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惊人的假说——灵魂的科学探索

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第九章 几类实验(4 / 5)
t;(Stroop interfer-ence effect)时血流的变化。这是一种更复杂的视觉任务。在实验中要求被试者尽可能快地识别一个单词的颜色。比如说,被捕捉的目标可能是用绿色印刷的红色这个词。词的颜色(绿色)与词义(红色)之间的差异会引起被试者反应时间增加。将这种任务下的血流分布与另一种直接情况(即单词红色被印成红颜色)相比较,他们发现,在斯特鲁普(Stroop)条件下,有几个皮层区域出现了血流增加的现象,其中增长最大的区域是quot;右前扣带回quot;,它在脑的中部,靠近额部。他们认为这与完成任务所需注意的程度有关。他们由此得出结论:quot;这些资料表明,前扣带回参与了下述的一种选择性过程:即,以先前形成的一些内部的有意识的计划为基础,在这两种情况中进行竞争性的交替处理。quot;我感觉这种说法更接近于我们考虑的自由意志,而不是通常意义下的注意(见本书末尾的附言)。很显然,我们需要更多地了解有关的不同处理过程的神经机制。

    PEt扫描可以获得一些其他方法很难得到的结果,但它也有若干局限性。除了昂贵以外,其空间分辨率并不很高(虽然它也随多数现代仪器一起逐步改进),目前通常大约为8毫米。它的另一个不足之处是时间分辨率相当差。为了获得好的信号需要大约一分钟,而EEG的工作在毫秒范围。

    一些居主导地位的研究中心目前把PEt扫描与MRI扫描二者结合使用。PEt记录脑的活动,而MRI得到脑的结构,这样便可把PEt扫描结果影射到同一个人的脑上,而不是像过去做的那样影射到一个quot;平均quot;的脑上去。然而,不久对这些结果的解释就会遇到上述由于缺乏详尽的神经解剖学知识而产生的局限。

    现在又发展出一些使用MRI扫描的新方法。其中一种方法对类脂化合物特别敏感。扫描得到的图像可以用来帮助定位某个人的一些不同的皮层区域(不同人的这些区域的准确位置有所不同)。这是由于某些皮层比其他部位具有更多的有髓鞘的轴突,含有更多的类脂。

    其他一些新的MRl方法试图探测各种新陈代谢及其他脑活动,而不仅仅探测其静态结构,但它们的信噪比似乎都比常规的MRl低。因而人们期待看到这些新方法的发展。

    关于人脑的研究就先叙述到这里。有什么方法可以观察到动物脑中神经元的行为呢?有一种方法是用较细的电极获取最为详细的信息。这是一根尖端暴露的绝缘导线。将动物麻醉后,移去部分头骨,并将电极正好放置在神经组织内。由于脑中没有痛觉感受器,因而该电极并不会使动物感到痛苦。只要微电极的尖端离某个细胞非常近,它就可以在该细胞外探测到它在什么时候发放。它还能收集从较远的细胞传来的较为微弱的信号。将电极尖端沿它的长度方向在组织内移动,就可以一个接一个地检测神经细胞的活动,实验者可以选择将电极置于动物脑中的位置,但从某种意义上说他记录的究竟是哪种类型的细胞完全要看运气了。现在人们常使用一组电极进行记录,这样就可以同时探测不止一个神经元的活动。

    另一种技术是对从动物脑中得到的神经组织的一层很薄的切片进行研究。在这里使用的电极是一种非常小的玻璃管,它的尖端逐渐变细。小心地放置电极使它的尖端刚好在一个神经细胞内部。这样可以得到关于该神经元的活动的更为详细的信息。(这项技术也可用于麻醉的动物而不会损伤其脑部,但用在清醒的动物则要困难得多。)如果浸泡在合适的培养液中,脑片能维持许多小时。在脑片中很容易灌流不同的化学物质来考察它们对神经元行为的影响。

    在某种情况下,从非常年幼的动物的脑中提取的神经元能够在碟子中生长并向四周扩展。这样的神经元在生长时会与周围临近的神经元接触,这种条件与活着的动物体的环境相差更远,但它可以用来研究神经元内部连接的基本行为。这些连接的膜上有通道。当通道打开时,允许带电原子(即离子)流过。

    最令人吃惊的可能是当前有可能研究单个离子通道中单个分子的行为。这是通过一项称为quot;膜片钳quot;技术实现的。欧文·内尔(Erwin Ne Sakinann)因为发展并应用这项技术而荣获1991年诺贝尔奖,他们使用了一种小型玻璃吸液管,它具有一个特殊的倾斜尖端,直径约12微米,能从类脂膜中吸起其中的一小片。如果运气好的话,这小片中至少会包括一个离子通道。经过电放大器及记录装置可对穿过该膜的电流进行研究。在这小片膜的两侧相关离子的浓度保持着不同的值。当通道打开时,即使只有很短暂的时间,也有大量带电离子奔涌穿过。这种汹涌的离子潮产生了可测量的电流。即使只打开一个通道也是如此。这样人们便可研究神经递质及其他药物制剂(通常为其他的一些小的有机分子)的效果,以及膜电压的作用。

    膜片钳也被用来进行另一项关于离子通道的研究。该通道的基因被人工引人到未受精的蛙卵中。在这