本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
本博客是庆祝《大众科学-心灵》杂志创刊10周年而推出的关于技术与大脑的系列客座文章中的第二篇。该杂志十一月/十二月特刊同样强调了代码与思想之间的界面，描绘了未来更数字化的你。
我们所有的精神体验都源于大脑中数十亿神经元协调的电活动。然而，尽管经历了数十年的进步，我们仍然对大脑中的电模式如何产生特定的想法、记忆或情感知之甚少。
实现这种理解的一个障碍实际上是人为造成的。世界各地大学和科研机构的脑研究高度分散。小型、独立的实验室主要独立研究他们认为在各自神经科学领域最重要的问题。尽管这种分布式模型已被证明在逐步揭开大脑功能未解之谜方面是有效的，但我认为，最终需要一种与科学挑战规模相称的综合性、集中式方法。与NASA天文台或CERN类比，一个大规模的、公共资助的大脑天文台可以促进跨学科合作，最终使我们获得所需的见解。
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例如，NASA的哈勃太空望远镜从根本上提升了我们对宇宙膨胀速度和黑洞普遍性的理解，而CERN的超级对撞机证明了希格斯玻色子的存在。针对大脑研究的集中努力会是什么样的，它可能会发现什么？
奥巴马总统的“大脑”计划是回答这个问题的重要一步。这项努力的重点是开发突破性技术——主要是在脑成像、电记录和用于操纵神经活动的光学工具方面——这将是未来全面理解人脑的任何宏大方法所必需的。
该计划的首批积极成果之一——以及来自其他机构（如光学学会）的关键鼓励——是它已经促进了互补学科科学家之间的合作。不再仅仅是我们神经科学家与一些受过类似训练的博士后研究员和博士生合作。相反，我们正在组建团队，并与化学家、物理学家、工程师和数学家合作，以开发探测大脑基本奥秘所需的新方法。这些新技术借鉴了如此多样化的背景——包括光学、电气工程、计算机科学和基因工程——跨学科合作团队对于我们的进步至关重要。
由于其目标是实际的，“大脑”计划很有可能成功。关键问题随之而来：下一步是什么？我们将需要该计划实现的新技术来开始构建一个 NASA 或 CERN 规模的项目来理解大脑。最终目标是构建一种可以同时实时测量和操纵大脑中每个神经元电活动的设备。目前，我们可以对蠕虫、果蝇甚至幼虫斑马鱼的整个大脑中的神经活动进行成像，但哺乳动物的大脑要大几个数量级，也更复杂，而且重要的是，它不是透明的。我们需要技术的巨大飞跃才能以同样的方式观察哺乳动物的大脑。
我推测，这项大规模计划的最初重点将从理解实验鼠的大脑皮层开始。大脑皮层不仅执行影响大脑所有区域的关键执行任务，而且在小鼠中，它还具有异常薄的优势——最厚处不到 1.5 毫米（不到人类皮层的两倍厚）——因此是大脑中最适合大规模成像和操作的部分。例如，使用新的天文台，我们最终可能会破译神经代码——神经语法——用于合成感觉知觉的基本逻辑。
正如建造哈勃望远镜或大型强子对撞机开辟了天文学和物理学的全新研究领域一样，创建一个全脑天文台无疑将揭示我们甚至无法预料的关于大脑功能的重大见解。
此视频剪辑以实际速度的三倍速度显示了清醒小鼠大脑皮层中的活跃神经元。
图片来源：David Taylor/Hillel Adesnik
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