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心灵的未来 [:1700212974]
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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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令人难以置信的是，引起细胞活动的光敏感基因可以通过精确手术直接植入到神经元中。然后，打出一道光束，神经元被激活。更重要的是，这使得科学家们可以激活这些通路，这样你就可以拨动开关以打开和关闭某些行为。
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光遗传学这项技术虽然只有十多年的历史，但已被证明成功地控制了某些动物的行为。打开一盏灯的开关，就可能使果蝇突然飞出，蠕虫停止扭动，小鼠疯狂地绕圈跑。对猴子的试验，甚至人体试验也开始了探讨。该技术有很大的希望将直接应用在治疗疾病上，如帕金森氏症和抑郁症。
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心灵的未来 透明的大脑
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像光遗传学一样，另一个壮观的新发展是使大脑完全透明，让神经通路完整暴露在肉眼之下。在2013年，斯坦福大学的科学家宣布，他们已经成功地让老鼠的整个大脑完全透明，并使人的部分大脑透明。该项研究是如此的出色，这令《纽约时报》的头版登出了这样的标题：“大脑像果冻一样清晰地展现，让科学家们去探索。”
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