科学家是如何研究大脑的

● 磁共振成像:通过看大脑的结构和大脑中血液的含氧量推断不同区域的活动情况。

● 脑电图:收集神经细胞产生的生物电。

现在你可以把大脑设想成一个封闭的盒子,你给它一颗糖,它能给你唱首歌、念首诗,也可能从你身边逃跑。你想看看盒子里是什么,可一旦打开,它就会受伤甚至死掉,更别说维持正常的工作了。你也可以仅仅通过它静止、已失去活力的形态研究它,通过它的结构、形状推测它的作用(解剖学),或将每一个零件拿出来单独培养,看一个或几个相关的零件是怎么相互作用的(神经细胞学)。

过去想要将大脑的某些特定区域和一个行为联系起来,只能通过观察大脑有损伤的患者做一些推测。譬如,一名患者的某个大脑区域在事故中受到了损伤,结果这位患者的行为出现了很奇怪的变化,再也无法形成新的记忆了,但其他行为却没有受到任何影响。这说明这位患者大脑受伤的那个区域和记忆的生成息息相关。

为了更深入地研究这个区域,科学家需要通过动物实验做进一步的证实。但问题是,其他的动物(即使是与我们最像的猩猩)和人还有很多不同,尤其是在大脑这个器官上。特别是当我们想研究一些人类特有的认知功能,如表达情感、做稍微复杂一些的决策、与语言相关的一些现象等,都很难仅仅通过动物研究。所以,还是得想办法在不伤害人的情况下,实时地研究人类的大脑。

知识延长线

历史上有一位病例叫H.M.,他的全名其实是亨利·莫莱森(Henry Molaison),但当他在世时,为了保护他的隐私,所有的科学家都用他的姓名缩写讨论他。他27岁的时候因为严重癫痫,不得不通过移除部分受影响的大脑区域稳定病情。他被移除的区域名为海马区(Hippocampus)。手术非常成功,他的癫痫得到了有效的控制,而且他几乎完全康复了,智商、行动、行为正常,但从此以后他再也无法形成新的记忆。这使得神经科学家对海马区产生了浓厚的兴趣,从此以后打开了新世界的大门。可以说他的病例在无意之间推动了整个领域的发展。H.M.在2008年去世,享年82岁。他去世后,他的名字和生平故事也终于可以公之于众。

好在最近30年,脑成像技术越来越成熟,科学家终于可以在不损伤志愿者身体的前提下,甚至在人的大脑正在工作时,通过各种各样的脑成像技术实时观察大脑的活动。在现在的神经科学研究中,常用的脑成像技术有不少,但最常用的要数磁共振成像和脑电图。