《BBC知識》人腦的美麗境界

大腦複雜至極,任何相關的新知,每每令人驚奇不已;這些知識也是幫助諸多研究更上層樓的重要基石。美國政府大手筆資助人腦掃描計畫,能爬梳當中細節到什麼程度?

大腦中的長程神經連結色彩繽紛得猶如萬花筒。這是左腦切片中的長程神經纖維。紅色為左、右走向的神經,綠色是前、後走向,藍色則是上、下走向。

作者│麗塔‧ 卡特(Rita Carter) 譯者│謝伯讓

先前有「人類基因體計畫」將人體細胞中的所有基因定序,現在則有「人腦連接體計畫」(Human Connectome Project,簡稱HCP)嘗試以截至目前為止最精準的方法,定位人腦中的連結與神經活動,意圖解開其中奧祕。

這項大型計畫是在2009年發起,初步的詳細成果剛剛出爐。這些猶如萬花筒般的影像呈現出我們神經細胞的電生理活動,迷濛色彩標記著大腦的電流走向和各種彎曲奇異的神經束,霓虹般的色澤宛如會發光的奇特昆蟲。

什麼個性,大腦有跡可循
掃描出這些圖當然不是為了欣賞,這些大腦圖片將使我們得以一窺人類心智運作的內幕。「人腦連接體計畫」的一項工作,是定位大腦中組成白質的長程神經連結(它們可說是神經中的高速公路)。以往,神經科學家一直忽略這些外頭覆有白色髓鞘(一種由脂肪所構成的保護性結構)的神經,如今已知它們扮演十分重要的角色。加州大學洛杉磯分校的傑克‧范霍恩(Jack Van Horn)參與了這項定位大腦白質的工作,他表示:「這幾年下來我們逐漸明 白,大腦是個密不可分的系統,某腦區的活動會傳遞到其他區域。我們的想法與行為,就是腦中各處神經活動的集體模式所產生的。」

范霍恩與同事長期利用水分子擴散頻譜造影(DSI)追蹤大腦中的長程神經活動,方法是透過磁振造影掃描儀來記錄水分子在腦中的自然流動。范霍恩說:「水分子比較容易沿著與神經纖維平行的方向擴散。」也就是說,水分子運動阻力最小的路徑,旁邊往往就是神經纖維。這種腦部掃描方式並不新鮮,但「人腦連接體計畫」團隊(包括哈佛大學的幾位科學家)在美國麻州綜合醫院的磁振造影掃描儀是個狠角色。「這是磁振造影掃描儀中的保時捷,它的性能非常好,也就是說解析度相當高。」范霍恩解釋。

為什麼要釐清這些長程的「細節」呢﹖因為我們每個人會如此獨一無二,正是拜它們所賜。比方說,如果某人的杏仁核(與產生恐懼的情緒有關)和前額葉皮質(使我們能意識到恐懼的腦區)之間的連結較少,前額葉就不易猛地被皮質下方傳來的警告訊息所淹沒,因此可能較不易緊張。另外,如果大腦中的韋尼克區(Wernicke's area, 負責「理解」語意)和布洛卡區(Broca's area,負責語言表達)之間有大量連結,那麼這人的語言能力極可能很不賴。

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作者/麗塔‧卡特
神經科學作家, 著有《大腦的祕密檔案》(Mapping the Mind),本書在台灣由遠流出版社翻譯出版。
譯者/謝伯讓 任教於杜克-新加坡國立大學醫學院,為腦與意識實驗室主任。
●本文選自《BBC知識國際中文版》第23期(2013年7月號)。版權所有,轉載請註明出處。

責任編輯:Nita Hsu

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