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[88] Sherrington (1940), p. 357.
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[89] McCulloch and Pitts (1943), p. 132.
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大脑传 第二部分 现在
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2018年5月，我在华盛顿特区外的珍妮莉亚研究园区（Janelia Research Campus）参加了一个关于神经环路的会议。某一天的午饭时间，在弗吉尼亚的阳光下，我们一群人与园区的一位研究者亚当·汉特曼博士聊了起来。我在前一天晚上做了一个演讲，演讲内容来自这本书中的一些想法，这激起了“我们该向何处去？”的对话。亚当的观点很直率：“在过去的30年里，我们取得了哪些概念上的创新吗？”他问道，然后自己回答说：“没有。”
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亚当错了，但这只是因为他探究得还不够深。事实上，在对脑的工作机制的宏观理解上，我们在过去半个多世纪中都没有什么重大的概念创新。这一时期出现了大量诺贝尔奖级的发现——令人惊艳的新技术使研究者拥有了惊人的观测精度和对脑活动的控制能力，大规模的计算机模拟能够捕捉数百万神经元的活动，我们也开始认识到化学因素对于控制神经网络活动的作用。与过去几代人相比，所有这些都让我们对脑中发生的事情有了更丰富的理解。然而，我们看待脑的方式却仍然与我们的科学先辈们一样。
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根据克雷克、麦卡洛克和其他一些人的观点，脑中含有对外部世界的符号表征，利用这些表征来预测将要发生的事情并产生行为。脑使用某种计算方式来实现这一点，但它并不像我们建造的任何机器，因为它浸淫在一个复杂的化学通信系统中，所以它的活动在一定程度上是由它自己的内在状态决定的。我们对脑功能的理解已经取得了巨大成功，这正是得益于20世纪40年代和50年代初达成的这一共识。
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在这段时期里，研究者不仅建立了理解脑的强大框架，还见证了科学兴趣暴增催生出的一个新学科和新术语——神经科学（neuroscience）。这个词在20世纪60年代首次出现，到20世纪70年代时，除了其特有的领域外，它还逐渐占据了曾经属于心理学、生理学和神经病学的部分领地。学术界惯常的要素——期刊、学术团体、培训方案、奖项、大学院系、研究项目和学位——很快就围绕着这门新学科联合了起来。最重要的是，越来越多的科学家开始采用这门学科的方法来研究脑。
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全世界现在有成千上万的脑研究者，他们在一系列令人眼花缭乱的新分支学科中埋头苦干，这些分支包括认知神经科学、神经生物学、理论神经科学、计算神经科学、临床神经科学等，每一个分支都有自己的研究问题、研究方法和研究途径。[1] 每年有成千上万篇关于脑功能的研究论文发表，还有大量政府和私人资助的研究项目致力于理解脑及其与精神健康问题的联系。与此同时，神经科学也在计算机技术的发展中发挥了重要作用，并对当下的人文学科产生了一定的影响。
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本部分的各章涵盖了同一时期各个领域的研究，大约从1950年至今。每一章从脑的不同方面来审视脑（不一定是人脑，甚至不一定是哺乳动物的脑）——记忆、神经环路、脑的计算机模型、脑化学、脑成像，最后是科学界重新燃起的对意识本质的兴趣。这种主题划分是人为的，并不完全令人满意，比如，一些相同的思想和方法会多次出现在不同的章节中。此外，有些科学家的研究兴趣并不限于一个领域，因此同样的姓名也会在不同的章节中重复出现。也有一部分主题会在后续这些章节中反复出现，特别是关于特定功能是否在脑中有具体定位这个问题，学界会翻来覆去地争论，而且争论会扩展到如果存在功能定位，那么定位到了何种程度和水平上。因此，这些章节并不是一部完整的历史，而是对我们目前对脑的工作机制的理解进行的万花筒式的描述，探索了我们的认知在过去70年中是如何演进的。
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后续的这些章节还会展示从事这些科学研究的人员的变化。在此前的章节中，女性研究者寥寥无几。这一点从接下来的章节开始改变，特别是讲述过去30年的部分。在科学多元化的其他方面，尤其是科学研究的发生地、科学研究者所属的社会经济群体和种族群体中体现的多样性，过去几十年与过去几个世纪间仍然没有什么差别。这些结构性的偏见对我们理解脑的功能及其实现方式是否会造成影响，我们仍然不得而知，但导致这种不确定的主要原因是还没有人去研究这一问题。
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在介绍这段近代时期时，我会将历史与当前的趋势和兴趣交织在一起，因此，这些章节中的部分观点可能会冒犯到某些读者。我在曼彻斯特大学科学技术和医学史中心的同事、已故的杰夫·休斯曾指出，撰写当代科学史尤其困难——科学家和历史学家常常发现他们的目标会相互冲突。[2] 就本书而言，这些问题可能会被放大，因为对于下文中要介绍的一些事情，我既是一名观察者，而且在很小的程度上也是一名参与者。一部分相关领域的专家一定会对后文感到失望，因为某些领域、实验或者研究者在书中没有被提及或者被一笔带过，例如对睡眠、视觉以外的其他感知、激素、情感、精神健康、脑的发育以及基因对脑的影响方式的研究，后文中的介绍都很简略。在此我向这些领域和其他一些领域的研究者致歉，但要详细地介绍对脑开展的所有研究是不可能的，而且对于我们目前正在向何处去这个问题，这些不同的分支学科之间甚至往往无法达成共识。
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有些让人感到意外的是，尽管我们在理解脑上取得了巨大的进步，但我们仍然不清楚我们是否已经手握不可或缺的理论工具，可以帮助我们面对21世纪理解脑的挑战。但要搞清楚我们将走向何方，未来将会是什么样，我们首先需要知道目前我们身居何处，以及我们是如何走到这一步的。
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[1] Fields, R. (2018), Journal of Neuroscience 38: 9311–17; Carandini, M. (2019), Neuron 102: 732–4.
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[2] Hughes, J. and Söderqvist, T. (1999), Endeavour 23: 1–2.
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大脑传 第10章 记忆：1950年至今
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从20世纪30年代起，蒙特利尔的神经外科医生怀尔德·彭菲尔德（Wilder Penfield）开展了数百台脑部手术，试图缓解长期折磨颞叶癫痫患者的癫痫病情。[1] 为了确定应该切除脑的哪一部分，彭菲尔德会通过一根精细的电极，用微弱的电流刺激神志清醒的患者。如果刺激脑的某个部位使患者表现出了癫痫即将发作的迹象，彭菲尔德就知道这个部位可能需要被切除。在这个过程中，有时会出现一些相当怪异的现象：电刺激会让患者重新体验某些非常具体的事件。这些体验不仅详尽而且鲜活，就像做了一个清醒的梦。患者经常会听到一些声音，比如听到有人在弹钢琴，有人在唱一首著名的歌曲，或者两个家庭成员在通电话。在一个案例中，当电极放置到位并通电流时，患者的脑中就响起了音乐，她甚至跟着唱了起来。在另一个案例中，每当脑的一个特定区域受到刺激时，患者就会听到一个交响乐团演奏当时流行的一首歌曲《一起前进》。在其他的一些案例中，一个患者看到一个人和一只狗在他家附近的路上散步，另一个患者看到一堆乱七八糟的灯光和色彩，还有一个患者重新经历了最近发生的一幕——他母亲告诉他弟弟，他的外套穿反了。
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只有当相关的区域受到刺激时，这些奇怪的感觉才会出现：如果电极被移开，或者告知患者刺激正在进行但实际上并没有，那么什么也不会发生。正如彭菲尔德所说：“这种经历复现的根源显然是患者过去的记忆，电极刺激有时能强行让患者体验这些经历。”[2] 对于一个特定的个人来说，这些梦一般的体验是非常恒定的——重复刺激同一个位置能在患者身上唤起完全相同的感觉。对于彭菲尔德来说，这些研究表明记忆可能在脑中有一个非常精确的位置。而对患者来说，这种经历常常给他们带来很大的困扰。
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彭菲尔德的这些戏剧性发现再次开启了有关脑功能定位化的争论，这场旷日持久的争论可以追溯到很早以前，并且一直延续至今。20世纪中叶，在对记忆的神经基础的研究中，心理学家卡尔·拉什利（Karl Lashley）提出了一个占统治地位的观点。他的动物实验似乎表明，通过外科手术产生的学习缺陷与大脑皮层的损伤程度成正比。拉什利从两方面解释了这种效应：第一，所有的细胞都有相同的能力；第二，整个脑都参与了记忆的形成和复现，他把这种现象称为“质量作用”（mass action）。和19世纪的弗卢朗一样，拉什利也认为脑的活动只能作为一个整体来理解。
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1950年，拉什利在剑桥大学做了一次演讲，总结了他一生在记忆方面的研究工作，演讲的题目是“寻找记忆的印迹”（In Search of the Engram）。[3][4] 在他的影响力处于巅峰的时期（他于1954年患病，4年后去世，享年68岁），拉什利认为记忆是分散式地分布在脑中的。在回顾自己一生寻找记忆印迹的过程时，拉什利认为这一切努力都是徒劳的，并且苦涩地总结道：
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