腦科學研究的三大發展方向 「一體兩翼」

2020-12-01 發展門戶網

中國網／中國發展門戶網訊 大腦是人體最重要的器官，也可能是宇宙間最複雜的物體——結構複雜、功能複雜，比目前規模最大的超級計算機還要複雜無數倍。這個複雜的物體是怎麼出現的呢？只能說，它是生物演化過程中的一個奇蹟。大腦外面的皺褶層叫作大腦皮層，是所有重要的腦功能的關鍵區域。理解大腦，不僅要知道大腦皮層的結構和功能，還要知道大腦皮層裡那些複雜的核團的功能。為理解這些問題，科學家至少花了 200 年。

在過去的一個世紀裡，諾貝爾獎涉及的神經科學中的重要發現都跟大腦的信息編碼、儲存相關。現在，我們對大腦傳導機制（如大腦如何處理信息、神經細胞怎樣編碼和傳導信息、信息如何從一個神經元交互到另一個神經元等）理解得比較清楚；對不同的神經元的作用，及其在各種功能中會產生什麼反應，也很清楚。

但是，我們只對神經細胞如何處理信息了解得很清楚，而對整個大腦複雜的網絡結構還知之甚少。例如：到底是什麼原理使得神經細胞在某種情況下發生某些反應，我們並不是很清楚；對大腦中的信息處理不太了解，對各種感知覺、情緒，以及一些高等認知功能——思維、抉擇甚至意識等，理解得比較粗淺。

2005 年 7 月，Science 雜誌為慶祝創刊 125 周年，邀請全球幾百位科學家討論當今世界最重要的前沿科學問題，最終歸納出「125 個科學問題」，其中 18 個問題屬於腦科學。排在最前面的腦科學問題包括意識的生物學基礎、記憶的儲存與恢復、人類的合作行為、成癮的生物學基礎、精神分裂症的原因、引發孤獨症（自閉症）的原因，這些都是人們關心且未被解決的重大問題。儘管該「125 個科學問題」是 10 多年前總結的，但現在公認的重大腦科學問題依舊未變。

誠如上述，雖說腦科學研究已有相當的進展，但是未知的比已知的內容還是多得多。腦科學現在的處境，相當於物理學和化學在 20 世紀初期的處境，有很多事情已經搞清楚，但是重大的理解和突破尚未出現。所以，現在的腦科學是生物科學裡比較神秘的領域。從這點來說，腦科學將成為未來生命科學發展中很重要的一個領域。因而，腦科學不僅是 21 世紀的前沿科學，甚至到 22 世紀依舊是前沿科學。

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