理解人脑可以说是现代科学面临的最大挑战。主流方法在过去200年里，一直是将人脑的功能与不同脑区乃至单个神经元（脑细胞）联系起来。但近期研究越来越表明，如果我们想要真正理解人类心智，可能完全走错了方向。
认为大脑由许多执行特定任务的区域构成，这种观点称为“模块化”。乍看之下，这种观点颇为成功。例如，它可以解释我们如何通过激活一系列特定脑区来识别人脸，这些脑区位于枕叶和颞叶。然而，身体由另一组脑区进行处理。科学家认为，还有其他区域——记忆区域——有助于整合这些知觉刺激，从而形成对一个人的整体表征。某些脑区的活动也已被发现与特定病症和疾病有关。
这种方法之所以如此流行，部分原因在于相关技术让我们得以以前所未有的方式深入了解大脑。功能性磁共振成像（fMRI）可追踪大脑中的血流变化，让科学家看到脑区如何对活动作出反应并显现活跃，从而帮助他们绘制功能图谱。与此同时，光遗传学是一种利用基因改造神经元、使其电活动能够通过光脉冲加以控制的技术，有助于我们探索神经元对大脑功能的具体作用。
尽管这两种方法都取得了引人入胜的成果，但它们是否终有一天能让我们真正理解大脑，目前尚不明确。神经科学家若发现某个神经元或脑区与某个特定、但原则上任意的物理参数（如疼痛）存在相关性，就容易得出结论，认为这个神经元或脑区控制着疼痛。这颇具讽刺意味，因为即使在神经科学家身上，大脑的固有功能也是寻找相关性——无论它执行什么任务。
但如果我们换个角度，考虑所有脑功能都分布在整个大脑中、所有脑区都参与所有功能的可能性呢？如果确实如此，我们迄今发现的相关性可能正是智力陷阱。接下来，我们必须弄清楚，具有特定功能的脑区或神经元类型如何与大脑其他部分相互作用，从而产生有意义、整合一致的行为。迄今为止，这个问题还没有普遍适用的解决方案，只有针对特定情形的假设，例如识别人。
近期一项研究发现，迷幻药LSD能够扰乱模块化组织，而这种组织本可解释视觉。更重要的是，组织紊乱的程度与人们服用该药物时常见的“自我瓦解”体验的严重程度相关。研究发现，该药物影响了若干脑区与大脑其他部分的沟通方式，增强了它们之间的连接。因此，如果我们想真正理解自我感究竟是什么，就需要将脑区之间的底层连接视为复杂网络的一部分加以理解。
前进之路？
一些研究人员如今认为，要理解大脑及其疾病，总体而言只能将其视为中枢神经系统中数量庞大的神经元彼此交互作用的结果。任何一个神经元的功能，都取决于与它相连的数千个神经元的功能；而这些神经元又取决于其他神经元的功能。同一个脑区或神经元可能在大量情境中被调用，但具体功能会因情境而异。
神经元之间这些相互作用的微小扰动，或许确实会通过网络中的连锁效应引发抑郁症或帕金森病等病症。无论如何，我们都需要理解这些网络的机制，才能弄清这些疾病的成因和症状。若无法掌握全貌，我们很可能无法成功治愈这些及许多其他病症。
具体而言，神经科学需要开始研究，大脑一生不断尝试理解世界的过程如何形成网络构型。我们还需要清楚了解，大脑皮层、脑干和小脑如何与肌肉以及身体数以万计的光学和机械传感器相互作用，共同构建一幅完整、统一的图景。
回归物理现实，是理解信息如何在大脑中表征的唯一途径。神经系统之所以存在，一个原因是移动能力的进化需要一个控制系统。认知和心理功能——甚至思想——都可以被视为进化而来的机制，目的是更好地规划后果，包括运动和行动带来的后果。
因此，神经科学的前进方向或许是更多关注总体神经活动记录（借助光遗传学或fMRI），而不再试图将任何特定功能归因于某个神经元或脑区。这些记录可以用于理论网络研究，从而解释多种观察结果，并提供整合的功能性解释。事实上，这类理论应当帮助我们设计实验，而不只是由实验反过来推动理论。
重大障碍
不过，这并不容易。当前技术成本高昂，投入其中的不仅有大量资金，还有国家和国际声望。另一个障碍是，人类心智倾向于偏好简单的解决方案，而非复杂的解释，即使简单方案解释研究发现的能力有限。
神经科学与制药行业之间的整体关系也建立在模块化模型之上。针对常见神经系统和精神疾病的典型策略，是找出大脑中的一种受体，并用药物作用于它，以解决整个问题。
例如，选择性血清素再摄取抑制剂（SSRIs）会阻止大脑吸收血清素，使更多血清素游离可用，目前用于治疗多种心理健康问题，包括抑郁症。但它们对许多患者无效；即使有效，也可能涉及安慰剂效应。
同样，如今癫痫普遍被视为一种单一疾病，并通过抗惊厥药物治疗；这类药物通过抑制所有神经元的活动发挥作用。这些药物也并非对所有人都有效。事实上，大脑回路的任何微小扰动——可能源于数千种因患者而异的诱因之一——都可能使大脑进入癫痫状态。
因此，神经科学在其所谓的理解大脑之路上正逐渐迷失方向。我们必须准确把握方向，这一点至关重要。这不仅可能是解开科学领域一些最大谜团（例如意识）的关键，也可能有助于治疗种类繁多、令人衰弱且代价高昂的健康问题。
