[转帖] 【科技】沒有最複雜，只有更複雜：我們的大腦結構

眾所周知，大腦是高度特化的神經器官，而人類大腦約由 83~1000 億個神經細胞所組成，人們之所以會思考、有人性，最根柢均源自於神經細胞間興奮傳導後的結果。神經細胞間的興奮傳導並非原汁原味，整個過程有點類似小朋友團康中常玩的傳話遊戲 (telephone game) ──參賽者在次第傳遞的過程中，會對訊息內容有意無意地加料與刪減，使得同樣的訊息在不同傳遞路徑下有著出人意表的答案，這正是孩子們喜歡這個遊戲的主要原因。不過，神經元之間的傳話遊戲玩得更為複雜。首先，訊息的傳遞路線並非是單線的：1 個下游的神經元往往會同時接受數個上游細胞的訊息，這些刺激在加以綜整後才會被傳遞出去。再者，同樣的上游訊息，可能會因不同的下游細胞而有全然不同的解讀，例如擁有興奮性突觸後神經電位 (excitatory postsynaptic potential, EPSP) 屬性的神經元會對上游訊息的到來呈現興奮反應，而擁有抑制型突觸後神經電位 (inhibitory postsynaptic potential, IPSP) 特性的神經元則呈現壓抑神經興奮的結果。此外，神經系統的運作其實並不只單靠神經細胞而已，想要保持正常的運作，神經膠細胞 (glial cells) 的輔助也相當重要。理解神經系統的運作基礎如此大費周章，更遑論要理解神經系統中像是認知 (cognition) 等高層次功能的運作原理，因此需要在把議題搞得更為複雜之前，先行打住。雖說大腦如此複雜，但有些更為直接了當的 YES ∕ NO 問題還是值得先行探索，畢竟大方向的理解有助於科學研究方向的決定，同時也能為人類帶來希望。其中一項亙古以來的大哉問就是：成年人大腦中的神經細胞是否還能再生？好的，這個問題可以從很多方向來推測，雖然這些觀察只能間接呼應問題。人們常說「老狗玩不出新把戲」，神經組織學的研究顯示，人類大腦細胞間的突觸在 25 歲發展高峰後似乎會減少，是否會因此限制新事物的學習與發展，而這些突觸的消失又是否意味著老化的開始？人類大腦是否有它的「替補機制」，像是有原始的、未分化的幹細胞來對抗這樣的老化現象？先前科學界對這些問題的答案是悲觀的，從人類醫療的經驗上來看，神經系統的損傷能夠成功復原的比例其實相當有限。眾所周知，像中風等急性腦損傷其實都有搶救上的黃金時間，一但延誤搶救時間，後續的預後狀況會越差，這似乎暗示著大腦並沒有什麼修復機制。不過此概念在 1990 年代開始有了重大的轉折。在徵得受試者同意之後，當時的科學家們嘗試著在 5 位癌症末期成年病患身上注射一種特殊的化學藥品──溴化去氧尿苷 (Bromodeoxyuridine, BrdU)，並在這些癌末病人過世後研究他們大腦中 BrdU 的所在位置。BrdU 是一種人工合成的核苷 (necleoside)，一種致癌物，可以在細胞進行 DNA 合成時會被細胞誤認為胸 苷 (thymidine)，進而嵌入合成中的染色體；所以，如果在大腦中發現細胞中的染色體含有 BrdU 的成分，就意味著這些細胞在受試人施打 BrdU 的這段期間正處於細胞分裂的狀態，間接證明神經細胞再生的行為。這是生命科學研究中慣常使用的，一種稱為「短暫標記追蹤分析法 (pulse-chase analysis)」的實驗設計。透過這樣的研究，科學家們在大腦海馬迴 (hippocampus) 中的齒狀迴 (dentate gyrus) 發現一群分裂旺盛的細胞，打破了以往人們對神經系統無法再生的既定概念。

人类的大脑结构与宇宙的结构莫名的相似 很玄幻