蒲慕明:脑科学探秘与中国脑计划

作者: 蒲慕明

来源: 赛先生

发布日期: 2014-09-23

蒲慕明讨论了大脑的结构和功能,以及中国脑科学计划的重要性,强调了脑健康检查和早期干预对于减少脑疾病社会负担的必要性。

蒲慕明(中科院上海神经科学研究所)人的大脑是一个软组织,成人大脑重量平均约3磅(1.3公斤)。大脑表面是灰色的,我们称之为大脑皮层,大脑皮层上面有很多的皱褶,如果完全展开这些皱褶的话,大脑皮层的面积会有2200平方厘米。实际上大脑皮层是在人类演化过程中出现最晚的一个区域,其他脊椎动物已有完整的皮层下结构,没有这么丰富的皮层。所以这个大脑皮层是人类脑功能的关键。

根据脑组织沟纹的位置可以区分大脑的不同区域。这些区域看起来没啥差别,实际上每个区域功能不同。大脑皮层的四个主要区域及其负责的功能分别为:枕叶——视觉能力;顶叶——触觉和空间能力;颞叶——听觉和综合感知能力;额叶(有两个部分,一是运动皮层,协调肢体运动,二是前额皮层,其功能是理解、记忆、判断)。

人的大脑用了很多的组织来管面孔和手指,当然是因为手和脸是人类文明最重要的器官,手创造了器件,创造了很多工具,脸是表情、语言都需要的,也正因为功能的复杂,人的大脑皮层的增生在这两个区域特别显著。这样的图谱告诉我们,大脑每个区域都有它特殊的功能,假如说人中风了,血管破裂,造成脑组织某一个区域损伤,比如说主管一侧腿部的脑区受损,那你这一侧腿部就会麻痹。所以每一个区域,跟疾病出现什么问题直接相关。

大脑的结构和功能刚才讲到的CT检查,出了车祸第一件事情就是通过CT扫描看看大脑皮层有没有出问题。如做功能性的检测,还可以用到磁共振,比如叫你说话,看某一个区域有没有正常的电活动出来,可以从核磁共振检查获知。我们还可以用另外一种断层扫描法,通过将带放射性的元素注射到血液里面,可以放出正电子,可以成像,可以告诉你哪些地方有异常。

但是,假如说我现在思考,你要思考几个字,不听不看不说,把眼睛闭起来,叫你想几个字,各位猜,什么地方有活动?是不是有一个区域专门主管思考的?回答是没有,因为思考是整个大脑的行为,让你想几个字就意味着整个大脑都在为之活动。所以思维活动,不是由某一个具体区域分管,而是很多区域联合在一起协力活动的结果。

由此来看,我们对大脑的奥秘还有很多不清楚的地方,譬如为什么在思考的时候,听觉皮层会有活动,还有很多区域有活动,这是我们完全不知道的奥秘,所以对思维是怎么回事,我们是不清楚的。覆盖人脑的神经网络约有140亿个脑细胞,脑细胞之间的联接“通路”却高达100万亿个,这些网络结构就是我们处理大脑所有的功能所需要的。

尤其重要的是,关于脑细胞之间的通路和结点,大家可以记三个名词,一个是神经细胞有轴突,是信号输出端,还有一个是树突,是信号输入端,轴突和树突的交界点叫突触。每一个细胞上都有成千上万个突触,神经细胞主要的功能是把所有的信号收集起来,处理这些信号,决定是不是要把信号送出去给下一个系统。

很多与智障有关的疾病,患儿刚出生的时候突触也是不少的,但基因问题会造成突触数目较少,造成接收信号不完整,主要表现为树突发育和修饰的问题。即使智障患者,我们看到其出生几岁之前,其神经网络上的树突棘,还是有大量的网络形成,学习和交流对网络的形成极为重要,所以父母跟婴儿的交流、教导或者保姆对婴儿的教导非常重要。婴幼儿的网络形成,就是靠家庭成员和他(她)的互动,不正常的电活动就造成了不正常的网络。

我们知道不同脑区的功能网络有不同的结果,如语言系统要是7岁之前不学语言,就永远学不会语言。

我现在要讲几个重要的脑疾病,第一个就是自闭症,在座有孩子的特别关心这个。自闭症患者有社交上的问题,其典型表现是自我中心,刻板行为,只玩一个东西,但他有的时候对空间图片的记忆特别好。在中国有多少呢?6岁以上的孩子是千分之三到四,目前中国的初步估计有100万自闭症患儿,世界卫生组织2008年估计中国有780万自闭症患者。

我们建议,未来的健康检查,应包括脑健康检查,我们现在健康检查验血,看你血脂高不高,高的话要服用降脂药,我们也要有脑健康检查,每个中老年人都要做,通过简单准确的认知检测,很早看出来是否出了脑功能的问题,对自闭症、抑郁症、老年痴呆等疾病,做早期干预。

为确定“中国脑科学计划”应该怎么做,过去一年里科技部召开了很多会,因为全世界都在做,我们非做不可。这个“脑计划”的目标,科学家们已有共识,认为应该以“健康脑”为导向,聚焦在脑的工作原理和重大脑疾病相关研究的两大主题,希望在未来十年、二十年能够有完善的早期诊断和早期干预方法,以延缓发病,减少社会负担。

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