陳宜張

腦研究發(fā)展到今天將會往何處去？這是值得關(guān)注的問題。通過討論腦科學(xué)研究中的基本問題并概觀研究進(jìn)展，文章引出對傳統(tǒng)腦理論的反思和對未來研究方向的展望。

當(dāng)前，腦科學(xué)正面臨重大挑戰(zhàn)。一方面，社會對腦科學(xué)需求日益迫切；另一方面，腦科學(xué)發(fā)展到今天，將會往何處去的問題引人注目。

腦科學(xué)研究中幾個(gè)基本問題

要討論腦科學(xué)往何處去，應(yīng)首先考慮腦科學(xué)的幾個(gè)基本問題。

一是腦的兩種功能，即調(diào)節(jié)性（regulatory）功能和認(rèn)知（cognition）功能。調(diào)節(jié)性功能指對全身各種功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，也就是機(jī)體對內(nèi)外環(huán)境變化做出調(diào)節(jié)性反應(yīng)，如低級及高級的反射活動，還有各種行為等。認(rèn)知功能即主觀察覺（subjective awareness）功能，指通過腦反映客觀世界，例如知覺、意識等。腦具有對客觀世界的認(rèn)知和察覺功能是腦神智活動（mental activity）之重要特征，它一定牽涉主體的主觀評價(jià)。

二是腦的組構(gòu)原理。腦由神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞）組成，神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成神經(jīng)回路。神經(jīng)回路可以是局部的，即局部系統(tǒng)，也可以是跨腦區(qū)的，即腦的分布系統(tǒng)。除最簡單反射活動外，腦的兩大功能都要通過腦的分布系統(tǒng)和局部系統(tǒng)兩者共同活動來實(shí)現(xiàn)。腦的分布系統(tǒng)中往往有多個(gè)節(jié)點(diǎn)（node），節(jié)點(diǎn)是對某種腦功能具有特殊重要性的點(diǎn)。

二是腦研究的任務(wù)。研究腦是為解釋腦功能，這自不待言。研究腦也是為了解釋腦疾病的表現(xiàn)和提出治療腦疾病的原理。腦疾病是腦功能不正常的表現(xiàn)，可以是整體性的表現(xiàn)，也可以是從屬于神經(jīng)回路活動的某些行為表現(xiàn)，或者是人主觀感受方面的訴述。

四是腦研究中的整體論與還原論。腦研究往往基于兩種認(rèn)識論和方法學(xué)，即整體論和還原論。簡單說來，整體論就是宏觀地討論整體對象，即腦；還原論就是把對象分解為組成部分進(jìn)行研究，例如神經(jīng)元、突觸、神經(jīng)遞質(zhì)等。腦的調(diào)節(jié)功能與認(rèn)知功能都可用上述兩種方法之一加以研究。

還原論研究和腦功能整體研究都不應(yīng)當(dāng)止步。腦研究在分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)層面已取得輝煌成就，但不論分子活動還是細(xì)胞器活動都仍有許多問題需深入研究。目前看來更顯迫切而有待解決的問題可能是，神經(jīng)細(xì)胞的各種生物大分子是如何分布的，定位是如何實(shí)現(xiàn)的，局域濃度有多高，也即“大分子的定位、定量”問題或者“精確細(xì)胞生物學(xué)”問題。以腦功能成像為代表的整體研究應(yīng)當(dāng)不斷深入，還要把光遺傳學(xué)、新動物模型等新手段充分運(yùn)用和發(fā)展好。

還原論與整體論應(yīng)在研究當(dāng)中結(jié)合起來。腦的神智功能是腦活動的大體（整體性）表現(xiàn)；神經(jīng)傳導(dǎo)-傳遞是細(xì)胞-分子水平（還原論）的表現(xiàn)；藥物治療希望從還原論的方法人手而得到整體表現(xiàn)上的改善。不同研究層面往往存在著矛盾與脫節(jié)，腦科學(xué)發(fā)展的重要困難之根源可能即在于此。如能在了解腦活動微觀基礎(chǔ)的同時(shí)，了解整體水平的表現(xiàn)，會有極大意義。

腦內(nèi)信息傳送

腦內(nèi)信息傳送包括神經(jīng)傳導(dǎo)和突觸傳遞兩種形式。神經(jīng)傳導(dǎo)是神經(jīng)興奮在一個(gè)細(xì)胞范圍內(nèi)的擴(kuò)布，突觸傳遞是一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞與下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞之間的信息傳遞。腦的基本活動是靠電活動方式進(jìn)行的。從20世紀(jì)初尤其1950年代以來，對神經(jīng)傳導(dǎo)與突觸傳遞的研究相當(dāng)深入，可以說是腦科學(xué)研究領(lǐng)域中非常出色和深入的一部分。

神經(jīng)傳導(dǎo)以動作電位即鋒電位形式向遠(yuǎn)處傳播，以軸突傳導(dǎo)為代表。由此深入下去，知道了動作電位是怎么形成的。最近的研究闡明了動作電位賴以產(chǎn)生的離子通道的分子結(jié)構(gòu)是什么，通道分子有何特點(diǎn)，它們可分成哪些超家族。研究還揭示了離子通道可能具有三種功能狀態(tài)——開放、關(guān)閉、失活；鉀離子通道有五個(gè)孔，僅中心的孔是它的特征（signature）：還揭示了離子通道的生物合成、組裝、運(yùn)輸?shù)?。由于缺少藥理學(xué)干預(yù)手段，關(guān)于如何把離子通道研究與腦疾病治療結(jié)合起來，尚待加強(qiáng)研究。

軸突上的神經(jīng)傳導(dǎo)是最經(jīng)典的研究對象。最近的研究表明，軸突除了在神經(jīng)回路中傳送信息外，可能還有更復(fù)雜的操作能力，其活動對神經(jīng)沖動到達(dá)的時(shí)間因素和突觸效力均有影響。另外，經(jīng)多年研究已弄清，哺乳動物腦內(nèi)神經(jīng)元有十多種電壓門控離子通道，每種離子通道還有大量的不同亞單位。因此，哺乳動物腦內(nèi)神經(jīng)元的動作電位遠(yuǎn)比最初研究的烏賊巨軸突動作電位來得豐富多彩。

神經(jīng)信息以突觸電位的形式在局部加工，然后整合成突觸后神經(jīng)元的興奮即動作電位作為輸出。哺乳動物腦內(nèi)多數(shù)突觸為化學(xué)突觸。研究深入下去，知道突觸前區(qū)隔存在含遞質(zhì)的突觸小泡，在突觸前分子機(jī)器帶動下，小泡把內(nèi)含物即神經(jīng)遞質(zhì)向突觸后排出；在突觸后區(qū)隔，突觸后受體接受遞質(zhì)而產(chǎn)生突觸后電位；突觸區(qū)和突觸外區(qū)的組構(gòu)方式是不同的。對于這許多細(xì)致而又復(fù)雜問題的了解，豐富了突觸傳遞的內(nèi)容。

最近的研究使人對突觸前蛋白質(zhì)分子機(jī)器（包括SNARE、SM、RIM等蛋白質(zhì)復(fù)合體）以及與蛋白質(zhì)復(fù)合體密切靠近的鈣離子通道之間的關(guān)系有了非常清楚的認(rèn)識，從而可以更好地解釋，何以突觸前動作電位到來后只需幾毫秒的時(shí)間，突觸小泡就能快速釋放所含遞質(zhì)。此外，對突觸小泡外排與內(nèi)吞之間的關(guān)系也正從機(jī)制的深度進(jìn)行分析，例如SNARE蛋白質(zhì)分子復(fù)合體也是內(nèi)吞所需要的。

神經(jīng)肌肉接頭上的乙酰膽堿受體為離子通道型受體，其結(jié)構(gòu)和功能最早得到研究，也研究得最為深入。煙堿型乙酰膽堿受體是首個(gè)被化學(xué)鑒定的受體，其鑒定成功是多種技術(shù)和理論聯(lián)合應(yīng)用的一個(gè)好范例。腦內(nèi)興奮性突觸的傳遞主要由谷氨酸完成，谷氨酸受體有NMDA受體、AMPA受體等；抑制性突觸的傳遞主要由γ-氨基丁酸（GABA）和甘氨酸完成。以上受體的結(jié)構(gòu)與功能都已被研究得相當(dāng)深入。突觸可塑性是突觸功能的重點(diǎn)研究內(nèi)容?，F(xiàn)已比較清楚，一種谷氨酸受體即AMPA受體，它的功能調(diào)制以及它在突觸外區(qū)與突觸區(qū)之間的膜運(yùn)輸，是實(shí)現(xiàn)多種類型突觸可塑性之主要基礎(chǔ)。此外，AMPA受體在突觸后致密（PSD）中的分布、單分子AMPA受體的顯示等也都得到了實(shí)現(xiàn)，從而加深了對中樞興奮性突觸傳遞的了解。

突觸傳遞是點(diǎn)對點(diǎn)的準(zhǔn)確傳遞，即線路傳遞。但在不少情況下，突觸前分泌的遞質(zhì)要彌散一段距離才能到達(dá)突觸后受體的部位，這種傳遞稱容積傳遞。容積傳遞已經(jīng)提出了好多年，卻未能引起足夠重視。

神經(jīng)活性物質(zhì)

神經(jīng)活性物質(zhì)包括神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)調(diào)質(zhì)和神經(jīng)肽。

神經(jīng)遞質(zhì)的定義隨科學(xué)事實(shí)積累而有所變動，目前的看法是，一個(gè)化學(xué)物質(zhì)要能夠被承認(rèn)為神經(jīng)遞質(zhì)，應(yīng)滿足四個(gè)條件：①它由突觸前神經(jīng)元產(chǎn)生；②它存在于突觸前末梢，而且末梢所釋放的量足以對突觸后神經(jīng)元或者效應(yīng)器產(chǎn)生一個(gè)確定的作用；③當(dāng)外源給予一定濃度的該物質(zhì)時(shí)，能模擬內(nèi)源性遞質(zhì)的作用：④通常有一個(gè)特異機(jī)制會把它從突觸間隙移走。

神經(jīng)調(diào)質(zhì)這一名詞是由“神經(jīng)遞質(zhì)”引發(fā)出來的。遞質(zhì)介導(dǎo)明確的傳遞過程，而調(diào)質(zhì)本身不介導(dǎo)傳遞功能。同一神經(jīng)遞質(zhì)因所結(jié)合的突觸后受體性質(zhì)不同，會出現(xiàn)不同的效應(yīng)。以乙酰膽堿為例，如果突觸后膜上的乙酰膽堿受體屬于煙堿型，則其本身就是門控離子通道，乙酰膽堿與之結(jié)合后引起突觸后電位，所以煙堿型乙酰膽堿受體又稱離子型乙酰膽堿受體。對于同樣的乙酰膽堿，如果突觸后膜上的受體屬于毒蕈型，則乙酰膽堿與受體的結(jié)合通過C蛋白影響離子通道活動，在這里起作用的乙酰膽堿并不直接引起快速的突觸后電位，而是引起比較緩慢的突觸后電位?；诖耍巨π鸵阴Ｄ憠A受體又稱為代謝型乙酰膽堿受體。這種情況在神經(jīng)系統(tǒng)中并不少見，其決定因素是受體屬于離子型抑或代謝型的性質(zhì)。這種通過代謝型受體而引起的突觸后細(xì)胞變化，被冠以“調(diào)制作用”的名義，相應(yīng)的活性物質(zhì)稱“調(diào)質(zhì)”。

神經(jīng)肽更多地應(yīng)視作神經(jīng)調(diào)質(zhì)。把神經(jīng)肽看作遞質(zhì)，明顯的不足是沒有專門的酶或轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可將其從突觸間隙移走。催產(chǎn)素和加壓素是兩個(gè)比較特殊的神經(jīng)肽（九肽）。由下丘腦大細(xì)胞神經(jīng)元合成的催產(chǎn)素和加壓素從垂體后葉分泌釋放，經(jīng)全身血液循環(huán)作用于體內(nèi)靶器官，靶器官上有催產(chǎn)素或加壓素受體，催產(chǎn)素或加壓素可以在那里起作用。這種作用其實(shí)就是激素作用，當(dāng)然不能稱為突觸傳遞；但當(dāng)血液中運(yùn)行的九肽到達(dá)神經(jīng)元時(shí)，如果神經(jīng)元上有相應(yīng)受體，神經(jīng)元也會起反應(yīng)。在此情況下，肽是否能引起神經(jīng)細(xì)胞局部一小片膜的電位波動？這還是一個(gè)不太受人注意的問題。另外，下丘腦小細(xì)胞神經(jīng)元合成的催產(chǎn)素或加壓素可以在軸突末梢分泌，對受其支配的靶神經(jīng)元起神經(jīng)傳遞或調(diào)制的作用。

節(jié)律性腦電

腦電活動之所以受重視有兩方面原因。一是有些腦電活動變化常與人的神智活動相關(guān)聯(lián)；二是腦電活動的產(chǎn)生反映了一群神經(jīng)細(xì)胞的同步化活動，而任何神智活動一定是多細(xì)胞活動之產(chǎn)物。腦電活動記錄有腦電波（EEG）、皮層腦電圖（ECoG）或顱內(nèi)腦電波（iEEG）及局部場電位（LFP）等，它們記錄各種不同腦電節(jié)律，神智活動似乎更多地與這些腦電活動有關(guān)。

關(guān)于腦電產(chǎn)生機(jī)制可有幾方面考慮。一是電位來源，不論用哪種方法記錄的電位都是記錄電極所在腦部位與另一參考部位間的電位差。問題是這個(gè)電位差是怎么發(fā)生的。動作電位和突觸電位當(dāng)然是腦電變化的組成來源，還有離子通道的固有振蕩特性。二是節(jié)律性成因。腦電變化為何是節(jié)律性的，而且是這樣一種特定節(jié)律？這里有單個(gè)神經(jīng)元電學(xué)特性的基礎(chǔ)，例如神經(jīng)元的位相反應(yīng)特點(diǎn)，神經(jīng)元的共振特征，閾下及混合模式的膜振蕩，節(jié)律性爆發(fā)等。三是神經(jīng)回路活動特性的因素。對一個(gè)由興奮性主神經(jīng)元和抑制性中間神經(jīng)元組成的回路而言，至少可有三種活動形式：主神經(jīng)元間的返回興奮。中間神經(jīng)元間的相互抑制，興奮-抑制回路的反饋抑制。當(dāng)然還有神經(jīng)回路活動構(gòu)筑特性的因素。

上述腦電節(jié)律均屬慢電位變化，且都是多個(gè)神經(jīng)細(xì)胞同時(shí)活動產(chǎn)生的，即同步化活動；是一群神經(jīng)細(xì)胞活動所產(chǎn)生電場的記錄。同步化是如何產(chǎn)生的？從細(xì)胞水平看可考慮的因素有縫隙連接、假突觸傳遞（ephaptic transmission）以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的回縮?？p隙連接在腦節(jié)律的產(chǎn)生中可能起重要作用。據(jù)現(xiàn)有資料，大腦皮層的縫隙連接僅存在于快速放電神經(jīng)元之間，而快速放電神經(jīng)元是GABA能抑制性中間神經(jīng)元。這樣看來，抑制性中間神經(jīng)元參與神經(jīng)元活動的同步化是很有必要考慮的。假突觸傳遞可能僅在病理情況下發(fā)生。下丘腦視上核分泌催產(chǎn)素的大細(xì)胞神經(jīng)元之間的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的回縮，可以導(dǎo)致大細(xì)胞神經(jīng)元發(fā)生同步活動，然而這可能只是一種特殊情況，在其他腦區(qū)未見報(bào)道。

腦研究的新技術(shù)

世紀(jì)之交出現(xiàn)的腦功能成像與光遺傳學(xué)兩項(xiàng)技術(shù)對人類腦功能研究有十分重要的意義。在外科手術(shù)允許條件下刺激清醒人腦并聽取病人對電刺激腦的口頭報(bào)告，是人類腦功能研究中獲得主觀察覺之重要手段。

腦功能成像 基于倫理考慮，損傷性實(shí)驗(yàn)不能用于人類。以前，在生物學(xué)基礎(chǔ)上研究認(rèn)知功能往往局限于實(shí)驗(yàn)動物以及臨床上有認(rèn)知功能障礙的病人。1970—1980年代發(fā)展了腦功能成像技術(shù)，如正電子斷層掃描（PET）、功能性磁共振成像（fMRI），從而有可能以正常人為研究對象。獲得有關(guān)完整腦功能活動的種種詳細(xì)而有意義的材料。腦功能成像方法的原理是對腦代謝或腦血流量（BOLD）進(jìn)行測量。現(xiàn)在，應(yīng)用功能成像技術(shù)已可測定多種腦功能活動條件下的代謝變化，如有意識或無意識狀態(tài)下的知覺和記憶、注意、情緒變化等。

腦功能成像研究之目的不外乎追求確定神智功能的腦“部位”（where）與“如何”（how）。早期研究針對前一個(gè)問題較多，近來的研究漸漸擴(kuò)展到回答“如何”的問題。

清醒人腦的電刺激 刺激清醒人腦并獲得受試者口頭訴述，在歷史上早有報(bào)告，但系統(tǒng)運(yùn)用這一方法的是加拿大神經(jīng)外科醫(yī)生彭菲爾德（W.C.Penfield）。他及合作者的許多論文和專著成為這一領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)。電刺激存在固有的技術(shù)弱點(diǎn)，如它所激活的靶是非特異的，不能區(qū)分感覺傳人與運(yùn)動傳出；由于神經(jīng)元各部位興奮性的高低有差別，刺激所引起的反應(yīng)可能來自路過刺激區(qū)的那些軸突所支配的突觸后神經(jīng)元等。近來發(fā)展的光遺傳學(xué)技術(shù)克服了這方面缺點(diǎn)，可以有選擇性地激活特定神經(jīng)元。

光遺傳學(xué)技術(shù) 最近5到10年來出現(xiàn)的光遺傳學(xué)技術(shù)，使研究者有可能在神經(jīng)回路研究的框架下，把還原論研究與整體論研究結(jié)合起來。從神經(jīng)回路出發(fā)，向上（向整體方向）可以聯(lián)系到整體活動；向下（向細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子方向）可以聯(lián)系到分子活動，進(jìn)一步追查分子、基因的基礎(chǔ)。這幾年來，光遺傳學(xué)研究發(fā)展非常迅猛。由于光遺傳學(xué)技術(shù)所用的外源性蛋白質(zhì)必須通過病毒轉(zhuǎn)染才能把通道視紫紅質(zhì)轉(zhuǎn)入受試對象，因此目前只能應(yīng)用于動物。

意識與知覺

人的經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)歷都牽涉腦（主體存在）與客觀世界（主體以外的存在）的關(guān)系，意識和知覺是主體對客觀世界的主觀反映。

意識的神經(jīng)相關(guān) 由于意識研究牽涉主體與客觀世界的關(guān)系，多數(shù)科學(xué)家持謹(jǐn)慎態(tài)度，他們認(rèn)為研究意識就是研究意識的神經(jīng)相關(guān)（neural correlate of consciousness，NCC）。有人把意識分為三個(gè)階段，第一階段是覺醒狀態(tài)，即從睡眠中醒來的那種狀態(tài)；第二階段是注意狀態(tài)：第三階段是知覺的察覺階段，即有了知覺的歸屬（authorship），可以做口頭訴述的意識。意識問題還牽涉意識與無意識的相互作用。

知覺的內(nèi)部代表 知覺研究也牽涉主體與客觀世界的關(guān)系。所以，腦研究中的知覺研究就是研究知覺在腦的內(nèi)部代表（internal representation）。關(guān)于知覺，研究得最多的是視覺。視知覺的內(nèi)部代表最先是以最簡單的光線線條形式被了解的，當(dāng)時(shí)命名了簡單細(xì)胞（simple cell）和復(fù)雜細(xì)胞（complex cell）。以后發(fā)現(xiàn)了臉孔細(xì)胞（face cell）和祖母細(xì)胞（grandmother cell）。關(guān)于位置細(xì)胞（place cell），令人感興趣的是主體在環(huán)境中的位置。更后，有網(wǎng)格細(xì)胞（grid cell）特征的描述，這是一種位置選擇細(xì)胞，當(dāng)動物處于多個(gè)分開的、按照六邊形幾何圖案規(guī)則排列的位置時(shí)，內(nèi)嗅皮層出現(xiàn)規(guī)律的放電變化。這更多地反映了海馬-內(nèi)嗅皮層神經(jīng)元回路的活動加工特點(diǎn)，而不是簡單客觀物體的光學(xué)特征了。

捆綁問題 一個(gè)完整知覺的產(chǎn)生往往是與客體相關(guān)聯(lián)的多個(gè)特征的代表的整合，于是有學(xué)者提出所謂“捆綁”（binding）問題，開始時(shí)多是根據(jù)視知覺現(xiàn)象討論“捆綁”。后來捆綁問題被應(yīng)用到神智功能活動的許多方面，如視覺與運(yùn)動的協(xié)調(diào)?？磥?，捆綁是腦功能活動中比較具有普遍性的機(jī)制。

腦與社會性行為

近年來，社會性行為的腦機(jī)制受到很大關(guān)注。

鏡像神經(jīng)元系統(tǒng) 這僅在靈長動物及人類中才有，定位于人腦的運(yùn)動前區(qū)、頂葉，被認(rèn)為與人的模仿、移情（empathy）等功能有關(guān)。

神智理論（theory of mind，ToM） 是指人類腦功能的一種能力，使個(gè)體能了解別人的神智狀態(tài)，包括信念、欲望、意圖等，并且評價(jià)別人與本人的區(qū)別。神智理論代表著揣度其他人神智的一種腦功能現(xiàn)象。執(zhí)行神智理論需要較廣泛腦區(qū)的參與，有意思的是杏仁核在其中也起很重要的作用。

催產(chǎn)素的社會行為效應(yīng) 近十年來發(fā)現(xiàn)，催產(chǎn)素有新的行為效應(yīng)。向人的鼻腔內(nèi)噴催產(chǎn)素可影響其社會行為，使正在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)博弈的人的行為更富有人際信任感，但迄今為止對其作用的神經(jīng)機(jī)制還不十分清楚。大草原田鼠實(shí)施單配（一夫一妻的）行為，而草地田鼠實(shí)施性隨便行為，這是由于兩種田鼠催產(chǎn)素受體和加壓素受體的不同造成的。看來，肽類物質(zhì)如何影響腦活動的機(jī)制是值得深入探討的。

情緒、內(nèi)部狀態(tài)和微感

人有七情六欲，包括眼、耳、鼻、舌、身；喜、怒、哀、樂；飲、食、男女（性）等。其中屬于眼、耳、鼻、舌、身的知覺可稱為外感，腦科學(xué)對此已有相當(dāng)深入的分析：但是對于人身體內(nèi)部狀態(tài)的主觀察覺知道得還很少。情緒和欲望都有其主觀察覺成分，往往表現(xiàn)為微感（feeling）。筆者將feeling譯為“微感”或“內(nèi)感”?！拔ⅰ迸c“fee”有諧音，“微感”可以與感覺、知覺相區(qū)別，也與此種經(jīng)驗(yàn)往往含糊、混沌的特點(diǎn)相吻合。近來的研究發(fā)現(xiàn)，微感的發(fā)生與外周神經(jīng)中的無髓鞘纖維有較大關(guān)系。強(qiáng)的“微感”可上升為知覺。情緒和欲望也有客觀表達(dá)，這些屬于輸出端或行為，屬于腦的調(diào)節(jié)功能。

恐懼情緒 情緒有主觀成分，如人自己察覺到發(fā)怒；也有外在表現(xiàn)，如怒發(fā)沖冠、心跳變快。這些都是調(diào)節(jié)功能的表現(xiàn)。情緒研究有悠久歷史，達(dá)爾文已對情緒有所討論，后來的科學(xué)家提出過不少情緒理論。

近年來由于找到了合適的動物模型，對恐懼情緒的研究獲快速進(jìn)展。該模型把對動物的聽覺刺激與電刺激相結(jié)合，讓動物形成逃避性條件反射，稱“恐懼條件反射”。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，杏仁核在恐懼情緒的表達(dá)方面起至關(guān)重要的作用。實(shí)際上，這也就是對實(shí)現(xiàn)恐懼條件反射的神經(jīng)分布系統(tǒng)的一個(gè)分析。有意思的是，由非聽覺途徑引起人的恐懼，也可在人杏仁核的腦功能成像上有所反映。

攝食調(diào)節(jié) 攝食調(diào)節(jié)其實(shí)就是食欲的表達(dá)成分，即行為部分。最近的分析是從內(nèi)感受性的刺鼠肽基因相關(guān)蛋白（AGRP）神經(jīng)元開始的。AGRP神經(jīng)元接受血液中的生長素釋放肽（ghrelin）、葡萄糖、瘦素（leptin）等而進(jìn)行反應(yīng)，這些物質(zhì)都與動物的能量供應(yīng)有關(guān)。注射AGRP人腦能增加動物攝食量。最近的研究用光遺傳學(xué)手段激活下丘腦AGRP神經(jīng)元，分析攝食行為神經(jīng)回路中各個(gè)成分的變化，這也就是對其分布系統(tǒng)的分析。

展望

在這里想談?wù)剬鹘y(tǒng)腦理論的若干反思。

腦的電活動是否腦功能活動之唯一形式

傳統(tǒng)腦功能理論似乎認(rèn)為，腦的活動形式就是電活動（神經(jīng)動作電位、突觸電位以及參與腦電節(jié)律形成的其他已知電活動）。腦的神智活動和調(diào)節(jié)功能想來應(yīng)該是由電變化表現(xiàn)的，因?yàn)樵S多事實(shí)表明，當(dāng)腦電活動全部停止，腦就死亡了。但如果要問：腦的電活動與腦的代謝活動是否同義語？要證明或者否定都很困難。采用現(xiàn)代腦功能成像的兩種方法——PET和fMRI，所檢測到的都不是電活動，而是腦的局部代謝活動。想要把腦代謝所消耗的ATP量與產(chǎn)生所有已知腦電活動消耗的能量加以比較，并說明兩者是相等還是不相等，這個(gè)問題在實(shí)驗(yàn)上沒有完全解決。

另一個(gè)問題是，有沒有參與腦的調(diào)節(jié)功能及神智功能的非電形式的腦活動？例如，機(jī)械活動是否參與腦功能？有報(bào)道稱，視上核膠質(zhì)細(xì)胞在催產(chǎn)素作用下可以回縮，神經(jīng)軸突傳導(dǎo)時(shí)伴有機(jī)械變化；更有人提出了“機(jī)械生物學(xué)”（mechanobiology）概念。這些都值得認(rèn)真考慮。

問題是：活動著的腦與通訊著的腦是否同義語？換言之，已知的腦電活動是否已包括了腦的全部活動——調(diào)節(jié)活動和神智活動？

傳導(dǎo)-傳遞模式是否腦電活動之唯一形式

神經(jīng)傳導(dǎo)和突觸傳遞（傳導(dǎo)-傳遞）都是電活動的形式，但是對神經(jīng)細(xì)胞活動時(shí)產(chǎn)生的電壓波動即電壓噪聲的影響，需要認(rèn)真加以分析。這里所謂認(rèn)真分析，一是指對電壓噪聲的分子基礎(chǔ)做深入分析，一直到分子本身的內(nèi)源性振蕩；二是指要著眼于電壓噪聲是否影響了腦的活動，是否同時(shí)影響了傳導(dǎo)-傳遞活動。所以，要引入“非傳、非遞膜電位噪聲”（non-conduction，non-transmission potential noise）的概念。這種噪聲有兩種可能的作用：①影響鋒電位及突觸電位，因此參與腦功能；②本身直接參與腦功能。如果神經(jīng)細(xì)胞確實(shí)產(chǎn)生一種噪聲，它確實(shí)不影響傳導(dǎo)一傳遞活動，但確實(shí)影響了腦功能，那就表明，傳導(dǎo)一傳遞模式不是腦活動的唯一形式。

必須考慮突觸外區(qū)在電噪聲發(fā)生中的作用，在那里的受體將會接受來自血液和細(xì)胞外液中化學(xué)活性物質(zhì)的沖擊。這個(gè)可能性是存在的，因?yàn)橐延袌?bào)道，GABA可引起兩種抑制，一種是位相性（phasic）抑制，即突觸傳遞所引起的超極化；另一種是張力性（tonic）抑制，指經(jīng)由突觸外區(qū)GABAA受體激動所引起的超極化。突觸外區(qū)GABAA受體的亞單位組成跟突觸區(qū)的不同，其作用顯得更為特殊?？梢栽O(shè)想，當(dāng)人們服用巴比妥類安眠藥而人眠時(shí)，其作用位點(diǎn)應(yīng)該就在神經(jīng)元突觸外區(qū)的GABA+受體上。此外，也有張力性去極化（tonic depolarization）的報(bào)道，這牽涉谷氨酸的作用。所以在神經(jīng)遞質(zhì)方面，不論GABA還是谷氨酸，都要考慮突觸外區(qū)的貢獻(xiàn)。

必須考慮神經(jīng)調(diào)質(zhì)如單氨類、神經(jīng)肽的作用。它們不一定來自突觸，可以來自鄰近細(xì)胞的分泌：它們不一定作用于突觸部位，可以作用于神經(jīng)元細(xì)胞膜的廣大突觸外區(qū)，引起相應(yīng)的非常局部的膜極化程度變化；還應(yīng)考慮激素的作用，包括甾體激素，這些激素雖然來自血液，但只要神經(jīng)元細(xì)胞膜的廣大突觸外區(qū)存在激素受體，激素也同樣可以引起神經(jīng)元細(xì)胞膜廣大突觸外區(qū)的電位波動。筆者實(shí)驗(yàn)室在1980年代曾經(jīng)報(bào)道，糖皮質(zhì)激素可與神經(jīng)元突觸外區(qū)的“膜受體”結(jié)合：而我們的另一實(shí)驗(yàn)證明，糖皮質(zhì)激素可引起神經(jīng)元的超極化。

電壓噪聲的討論將會引出一些新的思考。如果這種電壓噪聲由于影響突觸后電位或動作電位而最終影響腦活動，那么這種作用屬于一般的神經(jīng)調(diào)制作用：相反，如果它沒有影響突觸后電位或動作電位，而最終影響了腦活動，那么這種新的調(diào)制作用或可稱為“泛神經(jīng)調(diào)制”（pan-neuromodulation）。

覺察的神經(jīng)底物問題

覺察是神智（mind）的基本特征。在外感方面。關(guān)于人為什么能夠覺察到外部世界，我們已經(jīng)知道了一點(diǎn)，但多數(shù)是視覺系統(tǒng)的，對其他系統(tǒng)則知之甚少。至于內(nèi)部狀態(tài)（internal state）和微感的神經(jīng)底物是什么，恐懼條件反射僅是情緒的一種，而對其他形式情緒的神經(jīng)底物是什么，我們知道得很少。對這些問題的解決將可能有助于解答許多問題，其中包括模糊混沌的“微感”（內(nèi)感）從何而來。

種種事實(shí)表明，人的有些腦活動不是那么銳利和清晰，相反是模糊而混沌的，包括微感在內(nèi)。人的微感內(nèi)容很豐富，例如人患病過程中感到的不舒服及其緩解、人吸煙以后的欣快感（euphoria）、情緒或欲望當(dāng)中的微感等。這些不銳利、不清晰腦活動的細(xì)胞活動基礎(chǔ)是什么？它們是否僅為已知腦電活動的表現(xiàn)？這些還需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。但也有可能，神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)調(diào)質(zhì)、神經(jīng)肽甚至激素引起了突觸外區(qū)細(xì)胞膜的電噪聲，而電噪聲是那些不銳利、不清晰腦活動之基礎(chǔ)。當(dāng)然這樣一個(gè)大膽設(shè)想還有待于研究事實(shí)的檢驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：腦研究 腦內(nèi)信息傳送 微感 社會性行為