边疆已所剩无几。没有探险家会再次捕捉到第一次瞥见太平洋时“狂野的猜测”，踏上月球的第一步，或者第一个到达挑战者深渊——地球上最偏远的角落现在是旅游景点。即使在科学领域，伟大的谜团也已被解开——生命本身已经从对生命物质的形而上学推测转变为对细胞过程的生物物理学理解。无论是物理上的还是比喻意义上的未开发领域，都很难找到。
然而，有一个很大程度上未被绘制的大陆，也许是所有大陆中最引人入胜的，因为它本身就是发现的工具：人脑。它是我们思想、情感和意识的推定所在地。甚至死亡的临床标准也突出强调了大脑，因此它也裁决着人类的生命。人们会认为，经过一个世纪的深入研究，我们应该对其轮廓非常了解：毕竟，一段时间以来，有关大脑活动的彩色图片经常出现在新闻媒体上。
然而，如果深入探究，我们对人脑是如何组合在一起的知识仍然有限：不是以某种深奥、复杂的方式，而是以一种直接的方式，即我们根本没有办法在人脑中可视化整个神经元（而大脑作为神经元的集合，因此在重要方面仍然是一本封闭的书）。即使拥有我们所有的先进技术，我们也无法看到它们完整的荣耀。
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问题在于，与其他在显微镜下可视化的细胞相比，神经元同时非常小又非常大。虽然它们的胞体（细胞体）与其他细胞相似，但神经元可以发出分支（轴突），这些分支可以传播很远的距离，有时可达数英尺，这不适合我们进行组织学检查的组织切片。我们可以在大脑切片中看到神经元细胞体的分布。我们可以根据大脑区域的特性将其划分为不同的区域；这是一百年前科尔比尼安·布罗德曼所做的工作。不幸的是，神经元最有趣的特性来自于它们极长的细丝，这些细丝可以跨越整个大脑或延伸到脊髓。我们无法有效地完整标记这些细丝。这就像我们面前有一张广阔的土地地图，标有州和城市，但没有标出道路。
确实存在适用于（死后）人脑组织的标记方法：高尔基染色法，它使用银沉淀物稀疏地标记神经元，或者脂溶性染料在神经元膜中的被动扩散。然而，这些方法为我们提供了人脑中神经元完整空间范围的小部分图片，或者大脑薄切片的图片，其中包含神经元的一部分。还没有人在显微镜下或数字重建中看到过完整的人脑神经元，它可以向大脑的遥远部分投射。在全脑尺度上做到这一点，就像看到一个新大陆或新星球一样。
在活体人脑中，现有的方法更加间接：与其直接可视化神经元，不如使用磁共振成像的变体来观察水质子的扩散运动。这些方法背后的基本思想是观察从一个点开始的水质子的扩散。如果扩散不受限制，例如在玻璃杯水中，则扩散在所有方向上都是相等的。然而，如果扩散在某些方向上（例如，平行于轴突束）更容易，而在其他方向上（垂直于轴突束）更困难，那么人们就可以通过观察水质子的扩散来弄清楚纤维的走向。这是 Van Wedeen 等人在最近一篇论文中使用的方法，该论文引起了广泛关注。
作者声称，大脑中长程神经元轨迹存在令人惊讶且普遍存在的几何规律性。他们报告说，在整个大脑的白质中，都发现了一种网格状的纤维模式，这些纤维以直角交叉。作者告诉我们，大脑的超级公路形成了纽约市街道和avenues的三维类似物，彼此成直角运行。请注意，这并没有告诉我们关于单个神经元的信息：即使神经元过程在大脑中部分行程中聚集在网格状的高速公路上，这也没有告诉我们大脑的不同部分是如何连接的（正如当拜访住在不同城市的朋友时，人们需要知道的不仅仅是走哪条高速公路）。然而，对于像人脑这样复杂的东西，所有的规律性都是受欢迎的消息。
值得批判性地审视这些引人注目的声明的新颖性和性质。该论文没有对大脑中这些假定的网格状模式的普遍性进行数值量化（例如，白质中有多少比例显示出网格模式——或者，在给定的大脑点上，这种模式发生的程度是多少），而是满足于吸引人的可视化。例如，我们认为胼胝体是横向运行的，连接着大脑的两个半球；在多大程度上，前后或上下运行的纤维嵌入到胼胝体中？同样重要的是要记住，该方法是间接的，并且结果尚未通过死后神经解剖学的“真实情况”进行验证。大脑纤维通路中存在规律性，甚至交叉模式的定性存在，这在以前从髓鞘染色的脑切片中就已为人所知：这篇当前的论文在定量上对先前理解的补充尚不清楚。
事实上，在三个正交方向上彼此成直角运行的纤维束，在一个多世纪以前就已经被描述过了，正如这幅来自约瑟夫·朱尔斯·德耶林（Joseph Jules Dejerine）的《神经中枢解剖学》（1895 年）的插图中所见。这张魏格特染色的脑切片显示了扣带回（水平）、胼胝体（垂直）和垂直于页面的放射冠（法语文本中的Couronne Rayonnante）的整齐排列的纤维。就人脑的布线而言，我们并没有比德耶林走得更远：这是已故的弗朗西斯·克里克和特德·琼斯所称的“人类神经解剖学的落后性”。
我们需要一项真正的技术突破，使我们能够追踪死后人脑中的神经元。与此同时，追随达尔文的脚步，我们可以通过研究非人类动物来了解人脑的一些信息。即使在那里，我们也面临着巨大的知识差距。多种物种的完整基因组已被绘制出来，但我们没有类似完整的脑回路图。最近，我与同事一起呼吁努力通过多个物种的系统回路绘图项目来弥合这一差距。我自己也参与了一个项目，旨在使用组织学方法系统地绘制小鼠大脑的回路，相关的努力也在其他地方进行。这些还处于早期阶段：即使要了解小鼠大脑回路的完整复杂性，也需要比我们现在投入的资源多得多。对于人脑进行同样规模的工作，其挑战今天仍然像几百年前扬帆远航到一个未知的大陆一样令人畏惧。我们仍然有一些真正的边疆需要突破。
您是一位专门研究神经科学、认知科学或心理学的科学家吗？您是否读过最近发表的同行评议论文，并且想写一些关于它的文章？请将建议发送给“心灵 Matters”编辑加雷思·库克，他是《波士顿环球报》一位普利策奖获奖记者。可以通过 garethideas AT gmail.com 或 Twitter @garethideas 与他联系。