为什么要研究大脑?

你有没有半夜失眠,盯着漆黑的天花板思考人生——我是谁?或者你对自己内心的声音很好奇——这,这是我的灵魂!

这些问题其实都包含在生物学的一个重要分支——神经科学中。神经科学也叫脑科学。顾名思义,这是一门研究大脑结构和功能的学科。

那么问题来了:“我们为什么要研究大脑?”下面,我们一起来聊聊这个话题。

现代神经科学发展至今,也不过几百年的历史。与其他传统医学领域相比,它仍然是一门非常年轻的学科。神经科学虽然年轻,但吸收了跨学科的知识:一是研究对象与很多学科有交叉。比如,需要借助生物学在细胞和分子水平上研究大脑的构成;借助心理学,研究生物学的认知过程;同时,脑科学还关注意识生成、自我中心等哲学问题。

其次,大脑是目前人类已知的最复杂的东西,很多学者称之为“小宇宙”。因此,脑科学需要借助多学科的工具和方法来研究大脑,如物理学中的电子显微镜、核磁共振、生物学中的基因编辑等分子细胞技术、数理统计方法等等。

脑科学也是一门应用性很强的学科,关于大脑的研究成果往往可以直接转化为实用的产品或服务。比如,大家一定都听说过“脑机接口(BCI)”这个名词。BCI可以在大脑和外部设备之间建立直接连接,实现大脑和设备之间的实时信息交换。

那么我们身边有哪些真实的脑机接口例子呢?人工耳蜗可以说是最成功、最受欢迎的脑机接口。

此外,科幻小说中的一些场景现在可以出现在现实世界中。

2006年,布朗大学的研究团队首次在大脑的运动皮层中完成了脑机接口设备的植入,可用于控制鼠标。

2012年,脑机接口设备进一步升级,可以让瘫痪患者控制机械臂完成喝水、吃饭、打字等功能。

2016内森·科普兰(Nathan Copeland)用意念控制机械臂与美国前总统奥巴马握手。

2019年,约翰霍普金斯大学进行了一项脑机接口的研究。六个微电极阵列(MEAs)通过10小时的手术植入到参与者的大脑两侧。随后,研究人员一直试图通过不断的改进和训练,让参与者获得同时控制两个假肢的能力。

这些都是脑科学应用的表现。

所以让我们回到最初的问题,“为什么要研究大脑?”换句话说,人类为什么需要大脑?

从生物结构来看,人脑重约1.4 kg,呈灰色,由左右半球组成。大脑是我们思考的器官。数十亿个细胞相互连接产生化学反应,导致接触和感受世界。呼吸、运动、说话、吃饭等行为都是由大脑控制和调节的。

大脑的主要成分80%是血液。大脑虽然只占人体体重的2%,但其耗氧量可达全身耗氧量的25%,一天流经大脑的血液达2000升,占心输出量的25%。

从上面的简要描述中,我们不难发现,大脑是人体的总指挥,也是像冰淇淋一样的重要器官!(雾)

当然,这并不能完全回答我们的问题,因为有些生物可以无脑自由生活,这就导致了另一个方向的思考。

从意识层面来说,大脑是我们产生思维活动的地方。笛卡尔曾经写道:“我思故我在。”智慧和思想似乎是人类区别于其他生物的重要因素。在古埃及,人们认为人的生死只是灵魂和肉体的暂时分离。这种生死观实际上反映了意识是人的本质的思想。

人不能像鸟一样飞翔,也不能像鱼一样潜入海底;但我们的智慧弥补了身体上的缺陷,所以人类能延续至今似乎要归功于大脑的指挥。

在古代,人类的祖先认为疾病是被邪灵附体的,而现在,我们将这些行为、语言、感觉上的紊乱与特定的脑区联系起来,从化学信号的转化和传递中观察和影响微观世界的行为。

本庞达认为大脑真的是一个神奇的器官。虽然我们还不太了解它,但它鼓励我们进一步探索它。