從被動觀察轉變到主動控制。

　　3 光遺傳學技術

　　當斯坦福科學家在2005年展示了一項能用光控制單個神經元開關的技術時，所有人都震驚了。

　　現在科學家能夠將光敏分子塞入特定的大腦細胞，來控制那些被選出來的神經類型或網路。

　　光學遺傳學的發明者之一艾德·博伊登在今年11月《科學美國人》思維頻道的一篇文章中介紹，世界範圍內的神經科學實驗室如今都在使用這一技術，「在過去的十年中，數以百計的研究組都用光遺傳學技術來探索不同的神經元如何對行為、感知和認知產生作用。

　　用處：閃亮的光能讓那些神經元或多或少地活動，並能標示它們在行為或疾病中的特殊作用。

　　老鼠大腦植入特殊裝置，使老鼠能夠探測到紅外線，具有「第六感」。

　　現在，一個視網膜植入工程承諾，要像人工耳蝸植入為數百萬人帶去聽力那樣，為人類帶來視覺享受。2011年第一個人工視網膜警惕植入通過了臨床試驗，並於2013年上市，為退行性眼病患者帶來福音。

　　其他的植入治療，比如深腦刺激和迷走神經刺激術等，為其他頑固性大腦障礙如帕金森和癲癇的病人帶來希望。最近研究者探索將這些技術應用於重症抑鬱症、強迫性神經官能症、成癮痛苦治療中。

　　用處：目前，神經植入能改變大腦目標區域的電活動，未來也會釋放化學物質來解決失衡導致的抑鬱症等疾病。

　　4 神經植入裝置

　　5 談話治療

　　一連串針對意識—身體連接的治療技術在過去十年得到關注。特別值得注意的是認知行為療法(CBT)，這種談話治療能檢驗一個人的想法和感受如何影響行為，然後介紹一些阻止不良想法的策略。

　　另一些行為治療術在人群中頗為流行，包括鼓勵參與者與當下時空和諧相處正念冥想療法，以及辯證行為療法等。後者的治療方法是在認知行為療法基礎上發展而來，並針對嚴重精神健康問題比如自殺想法等加入了新的策略，重點強調情緒的調節。

　　用處：2012年對100個研究進行的數據分析報告發現，認知行為療法不僅對焦慮症達到科學合理的戰略治療，還能應對貪食症、憤怒、壓力和心理疾病導致的疼痛。

　　這5大研究

　　大腦更聰明

　　1 可塑的大腦

　　長久以來，科學家認為成人的大腦是一個相對靜態的器官；大約15年前，他們認為大腦在嬰兒期和兒童期是高度可塑的但此後難以改變了。但事實並非如此。

　　一個叫做「動動腦」的公司發明了大腦訓練軟體，像「任天堂遊戲公司」出品的「大腦柔性訓練補習班」等熱門遊戲已經滲透到流行文化中。歐普拉雜誌如今也在給出如何「提升」你的大腦並讓它「更聰明」的問題上給出提示。

　　美國國家衛生研究院的資深研究員R·道格拉斯·菲爾茨，將之歸功於更好的成像技術的出現，以及標記細胞使其發出熒光的新方法。

　　用處：讓觀察學習新信息時的大腦成為可能。

　　2 知道我們的位置

　　1971年英國倫敦大學的約翰·奧基夫邁出了破譯它的第一步———他發現當動物在一個特定位置時，一種「位置細胞」神經元能發光。這種細胞位於海馬區，這一區域是大腦儲存記憶的重要位置，看起來解釋了我們的空間推理能力。

　　2005年，來自挪威大學科技學院的科學家夫婦梅·布里特和愛德華·莫澤增加了一項新的發現：在附近的內嗅皮層存在的「網格細胞」。當嚙齒動物在一個盒子周圍運動的時候，通過檢測個體腦細胞的電活動，他們確定了有一種網格狀模式存在的細胞類別，能夠跟蹤動物的新位置。這種「網格細胞」與「位置細胞」共同作用，能告訴動物它們位於何處。

　　上述三位科學家在今年10月榮獲2014年度生理或醫學諾貝爾獎。

　　用處：讓我們能自動導航。

　　3 找到學習方法

　　膠質細胞的口碑不佳。它們並不像神經元那樣傳遞電信號，一個世紀以來科學家忽略了大量存在的這類大腦細胞，只將它們當作維護日常工作的包裹物質來對待。

　　「與讓人興奮的神經元相比，它們被認為是不重要和枯燥乏味的。」美國國家衛生研究院的菲爾茨說。新的成像方法最終為科學家進一步探索這些大腦細胞創造了機會，膠質細胞研究也成了一個新的前沿陣地。

　　用處：神經膠質對於包括記憶和學習能力在內的大腦核心功能起到了關鍵作用。研究膠質細胞，能找到提到記憶力和學習的方法。

　　4 避開常見錯誤

　　在過去的十年中，很多書籍和數以百計的研究文章試圖弄清影響我們作出決定的因素，但是到目前為止，還沒有比心理學家和諾貝爾獎得主丹尼爾·卡尼曼2011年發表的暢銷書《快思慢想》更有影響力。

　　他通過數十年對認知偏差的工作，總結並推廣了這樣一個概念———人類的大腦在確定行動方針時具有兩種不同的工作機制：自動的、無意識的思考方式被稱作「系統1」，另一個更深思熟慮的方式被稱為「系統2」。系統1能像從超速行駛的摩托車上跳出來那樣快速反應，而系統2則幫我們解決複雜的數學或倒數字母表那樣的問題。

　　用處：通過提醒我們關注大腦的優勢和劣勢，幫助避開常見錯誤並作出更好的選擇。

　　5 改寫記憶

　　我們的意識設置和個人情感，能夠影響到我們重視並記住的往事。科學家正在擺弄一些實驗用的化學物品，一旦注射，能干擾記憶形成的蛋白質並清除特定的不良感受，比如癮君子對毒品的渴望。

　　研究人員甚至已經能夠戲弄老鼠，使其形成完全錯誤的記憶。記憶的形成和回憶是一個不斷發展的、積極的和可塑的過程，很多不同的大腦區域共同工作，科學家剛開始將他們綜合研究，研究它們究竟是如何拼湊成如此精密機器的。