大腦深層漫遊

在馬丁諾斯生物醫學成像中心，一名工程師頭戴插滿感測器的頭盔（左），與它連接的是一台耗電量近於核潛艇的大腦掃描儀。腦中的水分子被儀器的磁場激發，產生的信號被天線捕捉，再由計算機轉化成後文所示的大腦圖譜。

思想的顏色　名為白質的纖維連接著大腦中許多區域，總長約16萬公里，足以繞地球四圈。馬丁諾斯中心拍攝的這種圖像首次清晰揭示了認知功能背後的信號路徑，例如粉色與橙色的線條束傳遞著對語言能力至關重要的信號。Van Wedeen and L. L. WaLd, Martinos Centerfor BioMediCaL iMaging, HuMan ConneCtoMe ProjeCt

記憶的亮點 南加州大學的唐·阿諾德說，當人形成一段記憶的時候，「腦中會發生實質性的變化」。這個鼠神經元的分支上掛著紅、綠色點，顯示它與其他神經元進行了接觸。這隻鼠形成新的記憶時，有些點會消失，並形成新的點。欣賞本專輯更多精彩圖片 >>　　范?韋登捋了捋半灰的鬍鬚，俯身在電腦前，滾動瀏覽著滿屏的文件。我們坐在一間沒有窗戶的圖書室里，身邊堆放著古舊斑駁的一箱箱信件，卷皺的科學雜誌，還有一台誰也沒顧上扔的破幻燈機。　　「稍等會兒才能找到你的大腦。」他說。　　韋登在一塊硬碟里儲存了數百個大腦——來自猴、鼠和人類（包括我）的精美細緻的三維圖像。他盛情邀我到我自己的腦袋裡逛一遭。　　「所有的景點咱都去。」他笑著向我保證。　　這是我第二次來馬丁諾斯生物醫學成像中心，在波士頓港一家老纜繩廠的舊址中。上一次是在幾星期前，我自願給韋登和他的同事當神經科學的小白鼠，進了他們的掃描室，躺在一塊砧板上，頭枕在敞口的塑料盒子里。放射科人員放下一個白色的塑料頭盔遮住我的臉。我透過兩個眼孔看他用螺絲把頭盔緊緊箍在我頭上，以便裡面的96個微型天線與我足夠貼近，近得能收到我大腦即將發出的無線電波。隨著砧板滑進掃描儀的圓筒形內腹，我想起了大仲馬的小說《鐵面人》。　　此時包圍著我的磁體開始轟動和鳴叫。整整一個小時，我躺著不動，兩眼緊閉，竭力用心念使自己保持鎮靜。可真不容易。為了讓掃描儀達到儘可能高的解析度，韋登他們把裡面的空間設計得極其狹小，連我這樣的體格也只能勉強塞進去。為了壓制驚恐，我深呼緩吸，在腦海里跑到以前去過的地方遊盪。有一刻我憶起了曾涉過深深的積雪，送我九歲的女兒上學的情景。　　我躺在那裡琢磨，所有這些念頭和情感，都創生於此刻正接受掃描的那坨三斤重的血肉：我的恐懼被電脈衝攜帶著，匯入我腦中一處名為杏仁核的組織，而作為回應的自我鎮靜，則是從我前皮層的一些腦區中喚起的。我帶女兒跋涉的記憶由「海馬回」協調重現，它把散佈於我腦中的一組廣大鏈接激活，把當初記憶形成時激發過的那些神經元再度喚醒。　　參與這項操作算是我在全美國範圍內進行的大型報道的一個環節。我要紀錄這個時代最偉大的一場科學革命——有關人類大腦運作機理的令人驚嘆的研究進展。有的神經科學家專攻單個神經細胞（或稱神經元）的細微構造。還有人在繪製大腦的生化圖譜，探究人類數以億計的神經元如何生成及調用成千上萬種不同的蛋白質。包括韋登在內的另一些人正在以前所未有的精度製作大腦線路圖：由總長約16萬公里的神經纖維組成的白質網路連接著人類思維的各種成分，生成我們思考、體會和認識到的一切。美國政府正大力支持這項研究，將其納入「神經技術革新推進大腦研究」項目。美國奧巴馬總統在去年春天的發布會上稱，此大型項目旨在加速對人類神經迴路的測繪，「讓科學家得到他們所需的工具，以獲得運作中大腦的動態圖景」。　　當神經科學家看到運作中的大腦，同時也能看到它的缺陷。他們開始辨別正常人與精神分裂、自閉及老年痴呆症患者在大腦構造中的差異。隨著大腦圖像的測繪精度提高，他們也許能掌握通過解剖學影響來診斷這些病症的方法，甚至認識到它們的發生機理。　　再訪韋登實驗室的時候，他終於找到了我在掃描儀里留下的圖像。我的大腦呈現在他的顯示器上。他用的技術叫做擴散光譜成像，是把腦白質發出的無線電信號轉譯成神經網路的高清圖像。他的掃描儀測繪的那些神經束組成了數十萬條通路，在大腦各部分之間傳遞信息。韋登把每一條通路都畫得五顏六色的，所以我的大腦看上去就像一大團爆開的彩色絨毛。　　（欲知完整故事，請閱讀《華夏地理》2014年2月號）
推薦閱讀：