Science：深入了解人脑的奥秘

认知神经生物学是当前生物学的前沿领域。对于大脑的物理结构如何拥有意识的功能，人们了解不多，主要原因之一是大脑的脑干区域非常之小，研究人员很难观察它的活性。不过，美国的研究人员最近的一个发展的一项技术能够解决这个难题。他们用机能性磁共振成像技术拍摄到迄今为止最好的到脑干机能图片。这一研究结果将非人类动物的研究和人类行为的研究结合起来；神经科学家对大脑结构的研究和心理学家对人的意识研究结合起来。

　　

生物通报道：美国普林斯顿大学的一个研究小组，已经设计出一直新的实验技术，拍摄到迄今为止最好的到脑干（大脑中最基础的区域）机能图片。

研究人员相信，大脑中都会有一个化学物质的存储区，这些化学物质在大脑其它部位的缺少或过多存在，可能是许多神经精神障碍的根本原因，如上瘾、精神分裂和帕金森症等。他们的这项研究，将为研究这个存储区打开一扇大门。

在2月28日的《科学》杂志上，研究人员报道了用机能性磁共振成像技术（functional magnetic resonance imaging）来研究人类脱水后大脑机能活动的结果。这种扫描技术能让研究人员观察大脑的运行。

研究对象参与了经典条件反射实验，首先给他们一个视觉提示，然后再不定时地给他们喝水。当一个人在收到奖励出现愉悦或没有奖励出现失望情绪时，研究人员能够在脑干区追踪与大脑化合物多巴胺活性增强相关的血液变化。

该研究的第一作者Kimberlee D'Ardenn说，长期以来，科学家们一直试图观察大脑的这个区域，但都没有成功，因为它实在是太小了。研究人员本来想用大脑扫描来研究多巴胺这类大脑化学物质，现在转移到观察大脑其它更容易观察的部分，如前额皮质和前纹状体。但是，这是部分处于下游因此可能是很不准确的。

D'Ardenn表示，因为脑干对大脑的其余部分是非常之重要，因此我们要试一试。我们相信，这将是理解所有重要行为的关键。未来完成这个研究，D'Ardenn与普林斯顿大学的Jonathan Cohen和其它研究所的Samuel McClure及Leigh Nystrom合作。他们在普林斯顿大学自己拥有的脑扫描仪上开展了该项研究。

Cohen指出，这些发现将非人类动物的研究和人类行为的研究结合起来。非人类动物的研究直接观察脑干中多巴胺细胞的活性，而人类的行为被认为与多巴胺有关。它也开创了一个全新的研究方向。

研究人员冲洗出高分辨率的图片，能够追踪一小撮多巴胺神经细胞的活性。他们消除了由脑干中许多血管脉冲所造成的失真。他们也用算法和成像技术来减少头部运动的影响，以及将来自不同研究对象的图像组合在一起。

核磁共振成像设备所产生的三维图像显示，人类活动和思考的时候涉及到哪一部分大脑。这使得研究人员能够以前所未有的精度将身体行动和精神活动联系起来。

细微、根状结构的脑干，是大脑中较低的部分，位于脊椎神经的上部。这个区域控制许多大脑性命攸关功能，如呼吸、消化、心率、血压和觉醒。这个大脑结构也是许多化学物质，也就是多巴胺、血清素和肾上腺素等神经调节因子的存储区。这些化学物质会沿着轴突涌向大脑的其余区域。

该小组的实验证实了动物研究的结果。当受试者意外得奖，非常高兴时，脑干中多巴胺的血流升高。但是，当参与者收到的奖励少于预期时，就没有这个活性。这个发现与较早前下游的研究结果不同。

D'Ardenne 说，我们才刚刚开始了解这个关键的通路。但从中我们可以得到可能知道的一些线索。

普林斯顿研究小组的目的是探明大脑的物理结构如何产生意识的功能，也就是认知神经生物学的研究领域。

数年来，神经科学家致力于大脑的研究，而心理学家则关注人的意识。这个新的领域将上述两者合并为一体，因为随着大脑成像和基因操纵技术的进步，研究人员已能够在人类或动物进行精神活动时记录和测量大脑细胞的活性。（生物通，揭鹰）