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在研究大腦的路上,你永遠猜不著會碰到什麼?

當如同黑色鬼魅一般的維徳在紐約燈火輝煌的背景上,淡淡地說出「只送大腦」時,整個人類的命運就被託付給了一個只有1.5公斤重、同時又最不為人類所了解的器官。在我們的身體里,從來沒有什麼像大腦一樣讓我們如此著迷又如此困惑,數不清的神經元和錯綜複雜的神經網路,集成了所有的感覺和思維,說它是數億年進化的結晶一點都不過分。


當科學家們面對一個大腦時,大概和畢尓博與矮人站在孤山腳下的心情差不多:明明知道裡面埋藏著無數的寶藏和秘密,卻不清楚該怎麼進去。所以他們提出了許多假設,折騰了許多實驗,發現能對大腦造成影響的因素遠比我們想像的要奇怪的多。說真的,一開始到底是誰想到去腸道和太空尋找開門鑰匙的?


要說有什麼能吸引人類孜孜不倦地去探索,除了頭頂的星空,大概就是我們的大腦了吧。

就像是孤山深處的財寶一樣,我們的大腦即使被包裹在骨頭中間,受到最無微不至的愛護,還是會有許多來自內部和外部的「搗亂分子」和「改造者」。幾千年來,科學家們從小白鼠一直折騰到自己,有關光線、溫度、聲音如何影響大腦的論文都已經堆成山了。但今天我們要挑戰大家的想像力,介紹幾個你也許永遠想不到的因素。


「重力模式」幫助大腦「看」清方向


麥瑟對自己說,現在我該作出我的第一個決定,我是從這梯子向上爬呢,還是向下爬?這倒不是個無關緊要的問題。他們實際上還是在零重力區,這裡的參考係數可以隨意選擇,麥瑟可以說服自己是在平地上朝前看,或者面對一堵垂直上升的牆,或者面對懸崖下的峽谷。


這是克拉克經典科幻小說《與拉瑪相會》中的場景,人類登上這艘空心圓柱體的外星飛船後,碰上的第一個問題就是怎麼分清楚方向。如果是在地球上,我們的大腦可以在「重力模式」的幫助下很快辨明哪兒是上哪兒是下;但在太空里似乎就不那麼容易了。最近NASA的研究就發現,在微重力環境中生活一段時間後,大腦就會出現眩暈和幻覺,甚至很難有效地判斷身體所處的空間。

雖然太空生活並不總是像科幻作品裡描繪的那麼倒霉,今天撞上太空垃圾明天掉進黑洞,但宇航員們需要解決的問題可遠不只是孤單。加拿大宇航員克里斯·哈德菲爾(Chris Hadfield)在國際空間站的五個月生活就像是大衛·鮑伊「Space Oddity」這首歌的現實版,他「以奇妙的方式漂浮著」,感到眩暈和疲憊,覺得自己似乎過早地衰老了。


好不容易把人弄上天,腦子不清醒完成不了工作可不行,但這些宇航員都是經過嚴格挑選和專業訓練的,為什麼還會出現這種健康問題呢?罪魁禍首就是這個沒有上下之分的生活環境,讓大腦無法有效地判斷空間位置。NASA花大價錢在密歇根大學開展了一項研究,收集了宇航員剛到太空站時、三個月後和六個月後的數據,發現在微重力環境中,大腦處理信息的能力就會下降,出現藍屏、報錯,甚至短暫的宕機。


首先受到影響的是對空間的認知。對普通人來說,大概一輩子也難得有機會上太空,因此在我們的認知中,我們頭頂的方向就是上,當拋出一個物體,它肯定會掉下來而不是飛上天。但到了微重力的太空中,宇航員沒有參照,感覺不到重量,也感受不到自己的頭到底是在往哪個方向動。

在研究大腦的路上,你永遠猜不著會碰到什麼?


除了出現空間判斷失誤,重力的消失還可能帶來莫名其妙的幻覺,你確定你看到的星空是真實存在的嗎?萬一哪天宇航員們登陸另一個星球發現了外星生命,怎麼知道這不是他們大腦中出現的幻覺?早在1976年,前蘇聯「聯盟21」號飛船的宇航員在「禮炮5號」空間站工作了一個多月後,報告聞到了一股刺鼻的氣味,懷疑是燃料泄漏,但之後的檢查並沒有發現任何奇怪的氣味。


看來,剛登上另一顆行星就能精力十足地去冒險大概只能出現在科幻電影中,現實是,降落後宇航員們需要做的是首先讓自己的腦子保持清醒,之後才能蹦躂著去探索外星世界,或者製造一些麻煩。當然,科學家們只對在太空生活了超過半年的宇航員作了研究,如果你只是去太空小住幾天,也許就並不需要什麼泛銀河系含漱爆破葯,窗外的景象可能遠比一隻檸檬更有勁兒。


要實現「返老還童」,大腦變身「吸血鬼」


代表中世紀暗黑醫學的「放血療法」早已經被證實不可靠,但最近的科學研究發現了這種詭異技術的另一種用法,讓大腦恢復活力,只不過這不是把血放出來,而是放進去。就像是傳說中的「吸血女伯爵」巴托里夫人,用少女的鮮血來讓自己永葆青春美麗。


機體的衰老是一個令人悲傷而又不可逆的過程,如果能用年輕血液帶來新的活力,那麼人類夢想了許久的「返老還童」甚至永生都能變成現實。吸血鬼有自己的抽血設備,而大腦就必須依靠科學家們的幫助才能實現「大換血」。

在斯坦福大學醫學院的實驗室里,一些年邁的老鼠正在等待命運的判決。負責宣判的科學家們手執各種儀器,給他們分別輸入了年輕和年邁的老鼠血漿。一段時間後,紡生命線的女神決定給接受了新鮮血液的老鼠們「續命」,讓它們顫顫巍巍的四肢和迷濛不清的雙眼恢復曾經的活力:它們能更加準確地記住方位,也能更迅速地避開自己不喜歡的薄荷氣味。相比之下,那些接受了年邁血漿的「同齡鼠」並沒有多大的變化。

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這樣看來,大腦就是個名副其實的「吸血鬼」。把年輕機體的活力轉移到自己內部,改善了蛋白質,使造血幹細胞得到了重新激發,從而能製造出更多年輕組織,讓神經細胞可能重新開始新的學習。其中的秘密就藏在「海馬體」中。這個負責記憶和學習的大腦分區同時也最容易受到傷害,而且年齡越大越脆弱,因此,科學家們希望能從海馬體上實現突破,如果這一結果同樣適用於人類,像阿茲海默症這類「老年病」很可能就可以通過換血來治療。說不定還會有子女把一包自己的血漿作為禮物送給年邁的父母,「血脈相連」也有了一種新的含義。

說到課題的靈感,研究的主管補充了一句:其實根本不用事先了解老鼠大腦是怎麼運作的,只要把血漿輸進去就可以了,這種研究20年前就可以進行,問題是從沒有人嘗試過。看來科學研究的突破也許真的只是一次想像力的飛躍。


腸道細菌與神經元「跨種族對話」


英語中常用一句俗語「Follow your gut」(「跟著你的腸子」)來表達「追隨你的內心」。第一個說出這句話的人也許是個先知,也許是誤打誤撞,不管怎麼說他都揭示了一個事實:有些細菌不僅負責了我們的胃腸道事務,還和神經元一起商量著如何管理我們的想法。


在不久前的國際自閉症研究會議(IMFAR)上,來自得克薩斯州兒童醫院微生物中心的微生物遺傳學家們公布了他們的研究成果:在自閉症兒童的日常糞便中,發現了四種健康兒童所沒有的微生物。這些「搗亂分子」的微生物產物混進血液循環系統,變成了讓孩子們鬧肚子的罪魁禍首。

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科學家們最愛的小白鼠又一次成為了研究先鋒,這次它們要面對的是一種叫脆弱擬桿菌(b.fragilis)的微生物。在加州理工學院的實驗室里,科學家們找來了一些不喜歡社交的小白鼠,一通檢查後發現,它們肚子里脆弱擬桿菌的含量明顯低於正常水平。那麼提高這種微生物的含量,能不能緩解癥狀呢?科學家們說做就做。他們給自閉症小白鼠們人工投餵了脆弱擬桿菌,結果小白鼠們突然性格大變,明顯外向多了。


困擾了人們多年的心理疾病,居然在這些肉眼看不見的傢伙身上找到了解釋。科學家們認為,腸道細菌和神經元,這兩種來自不同種族的小東西可能有著「共同語言」,微生物也許能調節負責傳遞信息的「神經遞質」的數量,並且這種影響在大腦發育的最早期最為明顯。如果小白鼠在誕生過程中沒有從母親身上獲得一定種類的細菌,就算之後再進行人工干涉,效果也並不好,看來培育自己的腸道微生物環境,也是從娘胎里就開始了。


西方有句諺語叫「人如其食」,在發現了腸道微生物與神經系統的聯繫之後,我們對這句話突然就多了一種新的理解方式。想想那些奔跑在我們體內、數不清肉眼也看不見的小傢伙,居然是我們心情的大管家,頓時就感受到了一種「無微不至」的關懷。

在研究大腦的路上,你永遠猜不著會碰到什麼?



相傳在德爾斐的阿波羅神廟裡刻著一句「認識你自己」,幾千年來都被視為一種難以達到的境界,畢竟直到今天,我們都還沒能真正理解自己的大腦。在這場認識自己的遊戲中,科學家就像是探險者,沿著許多我們從未想到的路線逐漸點亮地圖上的未知領域。也許有一天當我們看到了這張地圖的全貌,就會明白為什麼拯救人類只需要一個大腦。


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