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心灵的未来 正电子发射断层显像扫描
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来自物理世界的另一个有用的工具是正电子发射断层显像（PET）扫描，它通过定位葡萄糖的存在以计算脑能量的流动，因为葡萄糖分子是为细胞提供能量的。像我高中时所做的云室一样，PET扫描使用葡萄糖内从钠22发出的亚原子粒子。为开始PET扫描，将一种特殊的含有轻微放射性葡萄糖的溶液注射到病人身上。糖分子中的钠原子被放射性钠22原子取代。每当一个钠原子衰变时，它会发出一个正电子或阳电子，它很容易被传感器检测到。跟踪葡萄糖中放射性钠原子的路径，可以描绘活生生的大脑内的能量流。
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正电子发射断层显像（PET）扫描和磁共振成像（MRI）扫描一样有很多相同的优点，但空间分辨率没有MRI照片那样好。然而，PET测量的不是血流量，血流量仅仅是身体能量消耗的一个间接指标，PET扫描测量的是能量消耗，所以它与神经活动的关系更密切。
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然而，正电子发射断层显像（PET）扫描还有另一个缺点。与磁共振成像（MRI）扫描和脑电图（EEG）扫描不同，PET扫描有轻微的放射性，所以患者不能持续进行PET扫描。一般来说，由于辐射的危险性，一个人一年进行PET扫描不能超过一次。
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心灵的未来 脑磁
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在过去的10年中，许多新的高技术设备已进入神经科学家的工具包，包括经颅电磁扫描仪（TES）、脑磁图（MEG）、近红外光谱法（NIRS）和光遗传学（optogenetics），等等。
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特别是，磁已被用来系统地关闭大脑的特定部位而无须切开它。这些新工具的基本物理学是一个快速变化的电场能够产生一个磁场，反之亦然。脑磁图（MEG）被动测量大脑中电场变化产生的磁域。这些磁场是微弱的和极其微小的，只有地球磁场的十亿分之一。像脑电图（EEG）一样，脑磁图（MEG）的时间分辨率非常好，可到一千分之一秒。但其空间分辨率很差，仅一个立方厘米。
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不同于脑磁图（MEG）的被动测量，经颅电磁扫描仪（TES）产生大量的电脉冲，从而创造一个突发的磁场能量。TES放在大脑的旁边，产生的磁脉冲穿透颅骨，在大脑内产生另一个电脉冲。反过来，这个二次电脉冲足以关闭或抑制大脑特定区域的活动。
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以前，科学家不得不依靠中风或肿瘤让大脑的某些部分不工作，从而决定他们应做什么。但有了TES，我们就可以随意打开或抑制大脑的各个部分。通过在大脑中一个特定点注入磁能，只需通过观察一个人的行为改变，便可以确定它的功能。（例如，通过注入磁脉冲到左颞叶，就会看到它对我们说话的能力产生不利的影响。）
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经颅电磁扫描仪（TES）的一个潜在缺点是，这些磁场不能穿透到大脑内部很深的地方（因为磁场减弱的速度远远超过通常电流的平方反比定律给出的速度）。TES在关闭贴近颅骨的这部分大脑是非常有用的，但是磁场不能达到重要的位于大脑深处的中心部位，如边缘系统。但未来一代的TES装置可以通过增加磁场强度和精度，克服这一技术问题。
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图6 经颅电磁扫描仪和脑磁图仪，它们采用磁性而不是无线电波穿透颅骨和确定大脑内部思想的本质。磁性可以暂时使大脑的各个部分不工作，让科学家们能够安全地确定这些区域的表现，而不依赖于中风病人。
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心灵的未来 脑深部电刺激
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深部脑刺激术（DBS）已被证明是神经病学家另一个至关重要的工具。潘菲尔德医生原来使用的探针较粗。今天，这些电极可以细得像头发丝，并能抵达大脑深层的特定区域。DBS不仅允许科学家找到大脑的各个部分的功能，它也可以被用来治疗精神障碍。DBS已经证明了它对治疗帕金森氏病的价值，这种病人大脑的某些区域过度活跃，通常会使手产生无法控制的颤抖。
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最近，这些电极可以瞄准大脑的一个新区域（称为布罗德曼区25号），抑郁症患者的这个区域经常过度活跃，因此治疗和药物对他们不起作用。深部脑刺激术（DBS）使这些病人在经受了几十年的折磨和痛苦后神奇般地缓解了。
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每年，都会发现深部脑刺激术（DBS）新的用途。事实上，几乎所有的大脑的主要障碍都用这个技术和其他新的大脑扫描技术重新进行了检查。这将是一个令人兴奋的新的诊断和治疗疾病的领域。
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心灵的未来 光遗传学——照亮了大脑
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但是，也许光遗传学（optogenetics）是神经病学家的工具包里最新颖、最激动人心的仪器，它曾经被视为科幻小说。这个仪器像一根魔杖一样，将一束光线照射到大脑上，激活控制行为的某些通路。
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