神經(jīng)科學(xué)需要開(kāi)始研究網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

一些研究人員現(xiàn)在認(rèn)為，大腦及其疾病通常只能理解為分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的巨大數(shù)量神經(jīng)元之間的相互作用。任何一個(gè)神經(jīng)元的功能都依賴于它所連接的數(shù)千個(gè)神經(jīng)元的功能。這些又依賴于其他神經(jīng)元的功能。同一區(qū)域或同一神經(jīng)元可以在大量不同的上下文中使用，但根據(jù)上下文具有不同的特定功能。確實(shí)可能是這些神經(jīng)元之間相互作用的小擾動(dòng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的雪崩效應(yīng)，導(dǎo)致抑郁癥或帕金森病等病癥。無(wú)論如何，我們需要理解這些網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制，以便理解這些疾病的原因和癥狀。如果沒(méi)有全面的了解，我們不太可能成功治愈這些及其他許多情況。特別是，神經(jīng)科學(xué)需要開(kāi)始研究網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是如何從大腦終身試圖理解世界中產(chǎn)生的。我們還需要清楚地了解大腦皮層、腦干和小腦是如何與肌肉以及我們身體上數(shù)以萬(wàn)計(jì)的光學(xué)和機(jī)械傳感器相互作用的，以形成一個(gè)完整的畫(huà)面?；貧w物理現(xiàn)實(shí)是理解信息在大腦中如何被表示的唯一途徑。我們之所以有神經(jīng)系統(tǒng)，部分原因是運(yùn)動(dòng)的進(jìn)化需要一個(gè)控制系統(tǒng)。認(rèn)知、心理功能——甚至思維——可以被視為為了更好地規(guī)劃運(yùn)動(dòng)和行為后果而進(jìn)化出來(lái)的機(jī)制。因此，神經(jīng)科學(xué)的前進(jìn)方向可能是更加關(guān)注一般的神經(jīng)記錄（使用光遺傳學(xué)或功能性磁共振成像），而不是試圖將每個(gè)神經(jīng)元或腦區(qū)與某一特定功能掛鉤。這可以為理論網(wǎng)絡(luò)研究提供支持，理論網(wǎng)絡(luò)研究有潛力解釋各種觀察結(jié)果并提供一個(gè)綜合的功能解釋。實(shí)際上，這樣的理論應(yīng)該幫助我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而不僅僅是反過(guò)來(lái)。

但這并不容易，目前的技術(shù)是昂貴的——有主要的財(cái)政資源以及國(guó)家和國(guó)際聲譽(yù)投資于它們。另一個(gè)障礙是，人類(lèi)的思維傾向于更簡(jiǎn)單的解決方案，而不是復(fù)雜的解釋，即使前者解釋發(fā)現(xiàn)的能力有限。神經(jīng)科學(xué)與制藥行業(yè)之間的關(guān)系也是建立在模塊化模型上的。針對(duì)常見(jiàn)的神經(jīng)和精神疾病，典型的策略是識(shí)別大腦中一種可以用藥物靶向的受體，以解決整個(gè)問(wèn)題。例如，選擇性血清素再攝取抑制劑（SSRIs）——它們阻止大腦對(duì)血清素的吸收，使其更自由可用——目前用于治療多種心理健康問(wèn)題，包括抑郁癥。但它們對(duì)許多患者無(wú)效，而且在有效時(shí)可能存在安慰劑效應(yīng)。同樣，癲癇今天被廣泛視為一種單一疾病，并用抗癲癇藥物進(jìn)行治療，這些藥物通過(guò)抑制所有神經(jīng)元的活動(dòng)來(lái)發(fā)揮作用。這類(lèi)藥物對(duì)每個(gè)人也不一定有效。實(shí)際上，任何微小的電路擾動(dòng)——來(lái)自于數(shù)千種獨(dú)特于每位患者的不同觸發(fā)因素——都可能使大腦進(jìn)入癲癇狀態(tài)。通過(guò)這種方式，神經(jīng)科學(xué)正在逐漸偏離其理解大腦的既定路徑。我們必須正確理解這一點(diǎn)。這不僅可能是理解一些科學(xué)上最大謎團(tuán)的關(guān)鍵——例如意識(shí)——還可能有助于治療大量令人衰弱且代價(jià)高昂的健康問(wèn)題。