本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
编者按：这是关于新兴神经技术系列文章的第一篇。加入麻省理工学院12名博士生的先导班，我们将探索神经科学如何彻底改变我们对大脑的理解。每篇文章都与麻省理工学院的讲座和实验室参观相配合，由神经生物工程中心创建。这项实验由MITx支持，并由EyeWire创建。
美丽的景象会激起一种惊奇感。与朋友回忆往事会带回温暖的回忆。即使只是在电影中，冲突也会瞬间引发警觉。你的感受快乐、对抗愤怒或享受欢笑的能力，都源于一个精巧的器官：大脑。它使人类普遍的倾向成为可能，同时也让你成为70多亿个独特个体中的一员。
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在过去的5年中，我们对大脑的了解比过去5000年还要多。技术的融合使我们能够以纳米级的分辨率看到突触，并绘制数百万细胞的通路图。研究人员可以测量跨越毫秒、分钟和数十年的活动。从核磁共振成像到显微镜等技术使我们能够设计出构成我们人类的细胞的视图。
人脑由超过800亿个细胞组成，这些细胞通过一千兆个突触连接在一起。神经元形成网络，这些细胞回路将局部突触活动传递到大脑的其他部分。回路以不同的频率激发，合成和传递各种分子，并与特定的其他细胞群连接。全面了解这个系统是一项伟大的事业。美国“大脑研究计划”和欧洲脑计划便是其重要性的证明，它们是国际上数十亿美元神经科学研究刺激计划的最新成果。本系列文章中介绍的神经技术将是研究人员测量大脑结构和活动的技术之一。在接下来的12周内，麻省理工学院和《大众科学》将揭示神经技术如何彻底改变我们对自身的理解。我们将通过使之成为可能的技术，踏入思考、感受和感知的领域。
复杂的生态系统
上面的网络图可视化了过去一年中关于神经技术的媒体报道（这里是它是如何制作的）。每个节点代表一篇顶级新闻文章。连接两个节点的线表示文章之间的主题相似性。社区按颜色编码。跨社区链接显示了导致重大发现的跨学科研究。
尽管世界各地的实验室使用了多种神经技术，但我们可以看到三大社区主导着新闻。粉色集群显示了核磁共振成像（MRI）带来的发现。一个广为流传且最近受到质疑的故事展示了NFL球员的fMRI脑部扫描，揭示了由于头部反复撞击，长期认知障碍的可能性增加。加州大学伯克利分校的研究人员正在训练计算机从脑部扫描中重建图像，从而有效地读取思想。由人类连接组计划发表的一项研究使用DTI（一种MRI形式）来检测癫痫患者的异常大脑连接，这可能有助于诊断和治疗影响全球数百万人的疾病。脑部扫描甚至开始使医生能够通过检查脑部扫描来“预测儿童和青少年未来的工作记忆”。如果我们能够预测它，我们能否改变它？
右上角的橙色和深绿色社区显示了光遗传学，“神经科学的新工具箱”。这项技术使研究人员能够对神经元进行基因改造，使其在光线照射时触发电活动。它通常与其他技术结合使用，以识别和操纵负责行为的大脑区域。这促使维克森林浸信会医疗中心的一个小组终止了酒精成瘾小鼠的暴饮暴食行为。斯坦福大学的另一个团队激活了一组神经元，从而能够降低小鼠的疼痛敏感性。麻省理工学院的更多研究人员正在研究大脑如何用记忆编码情感联系，从而令人惊讶地发现成年大脑具有重新布线和自我修改的能力。
绿色显示的第三个主要的神经技术新闻社区是分子和细胞工程。约翰·霍普金斯大学的这一领域的研究人员最近发现神经递质GABA的释放有助于新神经元存活，这可能有助于逆转与某些神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）相关的神经元死亡。同样来自约翰·霍普金斯大学的另一个团队正在破译抑制帕金森病患者正常生物功能的蛋白质相互作用。
主流新闻只突出了许多使神经科学取得重大进展的技术中的一小部分。如果你仔细观察，就会出现创意和跨学科的文章。在脑机接口领域，谷歌眼镜探索者现在可以将脑电图耳机配对，并仅通过思考就能拍照。其他富有创造力的技术人员已将无人机连接到便携式脑电图仪，并且可以通过他们的思想在天空中飞行。
我们对大脑的了解越多，我们就越有能力预防功能障碍并在出现问题时进行修复。我们也有望了解是什么使大脑蓬勃发展，并有可能放大我们大脑的自然能力。诺贝尔奖获得者和麻省理工学院神经科学教授利根川进沉思道，有一天“人们可能能够开发出帮助人们更强烈地记住积极记忆而不是消极记忆的方法”。想象一下这样一个未来：你不会因为担心而失眠；你的意志力可以有策略地增强；你可以更快地学习并更有效地与他人分享想法。这听起来可能很遥远。我们的创新步伐经常超过目前的创造力。毕竟，在人类第一次飞行之后仅过了66年，我们就踏上了月球。人脑有它自己的方式将科幻梦想变成现实。
请在neurotech.eyewire.org查看麻省理工学院神经科技的概述。
请在下周四收看，届时我们将探讨多光子显微镜如何使我们能够以突触分辨率对活神经元进行成像。