插图 苏盼盼

　　世界上最复杂、最神秘的器官无疑是高等动物的大脑。研究大脑的物质基础，进而理解大脑如何进行认知、学习、记忆、遗忘、睡眠、情感等复杂的神经过程，就是脑科学的范畴。

　　但我们的大脑像一张笼罩在黑暗中的地图，无数条神经元链接成的通路纵横交错，没有办法直接观察；并且伴随着那些复杂神经过程，它的路况也随时处在更新之中。为了照亮这张地图，脑科学研究需要借助各种技术手段。脑成像技术可以帮助我们透过颅骨感应大脑的活动，哪条路最近、客流量大，哪条路是新修的，哪片区域又堵车了——但分辨率还不够，即时性也欠佳。有没有一种技术能给这些道路装上“感光灯”，让这份地图暴露无遗呢？

　　有一种新工具被称为“光遗传学技术”。科学家先是找到了一些本就存在于自然界的光敏元件分子，比如“细菌视紫红质”就是微生物进行光合作用的工具。借助基因编辑技术，我们可以把表达这些光敏元件的外源基因塞到神经细胞里面，这就相当于给了细胞一份图纸，让它自己来制造感光灯。只要外界给予一定的光照，像探照灯一样照亮这份地图，神经细胞就会自发产生或抑制神经信号。

　　借助光遗传学技术，脑科学将获得很大的进展。首先，大脑的“实时交通图”相比过去将会更加精确，在时间上的分辨率可以达到毫秒级，而空间的分辨率上能达到微米级。也就是说，我们可以精确地看到某几个神经细胞在某个毫秒做了什么。

　　其次，因为这些神经信号可以被光控制，所以能用来修复大脑里的“交通事故”，也就是治疗一些精神疾病。亨廷顿舞蹈病是一种因神经元变性导致的精神疾病，目前就已经有团队使用光遗传学技术在实验生物身上改善了这种病的症状。

　　甚至，我们在这幅“地图”的固定路段——也就是记忆，已经可以进行少量的修改。现在已经可以用光遗传技术和光纤给小鼠做一个“脑机接口”，在一定程度上植入一些类似“食物明明放在这了”之类虚假的记忆。

　　2020年，北京脑科学与类脑研究中心利用光纤记录系统和光遗传学技术构建出一个“光学脑-脑接口”，可以从一只小鼠的脑中提取运动相关信息输入另一只小鼠的脑，从而实现两只小鼠同步运动。

　　在未来，我们一定可以控制这幅地图的每一条道路是否开通，让有些神经通路变得好像从来没开启过，另一些本来没有连接的道路却畅通无阻，从而帮助修改人类的记忆。