邊疆已所剩無幾。沒有探險家會再次捕捉到第一次瞥見太平洋時“狂野的猜測”，踏上月球的第一步，或者第一個到達挑戰者深淵——地球上最偏遠的角落現在是旅遊景點。即使在科學領域，偉大的謎團也已被解開——生命本身已經從對生命物質的形而上學推測轉變為對細胞過程的生物物理學理解。無論是物理上的還是比喻意義上的未開發領域，都很難找到。
然而，有一個很大程度上未被繪製的大陸，也許是所有大陸中最引人入勝的，因為它本身就是發現的工具：人腦。它是我們思想、情感和意識的推定所在地。甚至死亡的臨床標準也突出強調了大腦，因此它也裁決著人類的生命。人們會認為，經過一個世紀的深入研究，我們應該對其輪廓非常瞭解：畢竟，一段時間以來，有關大腦活動的彩色圖片經常出現在新聞媒體上。
然而，如果深入探究，我們對人腦是如何組合在一起的知識仍然有限：不是以某種深奧、複雜的方式，而是以一種直接的方式，即我們根本沒有辦法在人腦中視覺化整個神經元（而大腦作為神經元的集合，因此在重要方面仍然是一本封閉的書）。即使擁有我們所有的先進技術，我們也無法看到它們完整的榮耀。
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問題在於，與其他在顯微鏡下視覺化的細胞相比，神經元同時非常小又非常大。雖然它們的胞體（細胞體）與其他細胞相似，但神經元可以發出分支（軸突），這些分支可以傳播很遠的距離，有時可達數英尺，這不適合我們進行組織學檢查的組織切片。我們可以在大腦切片中看到神經元細胞體的分佈。我們可以根據大腦區域的特性將其劃分為不同的區域；這是一百年前科爾比尼安·布羅德曼所做的工作。不幸的是，神經元最有趣的特性來自於它們極長的細絲，這些細絲可以跨越整個大腦或延伸到脊髓。我們無法有效地完整標記這些細絲。這就像我們面前有一張廣闊的土地地圖，標有州和城市，但沒有標出道路。
確實存在適用於（死後）人腦組織的標記方法：高爾基染色法，它使用銀沉澱物稀疏地標記神經元，或者脂溶性染料在神經元膜中的被動擴散。然而，這些方法為我們提供了人腦中神經元完整空間範圍的小部分圖片，或者大腦薄切片的圖片，其中包含神經元的一部分。還沒有人在顯微鏡下或數字重建中看到過完整的人腦神經元，它可以向大腦的遙遠部分投射。在全腦尺度上做到這一點，就像看到一個新大陸或新星球一樣。
在活體人腦中，現有的方法更加間接：與其直接視覺化神經元，不如使用磁共振成像的變體來觀察水質子的擴散運動。這些方法背後的基本思想是觀察從一個點開始的水質子的擴散。如果擴散不受限制，例如在玻璃杯水中，則擴散在所有方向上都是相等的。然而，如果擴散在某些方向上（例如，平行於軸突束）更容易，而在其他方向上（垂直於軸突束）更困難，那麼人們就可以透過觀察水質子的擴散來弄清楚纖維的走向。這是 Van Wedeen 等人在最近一篇論文中使用的方法，該論文引起了廣泛關注。
作者聲稱，大腦中長程神經元軌跡存在令人驚訝且普遍存在的幾何規律性。他們報告說，在整個大腦的白質中，都發現了一種網格狀的纖維模式，這些纖維以直角交叉。作者告訴我們，大腦的超級公路形成了紐約市街道和avenues的三維類似物，彼此成直角執行。請注意，這並沒有告訴我們關於單個神經元的資訊：即使神經元過程在大腦中部分行程中聚集在網格狀的高速公路上，這也沒有告訴我們大腦的不同部分是如何連線的（正如當拜訪住在不同城市的朋友時，人們需要知道的不僅僅是走哪條高速公路）。然而，對於像人腦這樣複雜的東西，所有的規律性都是受歡迎的訊息。
值得批判性地審視這些引人注目的宣告的新穎性和性質。該論文沒有對大腦中這些假定的網格狀模式的普遍性進行數值量化（例如，白質中有多少比例顯示出網格模式——或者，在給定的大腦點上，這種模式發生的程度是多少），而是滿足於吸引人的視覺化。例如，我們認為胼胝體是橫向執行的，連線著大腦的兩個半球；在多大程度上，前後或上下執行的纖維嵌入到胼胝體中？同樣重要的是要記住，該方法是間接的，並且結果尚未透過死後神經解剖學的“真實情況”進行驗證。大腦纖維通路中存在規律性，甚至交叉模式的定性存在，這在以前從髓鞘染色的腦切片中就已為人所知：這篇當前的論文在定量上對先前理解的補充尚不清楚。
事實上，在三個正交方向上彼此成直角執行的纖維束，在一個多世紀以前就已經被描述過了，正如這幅來自約瑟夫·朱爾斯·德耶林（Joseph Jules Dejerine）的《神經中樞解剖學》（1895 年）的插圖中所見。這張魏格特染色的腦切片顯示了扣帶回（水平）、胼胝體（垂直）和垂直於頁面的放射冠（法語文字中的Couronne Rayonnante）的整齊排列的纖維。就人腦的佈線而言，我們並沒有比德耶林走得更遠：這是已故的弗朗西斯·克里克和特德·瓊斯所稱的“人類神經解剖學的落後性”。
我們需要一項真正的技術突破，使我們能夠追蹤死後人腦中的神經元。與此同時，追隨達爾文的腳步，我們可以透過研究非人類動物來了解人腦的一些資訊。即使在那裡，我們也面臨著巨大的知識差距。多種物種的完整基因組已被繪製出來，但我們沒有類似完整的腦回路圖。最近，我與同事一起呼籲努力透過多個物種的系統迴路繪圖專案來彌合這一差距。我自己也參與了一個專案，旨在使用組織學方法系統地繪製小鼠大腦的迴路，相關的努力也在其他地方進行。這些還處於早期階段：即使要了解小鼠大腦回路的完整複雜性，也需要比我們現在投入的資源多得多。對於人腦進行同樣規模的工作，其挑戰今天仍然像幾百年前揚帆遠航到一個未知的大陸一樣令人畏懼。我們仍然有一些真正的邊疆需要突破。
您是一位專門研究神經科學、認知科學或心理學的科學家嗎？您是否讀過最近發表的同行評議論文，並且想寫一些關於它的文章？請將建議傳送給“心靈 Matters”編輯加雷思·庫克，他是《波士頓環球報》一位普利策獎獲獎記者。可以透過 garethideas AT gmail.com 或 Twitter @garethideas 與他聯絡。