我们能否最终弄清大脑？我们知道它由什么构成（首先，约77%是水），也知道它的重量大致是多少（一般约3磅）。我们还知道，它拥有超过800亿个神经元，每个神经元都与另外1万个神经元发生化学和电学连接，构成了世界上最复杂的网络，其互连数量（约为1000万亿个突触，大致如此）超过银河系中的恒星和行星数量。
但它究竟是如何运作的？大脑如何使我们的心脏跳动、让我们感到快乐、无意识地呼吸、坠入爱河、害怕蜘蛛、看见、做梦、学习、记忆、品尝、感受或闻到气味？
而且，或许最关键的是，在这一切错综复杂的神经“意大利面”之中，我们究竟在哪里能找到我们的心智——即我们个体的意识和自我感？
灵魂拷问
这些正是哲学家和科学家自勒内·笛卡尔提出心智与物质并非同一事物、且人类活动是一种二元论的产物（其中心智——即17世纪所说的“灵魂”——支配着身体）以来，一直在努力探索的重大问题。
然而，自那以后，答案始终寥寥无几、残缺不全且难得一见。但在今年的 新晋领军者年会 （中国天津）上，全球神经科学的进展将成为焦点。这表明，我们或许终于站在了一场革命的边缘，而许多人认为这场革命将深刻改变我们对大脑及心智运作方式的理解。
理解大脑的使命突然在全球范围内占据了中心舞台，其规模堪比1969年使人类登上月球的庞大协作努力。事实证明，最后的前沿恰恰存在于我们自身鲜为人知的内在空间之中。
一年前，来自130多家机构的科学家开始合作推进为期10年的 人类大脑计划。该计划由欧盟资助，其目标是开发新型计算机技术，将关于大脑的全部人类知识提炼为一个全尺寸计算机模型，希望这一统一的大脑图景有助于更深入地理解脑部疾病。
理解阿尔茨海默病
这项工作在社会和经济层面都十分重要。随着医疗水平提高、寿命延长，与年龄相关的脑部疾病（如阿尔茨海默病）正给社会及其资源带来日益难以承受的压力。
与此同时，美国政府已承诺仅首年就投入1亿美元用于其 BRAIN计划 ——即“通过推进创新神经技术实现大脑研究”（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies）。这一极具雄心的项目由奥巴马总统发起，旨在“让科学家拥有所需工具，以动态地描绘大脑图景，并更好地理解我们如何思考、学习和记忆”。
那么，为何是现在？为何我们对大脑和心智的理解，远远落后于对身体其他组成部分运作方式的掌握？
“我们对大脑如何运作的了解，远少于对心脏、肝脏或肾脏的了解，”现任美国国家精神卫生研究所所长、精神病学家托马斯·因瑟尔（Thomas Insel）说道。他将于9月出席新晋领军者年会。
原因何在？大脑的复杂性远超身体其他部分，“而我们一直缺乏所需工具，无法以我们所期望的细节程度来研究大脑”，因瑟尔指出。
事实上，BRAIN计划的第一个项目是一项盘点工作——细胞普查，旨在对人脑中细胞的数量和种类进行编目。“不管你信不信，”因瑟尔说，“我们实际上连这一点都还没有做到，尽管你可能认为这是最基础的工作。”
据伦敦大学学院精神分析研究室高级讲师、国际神经精神分析中心主任卡捷琳娜·福托普卢（Katerina Fotopoulou）介绍，直到最近，脑科学还一直停留在“研究死亡的大脑”阶段。“直到九十年代，我们才得以研究不仅活着、而且正在运作的大脑。”
坠入爱河
“如今我们看大脑时，不再只关注其解剖结构、细胞类型或所用的化学物质，而是能实际观察它的运作过程——例如，观察一个人正在坠入爱河时的大脑，而这是我们过去从未有过的能力。”
卡内基梅隆大学认知神经科学教授玛琳·贝尔曼（Marlene Behrmann）也将与因瑟尔和福托普卢一同出席天津会议，她同意“尽管经过了数十年的研究，我们对大脑功能仍只有初步的理解”。
她表示，科学界已“在某些问题上取得了一定进展”，例如单个神经元如何工作，因此我们对此有“非常清楚的基础性理解”。而在复杂性的另一端，“我们在描述人类行为方面已经做得相当出色”——例如追踪与手眼运动相关的大脑活动，以及理解人们如何解决加减法等特定问题。
她说，当前的重大问题则是“这两个极端之间的其余连续谱”，而科学家终于准备好利用始于九十年代、如今逐渐成熟的技术发展。
“我们获得了一些前所未有的窗口，为深入研究人脑提供了极为难得的机会。人们用了十年时间才能运用这些方法和途径，开始取得进展。”
她说，若要评选最重要技术发展的“排行榜”榜首，该领域大多数人会推举人体脑成像。但尽管功能性磁共振成像“开辟了新的视野”，若说它本身就是一切进步的先兆则有些武断，因为没有计算机科学、统计学、物理学和生物医学工程的发展，它本不可能实现。
棘手的问题
科学家们回避“革命”一词，但贝尔曼表示，即便我们尚未真正站在神经科学革命的边缘，“我们无疑已站在通往它的坡道上。我们还有很长的路要走，但我认为我们正取得非常好的进展。问题很深刻，问题也确实很棘手，但这是进入该领域极为令人兴奋的时期”。
她相信，正是跨学科合作将带来决定性的改变。
“解决这一问题的方式已发生真正转变，即从跨学科视角出发。我们有工程师、临床医生和神经生物学家共同协作，各自贡献专业知识，而且在汇集这些不同学科的共同投入时，存在一种非线性效应——一种超可加性。”
取得的显著进展不乏戏剧性的例子。去年，麻省理工学院的科学家报告称，他们成功在小鼠体内植入了一段虚假的恐惧记忆；与此同时，匹兹堡大学运动实验室的脑机接口研究也使患者仅凭意念操控复杂的假肢手臂。
对因瑟尔而言，跨学科合作的最佳范例之一是 斯坦福大学的CLARITY项目。该项目将捐赠用于医学研究的大脑中的脂肪替换为透明凝胶，从而绕过了传统上需要“切片”该器官的步骤——无论是以电子方式还是实际切片，以供显微镜检查——使透明的大脑及其连接能够被整体研究。
正如他在 NIMH博客中所指出的，因瑟尔认为CLARITY将“推动神经病理学革命，开启研究精神障碍神经基础的新纪元”，而且该技术已在一名死于自闭症的患者大脑中发现了此前从未见过的异常连接。
他表示，这一突破之所以可能，“仅仅是因为一位材料科学家——一位研究水凝胶的科学家——与一直从事神经解剖学研究的人员展开合作”。
丹麦奥胡斯大学认知神经科学教授莫滕·奥弗高德（Morten Overgaard）正致力于构建理论模型，以更好地理解大脑与心智之间的关系。他认为，对大脑日益增长的兴趣无疑将带来“许多好的成果”。
我们是谁？
但是，尽管“我们或许能更好地发现大脑中的严重疾病，也或许能更好地帮助患有各种脑损伤的人”，他认为该领域兴趣重新升温的部分原因在于“我们迫切需要某种解释，来说明我们究竟是谁”——而对大脑结构更深入的理解，不太可能提供人类数百年来一直在寻找的答案。
“如果你打开颅骨并仔细观察，你不会突然在那里看到主观体验，”他说。“因此从某种意义上说，很明显，仅仅通过更细致地观察大脑，你并不能在心脑问题上取得进展。”
他认为，如果“我们敢于提出不同于那些仅仅断言意识由大脑产生的理论模型”，或许会有进展的机会，因为似乎没有任何逻辑途径能让我们真正理解这意味着什么。
然而，最终我们应当准备接受一个对某些人而言近乎亵渎的观点——即便投入了全部资金并在世界范围内开展跨学科合作，科学也可能无法提供所有答案。
“当谈到心脑问题这一核心问题时，几乎没有取得任何实质进展：即便有了所有这些进步，意识以及我们为何拥有主观体验的问题，似乎与100年前一样神秘，”奥弗高德说。
“我们一直假定物理科学能够解决一切，甚至认为争论可能存在超出其范围的东西都是愚蠢的。也许我们现在需要更仔细地审视这些假定。”
作者：乔纳森·戈纳尔（Jonathan Gornall），专注于健康领域的作家。
图片：2012年3月27日，在伦敦韦尔科姆收藏馆（Wellcome Collection）的一场展览中展出凯瑟琳·多森（Katherine Dowson）的激光蚀刻铅晶玻璃作品《脑畸形的记忆》（Memory of a Brain Malformation）。路透社/克里斯·赫尔格伦（Chris Helgren）