大脑，很复杂
【大脑，很复杂】
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大脑是我们身体中最精密的器官之一 ， 它的工作包括理解触觉、视觉和声音的输入 ， 并负责语言、推理、情绪、学习、运动的精细控制 ， 还有其他许多方面 。
一些神经科学家认为 ， 正是大脑的解剖结构 ， 也就是无数神经纤维的存在 ， 才使得所有这些功能成为可能——大脑的“电线”通过精心设计的神经网络连接起来 ， 从而产生惊人的能力 。 如果是这样的话 ， 那似乎意味着一旦科学家能绘制出神经纤维及其连接图 ， 并记录下它们在实现高级功能（比如视觉）时的脉冲时间 ， 就应该能够理解大脑是如何帮助人们看见外部世界的这个问题 。
随着技术的进步 ， 科学家越来越擅长使用纤维示踪成像技术来绘制“大脑地图” ， 这种使用了三维模型的技术能直观地展现神经纤维的路径 。 通过使用增强型功能性磁共振成像（enhanced fMRI）来测量血流 ， 科学家在记录大脑信息传递的方面也越来越出色 。 然而“残酷”的现实是 ， 尽管手握这些工具 ， 但似乎没有人真的完全理解了我们是如何看见外部世界的 。 对于大脑究竟是如何将所有这些方面结合在一起的 ， 神经科学只取得了一些初步的认识 。
为了解决这个问题 ， 南佛罗里达大学Salvatore Domenic Morgera教授团队将生物工程研究集中在了大脑结构与功能之间的关系上 。 团队的整体目标是科学地解释所有在认知任务中激活不同大脑区域的连接 ， 这些连接包括了解剖学上的物理连接 ， 以及更为复杂的“无线”连接 。 团队正在研究复杂的模型 ， 来更好地帮助科学家理解大脑的功能 。
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类似推理和学习的认知功能会使用到许多不同的大脑区域 。 单凭解剖学 ， 也就是神经元和神经纤维的研究 ， 并不能解释这些区域出现的同时兴奋 ， 或者在时间上有先后顺序的兴奋模式 。 事实上 ， 大脑中的有些连接是“无线”的 ， 它们被称为电近场连接（electric near-field connection） ， 这并非是能被纤维示踪成像捕捉到的物理连接 。
Morgera教授的团队已经在这一领域深耕了多年 ， 他们详细揭示了这些无线连接的起源 ， 并测量了它们的场强 。 用一个非常简单的比方 ， 它们就像是你大脑中的无线路由器 。 网络通过有线连接传输到路由器 ， 然后路由器利用无线连接将信息发送到你的电脑和手机上 。 由于有线和无线连接的共同存在 ， 整个信息传输系统才能正常工作 。
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神经细胞结构示意简图 。 | 图片设计：雯雯子；素材来源：BruceBlaus/Wikicommons
在大脑中 ， 神经细胞将电脉冲沿着轴突（长长的丝状“手臂”） ， 从胞体传导到其他神经元 。 在这个过程中 ， 无线信号自然地从神经细胞未绝缘的部分发射出来 。 这些没有被“包裹”的轴突部分被称为郎飞结 。 郎飞结可以让带电离子在神经元内外扩散 ， 使电信号沿着轴突传播 。 当离子进出时 ， 同时会产生电场 。 这些场的强度和结构则取决于神经细胞的活动 。
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在对大脑兴奋区域与认知功能进行匹配的研究中 ， 过于简单的模型假设可能还让科学家犯了另一个错误 。
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