「这些神经回路都是网格状,」韦登说。
韦登首度在2012年发表大脑的网格结构时,有些科学家抱持怀疑,认为他所发现的,可能只是远比此复杂的脑部结构的一部分而已。但韦登深信这种排列方式意义重大。他发现无论是在人类、猴子或老鼠的大脑里,都能观察到这种网格结构。人类的思绪可能就像电车一样,沿着白质轨道行进,将讯息从大脑的某个区块传到另一个区块。
「这些网格背后不可能没有一个原理,」韦登专注地凝视我的大脑影像。 「只是我们还无法参透箇中奥妙。」
如今科学家对大脑的认识极为丰富,以致于我们很容易就会忘了在人类的大半历史中,我们对大脑如何运作、甚至它到底是何物根本一无所知。古代的医生相信大脑是黏液组成的。亚里斯多德认为大脑就像一台冰箱,负责冷却火热的心脏。从他的年代以降至文艺复兴时期,解剖学家信誓旦旦地宣称人类的知觉、情感、理性以及行动都是「动物本能」的产物,这些本能是一团团神秘未知的云雾,在我们头部的空腔内旋转,在身体各处游走。
17世纪的科学革命开始推翻这一切。英国医师汤姆士.威利斯发现我们的心理世界原来就存在于大脑组织内。为了了解大脑如何运作,他解剖了羊、狗和死亡病患的大脑,绘出人类史上第一张准确的大脑地图。
又过了一个世纪,研究者才发现大脑是个发电器官。在大脑里传递、并进入身体神经系统的不是动物本能,而是电脉冲。但即使到了19世纪,科学家对于这些脉冲行进的途径仍少有了解。义大利医师卡米洛.高尔基主张大脑是一片毫无缝隙、相互连结的网状组织。西班牙科学家圣地亚哥.拉蒙.卡哈尔则以高尔基的研究为基础,尝试以新方法将神经元个别染色并追踪其复杂分支,找到了高尔基没发现的现象:原来每个神经元都是独立的细胞,与其他细胞各自分离。神经元会透过称为轴突的卷须传送信号。轴突末端与称为树突的神经元接收端之间有个微小间隙,树突负责接收来自轴突的讯息。科学家后来发现轴突会释出一些化学物质到这个间隙,用以在相邻的神经元诱发信号产生。
神经科学家杰夫.里克特曼现任哈佛大学「拉蒙.卡哈尔文理讲座教授」,在21世纪延续卡哈尔的研究。以往,卡哈尔以手工为神经元染色,再用笔墨描绘他的发现;现在,里克特曼和他的团队则创造了巨细靡遗的3D神经元影像,呈现神经元的每一个突起和向外延展的分支。透过深入探究各个神经细胞里最细微的构造,他们也许终于能为一些有关大脑最基本的问题找到答案。每个神经元平均含有1万个突触。这些突触与其他神经元的连结方式是否有其规则,或只是随机排列?而各个突触是否偏好与特定种类的神经元连结?
为了产生需要的影像,里克特曼和他的同事将经过保存的老鼠大脑放入神经解剖专用的切片机里,削下一片片的组织,每片的厚度还不及一根人类头发的千分之一。这些科学家用电子显微镜拍下这些切片的影像,再以电脑排序堆叠。一个3D影像缓缓成形,科学家也因此得以探索其中,仿佛乘着潜水艇航行在海底的海藻丛中。
「全部都看得到,」里克特曼说。