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《华夏地理》杂志于2001年2月创刊,是国内第一本高品位、深度展现多元文化的旅游地理类杂志。《华夏地理》杂志于2001年2月创刊,是国内第一本高品位、深度展现多元文化的旅游地理类杂志。作为国内唯一美国《国家地理》杂志授权的高档地理期刊,与全球国际版本使用统一版式,同步刊出。 2007年7月,《华夏地理》与美国《国家地理》正式版权合作,延续美国《国家地理》128年来探索世界、关爱地球的理念,以震撼的摄影图片和独到的深入报道,为中国的社会中间阶层每月带来反映世界变迁的精彩内容。

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大脑深层漫游   

2014-03-19 17:25:47|  分类: 杂志内容 |  标签: |举报 |字号 订阅

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撰文:卡尔·齐默 CARL ZIMMER
摄影:罗伯特·克拉克 ROBERT CLARK 
翻译:王晓波

大脑深层漫游 - 华夏地理 - 华夏地理的博客
在马丁诺斯生物医学成像中心,一名工程师头戴插满传感器的头盔(左),与它连接的是一台耗电量近于核潜艇的大脑扫描仪。脑中的水分子被仪器的磁场激发,产生的信号被天线捕捉,再由计算机转化成后文所示的大脑图谱。
大脑深层漫游 - 华夏地理 - 华夏地理的博客
思想的颜色 名为白质的纤维连接着大脑中许多区域,总长约16万公里,足以绕地球四圈。马丁诺斯中心拍摄的这种图像首次清晰揭示了认知功能背后的信号路径,例如粉色与橙色的线条束传递着对语言能力至关重要的信号。
Van Wedeen and L. L. WaLd, Martinos Center
for BioMediCaL iMaging, HuMan ConneCtoMe ProjeCt
大脑深层漫游 - 华夏地理 - 华夏地理的博客
记忆的亮点 南加州大学的唐·阿诺德说,当人形成一段记忆的时候,“脑中会发生实质性的变化”。这个鼠神经元的分支上挂着红、绿色点,显示它与其他神经元进行了接触。这只鼠形成新的记忆时,有些点会消失,并形成新的点。

  范·韦登捋了捋半灰的胡须,俯身在电脑前,滚动浏览着满屏的文件。我们坐在一间没有窗户的图书室里,身边堆放着古旧斑驳的一箱箱信件,卷皱的科学杂志,还有一台谁也没顾上扔的破幻灯机。
  “稍等会儿才能找到你的大脑。”他说。
  韦登在一块硬盘里储存了数百个大脑——来自猴、鼠和人类(包括我)的精美细致的三维图像。他盛情邀我到我自己的脑袋里逛一遭。
  “所有的景点咱都去。”他笑着向我保证。
  这是我第二次来马丁诺斯生物医学成像中心,在波士顿港一家老缆绳厂的旧址中。上一次是在几星期前,我自愿给韦登和他的同事当神经科学的小白鼠,进了他们的扫描室,躺在一块砧板上,头枕在敞口的塑料盒子里。放射科人员放下一个白色的塑料头盔遮住我的脸。我透过两个眼孔看他用螺丝把头盔紧紧箍在我头上,以便里面的96个微型天线与我足够贴近,近得能收到我大脑即将发出的无线电波。随着砧板滑进扫描仪的圆筒形内腹,我想起了大仲马的小说《铁面人》。
  此时包围着我的磁体开始轰动和鸣叫。整整一个小时,我躺着不动,两眼紧闭,竭力用心念使自己保持镇静。可真不容易。为了让扫描仪达到尽可能高的分辨率,韦登他们把里面的空间设计得极其狭小,连我这样的体格也只能勉强塞进去。为了压制惊恐,我深呼缓吸,在脑海里跑到以前去过的地方游荡。有一刻我忆起了曾涉过深深的积雪,送我九岁的女儿上学的情景。
  我躺在那里琢磨,所有这些念头和情感,都创生于此刻正接受扫描的那坨三斤重的血肉:我的恐惧被电脉冲携带着,汇入我脑中一处名为杏仁核的组织,而作为回应的自我镇静,则是从我前皮层的一些脑区中唤起的。我带女儿跋涉的记忆由“海马回”协调重现,它把散布于我脑中的一组广大链接激活,把当初记忆形成时激发过的那些神经元再度唤醒。
  参与这项操作算是我在全美国范围内进行的大型报道的一个环节。我要纪录这个时代最伟大的一场科学革命——有关人类大脑运作机理的令人惊叹的研究进展。有的神经科学家专攻单个神经细胞(或称神经元)的细微构造。还有人在绘制大脑的生化图谱,探究人类数以亿计的神经元如何生成及调用成千上万种不同的蛋白质。包括韦登在内的另一些人正在以前所未有的精度制作大脑线路图:由总长约16万公里的神经纤维组成的白质网络连接着人类思维的各种成分,生成我们思考、体会和认识到的一切。美国政府正大力支持这项研究,将其纳入“神经技术革新推进大脑研究”项目。美国奥巴马总统在去年春天的发布会上称,此大型项目旨在加速对人类神经回路的测绘,“让科学家得到他们所需的工具,以获得运作中大脑的动态图景”。
  当神经科学家看到运作中的大脑,同时也能看到它的缺陷。他们开始辨别正常人与精神分裂、自闭及老年痴呆症患者在大脑构造中的差异。随着大脑图像的测绘精度提高,他们也许能掌握通过解剖学影响来诊断这些病症的方法,甚至认识到它们的发生机理。
  再访韦登实验室的时候,他终于找到了我在扫描仪里留下的图像。我的大脑呈现在他的显示器上。他用的技术叫做扩散光谱成像,是把脑白质发出的无线电信号转译成神经网络的高清图像。他的扫描仪测绘的那些神经束组成了数十万条通路,在大脑各部分之间传递信息。韦登把每一条通路都画得五颜六色的,所以我的大脑看上去就像一大团爆开的彩色绒毛。
  (欲知完整故事,请阅读《华夏地理》2014年2月号)
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