本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
編者按：這是關於新興神經技術系列文章的第一篇。加入麻省理工學院12名博士生的先導班，我們將探索神經科學如何徹底改變我們對大腦的理解。每篇文章都與麻省理工學院的講座和實驗室參觀相配合，由神經生物工程中心建立。這項實驗由MITx支援，並由EyeWire建立。
美麗的景象會激起一種驚奇感。與朋友回憶往事會帶回溫暖的回憶。即使只是在電影中，衝突也會瞬間引發警覺。你的感受快樂、對抗憤怒或享受歡笑的能力，都源於一個精巧的器官：大腦。它使人類普遍的傾向成為可能，同時也讓你成為70多億個獨特個體中的一員。
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在過去的5年中，我們對大腦的瞭解比過去5000年還要多。技術的融合使我們能夠以奈米級的解析度看到突觸，並繪製數百萬細胞的通路圖。研究人員可以測量跨越毫秒、分鐘和數十年的活動。從核磁共振成像到顯微鏡等技術使我們能夠設計出構成我們人類的細胞的檢視。
人腦由超過800億個細胞組成，這些細胞透過一千兆個突觸連線在一起。神經元形成網路，這些細胞迴路將區域性突觸活動傳遞到大腦的其他部分。迴路以不同的頻率激發，合成和傳遞各種分子，並與特定的其他細胞群連線。全面瞭解這個系統是一項偉大的事業。美國“大腦研究計劃”和歐洲腦計劃便是其重要性的證明，它們是國際上數十億美元神經科學研究刺激計劃的最新成果。本系列文章中介紹的神經技術將是研究人員測量大腦結構和活動的技術之一。在接下來的12周內，麻省理工學院和《大眾科學》將揭示神經技術如何徹底改變我們對自身的理解。我們將透過使之成為可能的技術，踏入思考、感受和感知的領域。
複雜的生態系統
上面的網路圖可視化了過去一年中關於神經技術的媒體報道（這裡是它是如何製作的）。每個節點代表一篇頂級新聞文章。連線兩個節點的線表示文章之間的主題相似性。社群按顏色編碼。跨社群連結顯示了導致重大發現的跨學科研究。
儘管世界各地的實驗室使用了多種神經技術，但我們可以看到三大社群主導著新聞。粉色叢集顯示了核磁共振成像（MRI）帶來的發現。一個廣為流傳且最近受到質疑的故事展示了NFL球員的fMRI腦部掃描，揭示了由於頭部反覆撞擊，長期認知障礙的可能性增加。加州大學伯克利分校的研究人員正在訓練計算機從腦部掃描中重建影像，從而有效地讀取思想。由人類連線組計劃發表的一項研究使用DTI（一種MRI形式）來檢測癲癇患者的異常大腦連線，這可能有助於診斷和治療影響全球數百萬人的疾病。腦部掃描甚至開始使醫生能夠透過檢查腦部掃描來“預測兒童和青少年未來的工作記憶”。如果我們能夠預測它，我們能否改變它？
右上角的橙色和深綠色社群顯示了光遺傳學，“神經科學的新工具箱”。這項技術使研究人員能夠對神經元進行基因改造，使其在光線照射時觸發電活動。它通常與其他技術結合使用，以識別和操縱負責行為的大腦區域。這促使維克森林浸信會醫療中心的一個小組終止了酒精成癮小鼠的暴飲暴食行為。斯坦福大學的另一個團隊激活了一組神經元，從而能夠降低小鼠的疼痛敏感性。麻省理工學院的更多研究人員正在研究大腦如何用記憶編碼情感聯絡，從而令人驚訝地發現成年大腦具有重新佈線和自我修改的能力。
綠色顯示的第三個主要的神經技術新聞社群是分子和細胞工程。約翰·霍普金斯大學的這一領域的研究人員最近發現神經遞質GABA的釋放有助於新神經元存活，這可能有助於逆轉與某些神經退行性疾病（如阿爾茨海默病）相關的神經元死亡。同樣來自約翰·霍普金斯大學的另一個團隊正在破譯抑制帕金森病患者正常生物功能的蛋白質相互作用。
主流新聞只突出了許多使神經科學取得重大進展的技術中的一小部分。如果你仔細觀察，就會出現創意和跨學科的文章。在腦機介面領域，谷歌眼鏡探索者現在可以將腦電圖耳機配對，並僅透過思考就能拍照。其他富有創造力的技術人員已將無人機連線到行動式腦電圖儀，並且可以透過他們的思想在天空中飛行。
我們對大腦的瞭解越多，我們就越有能力預防功能障礙並在出現問題時進行修復。我們也有望瞭解是什麼使大腦蓬勃發展，並有可能放大我們大腦的自然能力。諾貝爾獎獲得者和麻省理工學院神經科學教授利根川進沉思道，有一天“人們可能能夠開發出幫助人們更強烈地記住積極記憶而不是消極記憶的方法”。想象一下這樣一個未來：你不會因為擔心而失眠；你的意志力可以有策略地增強；你可以更快地學習並更有效地與他人分享想法。這聽起來可能很遙遠。我們的創新步伐經常超過目前的創造力。畢竟，在人類第一次飛行之後僅過了66年，我們就踏上了月球。人腦有它自己的方式將科幻夢想變成現實。
請在neurotech.eyewire.org檢視麻省理工學院神經科技的概述。
請在下週四收看，屆時我們將探討多光子顯微鏡如何使我們能夠以突觸解析度對活神經元進行成像。