神經科學幾個世紀以來一直走在錯誤的道路上嗎？ 賈斯汀·皮卡德/Flickr, CC BY-SA
了解人腦可以說是現代科學面臨的最大挑戰。 這 領先方法 對於大多數人來說 在過去的200年。 一直致力於將其功能與不同的大腦區域甚至單個神經元（腦細胞）聯繫起來。 但最近的研究 越來越多地暗示 如果我們想要了解人類的思想，我們可能會走完全錯誤的道路。 
大腦由執行特定任務的許多區域組成的觀點被稱為“模塊化”。 乍一看，它是成功的。 例如，它可以解釋我們如何通過激活大腦中一系列特定的大腦區域來識別面孔。 枕骨 和 顳葉。 然而，身體是由一組不同的大腦區域處理的。 科學家們相信，還有其他區域——記憶區域——有助於將這些感知刺激結合起來，創造出人們的整體表徵。 某些大腦區域的活動也受到影響 與特定狀況和疾病有關.
這種方法如此受歡迎的部分原因是技術讓我們對大腦有了前所未有的了解。 功能磁共振成像（fMRI）它跟踪大腦血流的變化，使科學家能夠看到大腦區域對活動的反應而發光，從而幫助他們繪製功能圖。 同時， 光遺傳學，一種利用神經元基因改造的技術，以便可以用光脈衝控制它們的電活動，可以幫助我們探索它們對大腦功能的具體貢獻。
雖然這兩種方法都會產生 令人著迷的結果，目前尚不清楚它們是否會對大腦提供有意義的理解。 神經科學家發現神經元或大腦區域與特定但原則上任意的物理參數（例如疼痛）之間的相關性，會很容易得出這樣的結論：該神經元或大腦的這一部分控制疼痛。 這很諷刺，因為即使對於神經科學家來說，大腦的固有功能也是尋找相關性——無論它執行什麼任務。
但是，如果我們考慮所有大腦功能都分佈在整個大腦中並且大腦的所有部分都對所有功能做出貢獻的可能性呢？ 如果是這樣的話，迄今為止發現的相關性可能是智力的完美陷阱。 然後，我們必須解決具有特定功能的區域或神經元類型如何與大腦的其他部分相互作用以產生有意義的綜合行為的問題。 到目前為止，這個問題還沒有通用的解決方案——只是特定情況下的假設，例如識別人。
最近的一項研究可以說明這個問題，該研究發現迷幻藥 LSD 可以 破壞模塊化組織 這可以解釋視覺。 更重要的是，混亂的程度與人們在服藥時通常經歷的“自我崩潰”的嚴重程度有關。 研究發現，該藥物影響了幾個大腦區域與大腦其他部分的溝通方式，提高了它們的連接水平。 因此，如果我們想了解我們的自我意識到底是什麼，我們需要了解作為複雜網絡一部分的大腦區域之間的潛在連接。
前進的方向？
一些研究人員 現在相信 大腦及其疾病一般只能被理解為 分佈在中樞神經系統的大量神經元之間的相互作用。 任何一個神經元的功能都取決於與其連接的所有數千個神經元的功能。 反過來，這些又依賴於其他人的。 相同的區域或相同的神經元可以在大量上下文中使用，但根據上下文具有不同的特定功能。
這確實可能是神經元之間相互作用的微小擾動，通過網絡中的雪崩效應，導致抑鬱症或帕金森病等疾病。 無論哪種方式，我們都需要了解網絡的機制，以便了解這些疾病的原因和症狀。 如果沒有全面了解，我們不太可能成功治愈這些和許多其他疾病。
特別是，神經科學需要開始研究網絡配置是如何從大腦終生試圖理解世界的過程中產生的。 我們還需要清楚地了解皮層、腦乾和小腦如何與肌肉以及我們身體的數以萬計的光學和機械傳感器相互作用，以創建一幅完整的圖片。
連接回物理現實是理解信息如何在大腦中表示的唯一方法。 我們擁有神經系統的首要原因之一是移動性的進化需要一個控制系統。 認知、心理功能——甚至思想——可以被視為按順序進化的機制 更好地計劃後果 的運動和動作。
因此，神經科學的前進方向可能是更多地關註一般神經記錄（利用光遺傳學或功能磁共振成像），而不是讓每個神經元或大腦區域負責任何特定功能。 這可以納入理論網絡研究，該研究有可能解釋各種觀察結果並提供綜合的功能解釋。 事實上，這樣的理論應該幫助我們設計實驗，而不是相反。
主要障礙
但這並不容易。 當前的技術價格昂貴——需要投入大量的財政資源以及國內和國際聲譽。 另一個障礙是，人類的思維往往更喜歡簡單的解決方案而不是複雜的解釋，即使前者解釋發現的能力有限。
神經科學和製藥行業之間的整個關係也建立在模塊化模型上。 對於常見的神經和精神疾病，典型的策略是識別大腦中的一種受體，可以用藥物靶向該受體來解決整個問題。
例如，SSRIs——它可以阻止大腦吸收血清素，以便更多的血清素可以自由利用——目前被用來治療許多不同的心理健康問題，包括抑鬱症。 但它們對許多患者不起作用，並且可能存在 當他們這樣做時涉及安慰劑效應.
同樣，癲癇如今被廣泛視為一種單一疾病，並且 用抗驚厥藥物治療，其作用是通過抑制活性 全部 神經元。 此類藥物也並非對所有人都有效。 事實上，大腦迴路的任何微小擾動（由每個患者獨特的數千種不同觸發因素之一引起）都可能使大腦進入癲癇狀態。
這樣，神經科學在其所謂的理解大腦的道路上逐漸失去了方向。 我們把事情做好絕對是至關重要的。 它不僅可以成為理解科學已知的一些最大謎團（例如意識）的關鍵，還可以幫助治療一系列令人衰弱且代價高昂的健康問題。
關於作者
Henrik Jörntell，神經科學高級講師， 隆德大學
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