Carl Schoonover: 怎樣觀察大腦的內部

這個大腦的繪圖有一千年的歷史。 它畫的是視覺系統， 即使在幾天也看起來有些眼熟。 兩個眼睛在下面，視神經將它們連接著後面。 它有一個似乎沒有和任何 東西連接起來的很大的鼻子。

而如果我們將它與 一些最近的視覺系統的描繪做比較的話， 你會看到在過去的幾千年中 很多東西都變的更為複雜了。 由過去只能在外面看著大概的輪廓， 今天我們能直接觀察大腦內部。

想像一下如果你想明白一個電腦是如何工作的， 但你這能看到一個鍵盤，一個滑鼠，一個顯示屏。 那你真的滿不幸的。 你會想把它打開， 然後觀察內部。 而直到一個多世紀之前， 沒有人可以如此對待大腦。 哪怕是一絲大腦線路的知識也沒有人有。

而那是因為如果你把大腦從頭骨中取出後 並且將它切成薄片， 然後放在最大功率的顯微鏡下， 你也不會看到任何東西。 它是形體不明的一片灰色。 你看不到結構。它不能告訴你任何東西。

而這在十九世紀後期全部都改變了。 突然，新的大腦組織的化學染料被開發了出來， 讓我們第一次能夠看到大腦的線路。 電腦被解讀了。

而真正開始了現代神經學的是一個 叫做高爾基染色法的染料。 而它以一種特殊的方式起它的作用。 它只會染一片組織中大概百分之一的細胞， 而不是染全部細胞。 它在大森林中顯現出幾棵樹。 如果所有東西都被染上，那其實什麽東西也看不到。 而它用某種方式展現了它的功能。

西班牙的神經解剖學專家 聖地亞哥·拉蒙-卡哈爾 被普遍稱為現代神經學之父， 他使用了高爾基染法並展現了如此一般的信息， 而這給了我們神經細胞，神經元，的現代概念。 而如果你把大腦想成一個電腦， 它便是電晶體。 很快的，卡哈爾意識到 神經元並不單獨的運作， 而是與其他神經元連成 像電腦一樣的電路。 在一個世紀後的今天，當研究員們想要看神經元的時候， 他們將它們從內部亮起，而不是使它們變的更暗。 它有幾種方法。 但最受歡迎的一個 要用到螢光蛋白。 這種從一種生物發光的海蜇中 得來的綠色螢光蛋白 非常的有用。 因為如果你能夠得到這種綠色螢光蛋白的基因 並將它植入一個細胞， 這個細胞會發出綠色的螢光 -- 如果你使用綠色螢光蛋白的其他變體， 你可以讓細胞發出不同顏色的螢光。

回到大腦， 這是從一個叫做“腦虹”的改基因老鼠。 這是因為，當然， 所有的這些神經元都在發出不同顏色的螢光。

有些時候神經學家需要識別出 特定的神經元的分子部構， 而不是整個細胞。 這也有幾種方式可以達成， 但最受歡迎的一種 使用到了抗體。 你肯定對於 免疫系統的抗體非常熟悉。 而它們在免疫系統中如此的重要是 因為它們可以識別特定的分子， 比如一個侵入身體的病毒 的外層蛋白。 研究員們用這種功能 來識別大腦中特定的分子， 或者認出細胞的特定結構 并單獨的識別它們。

我展示的很多的圖像都非常美麗， 但它們同時也很厲害。 它們可以解釋很多東西。 比如說這個，它是經過對血清素運輸分子的 抗體染色的的一片老鼠大腦。

你應該在談論像憂鬱和焦慮癥一樣的病時 聽說過血清素。 你也聽說過 SSRIs(選擇性血清素回收抑制劑)， 這種藥物被用來治療這些病。 而如果想明白血清素是怎麼起作用的， 我們必須先明白血清素的部位在哪裡。 而像這個的抗體染色 可以被用來解答類似的問題。

我想為你們留下這樣一個信息： 綠色螢光蛋白和抗體 都是完全的自然產品。 它們從自然演化而來， 以便讓一個海蜇因為一些原因可以發出綠色的螢光， 或者來發現一個入侵的病毒的外層蛋白。 而在很久很久以後，科學家才發現 並說，“這些都是工具， 我們可以把它們的功用 加入到我們研究的手段中。” 而與其用有限的大腦來 從頭設計這些工具， 這些被做好的答案已經出現在自然 並用了幾百萬年的時間來發展和穩定下來。 自然是最偉大的工程師。 謝謝。 （掌聲）