生命科學

【腦專輯】來一顆更棒的腦吧!

我們雖已對腦部運作方式有初步的了解,但還有一大片領域,是我們未曾碰觸的……

撰文/斯蒂克斯(Gary Stix,Scientific American專案編輯)
翻譯/姚若潔(台灣大學昆蟲學碩士、英國布來頓大學藝術與設計博士班)

生命科學

【腦專輯】來一顆更棒的腦吧!

我們雖已對腦部運作方式有初步的了解,但還有一大片領域,是我們未曾碰觸的……

撰文/斯蒂克斯(Gary Stix,Scientific American專案編輯)
翻譯/姚若潔(台灣大學昆蟲學碩士、英國布來頓大學藝術與設計博士班)

「腦的十年」悄悄地來,靜靜地去。對於構思並發起運動來喚起大眾注意、吸引研究經費的人來說,時間只能用日、週、月來計算,難得可用年來計算,更不可能超過十年。如果時間更長的話,就會超過潛在聽眾與贊助者的生命週期,譬如:腎臟病省思的世紀?精神分裂症的百年?


1990年代,「腦的十年」的主持人為破解世界上最複雜的機器,立下了一連串相對樸質的挑戰目標。「腦研究計畫達納聯盟」就設了一系列研究目標,一位聯盟代表指出,達成設定目標的總體成績還不錯:鑑定出家族性阿茲海默症與杭丁頓氏症的缺陷基因,發展了多發性硬化症及癲癇的新療法等等。


但還有一大片未被碰觸到的領域,是科學上最大的挑戰之一,其等級相當於宇宙學家想要找出統合所有基本物理力的夢想:我們距離了解意識本質的日子,仍非常遙遠。這可能還需花上一個世紀,而有些神經科學家與哲學家相信,要了解到底是什麼使你成為「你」,是永遠不可能的。大腦灰質背景上大量的黃、橘色塊,是你移動手指、感到難過或計算2+2時,腦部「燈泡」亮起來的影像,它們顯示了腦內何處有較高的含氧血流量。儘管它們自命為當代顱相學,但仍留下抽象過程未解,從腦到心的橋樑還不完整。


神經科學試圖推演腦部如何運作,已經成功解開在記憶、運動與情緒上重要的電化學路徑。但把聽約翰科川的爵士樂或看夏威夷日落美景的色彩化約成一連串軸突、神經傳遞物和樹突之間的互動,仍然無法捕捉事件的精髓。或許這就是為什麼神經科學沒有吸引到它該有的注目,可能也是「腦的十年」少有引起注意的原因。現在要對付這些真正的大問題,實在太早了!你知道現在「行為的十年」已過一半了嗎?不知道?正常。


即使「腦的十年」來得太早,無法產生真正的重大答案,但1990年代世界各地對神經構成物的密集研究,的確為腦科學帶來了新的視野,並為加強腦功能帶來新的工具。即使尚不了解細節,製藥者已知道某種藥品可以有效對付疾病。神經科學家所發掘的知識,不只來自「腦的十年」,還有之前百年累積的知識,足以讓我們能夠開始為神經退化疾病設計療法。但最後的結局,可能遠超一顆讓阿茲海默症患者記住自己名字的藥丸。本期《科學人》「腦專輯」報導的新洞見,不只關於腦病變的治療,還包括神經科學如何尋找使腦變得更好的方法。


「腦的十年」最重要的發現,是這個器官比我們原先想像的更有變化能力。腦的某些部份即使在成熟後也可以自我更新,這個事實大大違背過去一個世紀以來神經科學家的教條。成人腦部的某些區域可以產生新細胞,對藥品研發與臨床醫學都很重要。謹慎地活化這些促使神經新生的分子,也許能彌補因阿茲海默症與帕金森氏症而死亡的神經細胞。


對於這些現象知道得越多,越有助於了解如何治療某些型式的精神疾病。研究者持續測試假說,百憂解與其他選擇性血清張力素重吸收抑制劑,可能因啟動了神經新生而影響到情緒。了解這些過程與腦細胞間的重新連結,可能會找到更有效的抗抑鬱方法。


除了產生新的神經細胞之外,腦也會因應經驗而重新連結。對所謂「神經可塑性」的深入了解,可以揭示物理治療能做到什麼程度;不僅是腦部的修復,還延伸至軀體的中樞神經系統,也就是脊髓。克里斯多夫李維雖沒有如他所願在50歲生日時站起來,但是神經科學家依然大為驚訝,因為這位「超人」演員在脊椎傷害而長期癱瘓後,史無前例地恢復到肢體末端能夠運動。


1990年代,技術上的里程碑是磁共振造影(MRI)。它能夠捕捉腦部從事各種工作時的詳細影像,從做算術到聽莫札特皆可。功能性磁共振造影可能無法直達「意識我」的本質,但它所建立的基礎能夠設計比多項描記器更可靠的測謊技術,甚至是初步的「讀心術」。更重要的是,這個技術若與基因檢測結合,將創造出診斷腦部病變的更有效基準;目前的方法則只能仰賴症狀明細表而已。

了解參與長期記憶的複雜過程,包括神經傳遞物、「二級傳訊分子」、轉錄因子、基因與其他五花八門的分子,最後引導我們研發的新藥物,不只有助於受到阿茲海默症或其他失智症問題困擾的年邁患者而已。醫生很有可能會寫下處方籤,讓參加期末考的學生加強記憶,或幫助執行長為年度股東大會的演講做準備。


提升腦功能的前景是真確的。隨之而來的,是到底誰可以得到這些好處的倫理議題。「聰明落差」到底會不會把菁英與其他人區分開來﹖菁英有能力自己製造出記憶丸,而社會上的其他人只能挑燈夜戰、死記硬背?神經科學可能比其他任何生物學門更迫使我們面對平等的問題。「腦的十年」也許過得不夠輝煌,但我們現在所握有的初步知識(譬如成年人也可產生新的腦細胞),已經開始為臨床醫學提供強而有力的洞見。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2003年第20期10月號】