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图例：
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GABA-A，γ-氨基丁酸A型；nACh，烟碱乙酰胆碱；5HT3，5-羟色胺（血清素）3型；AMPA，α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸；NMDA, N-甲基-D-天冬氨酸；TASK-1，TWIK（二孔弱内向整流钾）-相关，酸敏感钾通道I型；HCN1，超极化激活阳离子通道1型。
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改编自Rudolph, U.&Antkowiak, B.‘Molecular and neuronal substrates for general anaesthetics’.Nature Reviews Neuroscience，809-20（2004）
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13 Stiles, J.&Jernigan, T. L.‘The basics of brain development’.Neuropsychology Review ，20，327-48（2010）.
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14 Greenfield, S. A.Journey to the Centres of the Mind.（W.H.Freeman，1995）；Greenfield, S.A.Tee Private Life of the Brain：Emotions, Consciousness and the Secret of the Self .（Wiley，2000）.Koch, C.&Greenfield, Susan.‘How does con-sciousness happen?’Scientific American ，297，76-83（2007）.
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15 Tononi, G.&Koch, C.‘The neural correlates of consciousness：an update’.Annals of the New York Academy of Sciences ，1124，239-61（2008）.
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16 例如（使用氟烷麻醉时），额叶、颞叶、顶叶、枕叶、前扣带回、基底神经节、丘脑、海马、中脑和小脑都在麻醉过程中表现出葡萄糖代谢的减少。Alkire, M.T.et al.‘Functional brain imaging during anesthesia in humans：effects of halothane on global and regional cerebral glucose metabolism’.Anes-thesiology，90，701-9（1999）.
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17 Alkire, M. T.，Hudetz, A.G.&Tononi, G.‘Consciousness and anesthesia’.Science ，322，876-80（2008）.
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18 Lewis, L. D.et al.‘Rapid fragmentation of neuronal networks at the onset of propofol-induced unconsciousness’.Proceedings of the Natural Academy of Sciences of the United States of America，109，E3377-86（2012）.
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19 Massimini, M. et al.‘Triggering sleep slow waves by transcranial magnetic stimulation’.Proceedings of the Natural Academy of Sciences of the United States of America ，104，8496-501（2007）.
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20 Hebb, D. O.Tee Organization of Behavior：A Neuropsychological Teeory .（Wiley，1949）.
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21 Spatz, H. C.‘Hebb’s concept of synaptic plasticity and neuronal cell assem-blies’.Behavioural Brain Research ，78，3-7（1996）.
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22 Kandel, E. R.&Schwartz, J.H.‘Molecular biology of learning：modulation of transmitter release’.Science ，218，433-43（1982）.
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23 Hebb，1949.
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24 二十年来，电压敏感染料成像（VSDI）已经从一种新颖的纯技术，发展为一个非常成功和广泛用于再现神经活动的方式。1968年，塔萨基（Ta-saki）等人率先使用VSDI测量乌贼巨轴突的电活动。该技术主要是由艾伦·瓦格纳（Alan Waggoner）开发（Waggoner, A.S.Journal of Membrane Biology ，27，317-34，他合成并筛选了大量各种类型的染料。在我们所用染料的作用起源于电致变色，通常称为斯塔克（Stark）效应，它是磁塞曼（Zeeman）效应的电等价物。染料被归类为电致变色需要三个标准，虽然这还不够：首先，电致变色发生在亚纳秒级，因为它们不依赖于分子运动。其次，吸收光谱或激发光谱的一阶导数，应该与不同光谱有相同的斜率，因为∆ε是∂ε/∂λ比例（ε=“有效”消光）。再次，生色团是不对称的。虽然一些早期的染料如部花青素和菁染料等不符合标准，但di-4-ANEPPS和一些其他的新型染料确实符合标准。这些染料都含有氨基苯乙烯基吡啶生色团。根据这一理论，光激发导致正电荷从分子的嘧啶端转移到氨基端。生色团锚定在膜中，使这个移位的矢量垂直于膜平面，从而平行于电场。根据测算，这种转移的命令为0.3纳米（1纳米为十亿分之一米。）据信，电场因而阻碍了正电荷的分子内重新定位，从而能够让我们测量电压敏感光学效应的大小。对于di-4-ANEPPS来说，我们必须进一步考虑其机制。由场诱导所致的“溶解”，将带电萘团向膜表面移动，并扭曲了分子，从而导致较弱的荧光光谱蓝移、量子产率的降低和光谱的展宽。Grinvald, A.et al.‘Cortical point-spread function and long-range lateral interactions revealed by real-time optical imaging of macaque monkey primary visual cortex’.Journal of Neuroscience ，14，2545-68（1994）.Cohen, L.B.et al.‘Changes in axon fluorescence during activity：molecular probes of membrane potential’.Journal of Membrane Biology ，19，1-36（1974）.Waggoner, A.S.&Grinvald, A.‘Mechanisms of rapid optical changes of potential sensitive dyes’.Annals of the New York Academy of Sciences ，303，217-41（1977）.Waggoner, A.S.‘The use of cyanine dyes for the determination of membrane potentials in cells, organelles and vesicles’.Methods in Enzymology ，55，689-95（1979）.Fluhler, E.，Burnham, V.G.&Loew, L.M.‘Spectra, membrane binding and potentiomet-ric responses of new charge shift probes’.Biochemistry ，24，5749-55（1985）.Ebner, T.J.&Chen, G.‘Use of voltage-sensitive dyes and optical recordings in the central nervous system’.Progress in Neurobiology ，46，463-506（1995）.Fromherz, P.&Lambacher, A.‘Spectra of voltage-sensitive fluorescence of styryl-dye in neuron membrane’.Biochimica et Biophysica Acta ，1068，149-56（1991）.
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25 然而，VSDI本身不能检测单个动作电位，它的空间分辨率约100x100x100微米，其中包括大约50至100个神经元的细胞体以及它们的关联过程，还有其他数百个神经元。因此，阿米拉姆·格林瓦尔德（Amiram Grin-vald）及其团队率先迈出了量化和验证这些极其短暂结合体至关重要的第一步，他们表明单个神经元的自发放电，与其结合的神经元集合的活动有关。VSDI技术虽然在自下而上方面需要补充性的技术，但从另一方面来看，这项技术非常适合揭示中等层面上脑组织的情况。另请参阅Grinvald, A.et al.‘Cortical point-spread function and long-range lateral interactions re-vealed by real-time optical imaging of macaque monkey primary visual cortex’.Journal of Neuroscience ，14，2545-68（1994）.Arieli, A.&Grinvald, A.‘Optical imaging combined with targeted electrical recordings, microstimulation or trac-er injections’.Journal of Neuroscientific Methods ，116，15-28（2002）.Tominaga, T.et al.‘Quantification of optical signals with electrophysiological signals in neural activities of di-4-ANEPPS stained rat hippocampal slices’.Journal of Neuroscientific Methods ，102，11-23（2000）.
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26 我们并没有普遍采用这种神经元集合的定义，而是用这个术语描述某种很不同的现象。例如，皮质柱的同义词是“解剖学层面对神经元网络的比较好的定义”，而睡眠仅仅是先前活动状态的产物，反过来又依赖于传统的传输。Krueger J.M.et al.‘Sleep as a fundamental property of neuronal assemblies’.National Review of Neuroscience ，9（12）：910-19（2008）.
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27 Grinvald et al. 1994.
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28 Devonshire, I. M.et al.‘Effects of urethane anaesthesia on sensory processing in the rat barrel cortex revealed by combined optical imaging and electrophysiology’.European Journal of Neuroscience ，32，786-97（2010）.
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29 Grinvald et al.，1994.
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30 如果你认为一个脑细胞的平均直径约为40微米（约1/40000米），同时浸泡着这些细胞的液体占据了5%至10%的脑容量，在这个特殊的例子中，最大的活动性约10毫秒，那么这大约是1265个神经元的直径，如果活动性呈现为一个完美的球体，那么相当于10亿6000万个神经元。当然，我们不可能在一个二维切面的实验中假设三维形状，即使可能，我们也没理由假设这种结合体是球形的。但关键的是，你能明白这里面包含了大量的神经元。VSDI的缺点是无法用于人类大脑，因为它是侵入性的，并且带有潜在毒性的染料会直接作用于活体细胞。然而，用于人脑成像的非侵入性技术只能提供非常间接的大脑活动测量，即更活跃的脑细胞所需的血液供应会增加。因此，总是会有延迟，所以反应平均在几秒钟内。尽管目前正在开发实时无创成像技术，但分辨率仍比动作电位高几个数量级。Stoeckel, L.E.et al.‘Optimizing real-time fMRI neurofeedback for therapeutic discovery and development’.NeuroImage ：Clinical，5，245-55（2014）.因此，例如图2中使用VSDI记录的事件序列可能还是会全部缺失。但是一个重要的区别是，完好的感觉皮层上引发的神经元集合比在活体外实验中更大，至少达到2.5毫米而非1毫米。这种差异可能源于整个事件都更“接近真实生活”，因为现实中会自然地出现更多调节器、更高的连接性以及有更多工作输入进入大脑。Devonshire et al.，2010.
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31 Llinás, R.&Sasaki, K.‘The functional organization of the olivocerebellar system as examined by multiple purkinje cell recordings.European Journal of Neuroscience ，1，587-602（1989）.
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32 吴（Wu）进一步提出了非强制性波传播的四种机制。第一，单个振荡器因不同的时间延迟而兴奋；第二，从一个神经元到另一个神经元的直接兴奋产生了“传播脉冲”；第三，一个耦合引线振荡器；或第四，多重刺激。他的团队把这些现象比作数以百万计的神经元集体产生的“群体智能”或“运动波”。它们要么可以自发地发生，要么可以由“石头扔入水潭”诱发，或者更可能是两者结合，每时每刻产生丰富且高度可变的一次性脑状态。Wu, J.-Y.，Xiaoying Huang&Chuan Zhang.‘Propagating waves of activity in the neocortex：what they are, what they do’.Neuroscientist ，14，487-502（2008）.
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