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哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界

哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界

出版社：四川科學(xué)技術(shù)出版社出版時間：2021-07-01
開本： 16開 頁數(shù)： 263頁
中 圖 價:¥67.4(7.5折) 定價  ¥89.9 登錄后可看到會員價
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哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界 版權(quán)信息

哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界 本書特色

一場改天換地的科研突破，正在悄然來臨。數(shù)千年來，人類一直在試圖破解自己的大腦，卻因種種局限而步履維艱，F(xiàn)今，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，腦科研先驅(qū)者們不僅開發(fā)出能夠深度探索大腦之謎的工具與方法，而且已經(jīng)取得了令人振奮的關(guān)鍵進(jìn)展。

通過《哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界》，你便可以一睹大腦的研究走到了多遠(yuǎn)。書中，33位杰出科學(xué)家記錄了他們對歷史級難題的挑戰(zhàn)，比如繪制大腦圖譜、全腦神經(jīng)成像、全腦模擬等，這些技術(shù)獲得了哪些全新進(jìn)展？神經(jīng)技術(shù)如何應(yīng)用于抑郁癥等疾病的治療？大腦計劃、人類大腦工程等雄心勃勃的研究項目究竟在做些什么？ 在取得驚人成果的同時，他們也陳述了自己樂觀又謹(jǐn)慎的預(yù)想與反思，指明了我們需要跨越的困難和前進(jìn)的方向。

《哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界》是展現(xiàn)未來技術(shù)突破口的重要依據(jù)，也是展望21世紀(jì)人類社會和科學(xué)前景的一扇窗口。普通讀者和專業(yè)人士都將從中獲得面向明天的知識與領(lǐng)悟。

哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界 內(nèi)容簡介

本書是一本史無前例的科技類圖書, 它揭示了人類大腦的秘密, 將讀者引領(lǐng)到科學(xué)的*前沿。該書分繪制大腦地圖、計算、模擬大腦、保持懷疑、重要影響共六個主題。主要內(nèi)容包括: 建立大腦圖譜 ; 全腦神經(jīng)成像與虛擬現(xiàn)實 ; 大腦新視界等。

哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界 目錄

前言 迎接大腦的3個挑戰(zhàn) /I

主題 1 繪制大腦地圖

01 建立大腦圖譜 邁克·霍利茨/004

02 全腦神經(jīng)成像與虛擬現(xiàn)實 米沙·阿倫斯/018

03 大腦新視界 克里斯托弗·科赫/026

04 使用基因測序解決連接組問題 安東尼·扎多爾/041

05 羅塞塔大腦 喬治·丘奇/051

主題 2 計算

06 通過網(wǎng)格細(xì)胞理解皮層 梅-布里特·莫澤和、愛德華·莫澤/068

07 同時記錄大量神經(jīng)元 克里什納·謝諾伊/078

08 網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)科學(xué) 奧拉夫·斯波恩斯/089

09 大規(guī)模神經(jīng)科學(xué)：從分析到洞悉 杰里米·弗里曼/099

主題 3 模擬大腦

10 全腦模擬 肖恩·希爾/110

11 建立行為大腦 克里斯·埃利亞史密斯/124

主題 4 語言

12 語言神經(jīng)生物學(xué) 戴維·珀佩爾/138

13 基因變異與神經(jīng)遺傳 西蒙·菲舍爾/147

主題 5 保持懷疑

14 意識、大科學(xué)與概念澄清 內(nèi)德·布洛克/158

15 從神經(jīng)回路到行為：跨度太大了 馬泰奧·卡蘭迪尼/173

16 進(jìn)化中的啟示 利婭·克魯比澤/181

17 基因組的啟示 亞瑟·卡普蘭/189

18 計算腦 蓋瑞·馬庫斯/200

主題 6 重要影響

19 神經(jīng)技術(shù)的應(yīng)用 約翰·多諾霍/212

20 連接錯亂的大腦、基因與心理疾病 凱文·米切爾/226

21 神經(jīng)灰塵：沒有線纜的持久腦機(jī)接口 米歇爾·馬哈比茲/235

后　記 2064年的神經(jīng)科學(xué)：對過去一個世紀(jì)的觀察 /243

譯者后記 /259

術(shù)語表 /261
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哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界 節(jié)選

迎接大腦的 3 個挑戰(zhàn) 在神經(jīng)科學(xué)的歷史上，沒有出現(xiàn)過比現(xiàn)在更令人激動的時刻了。盡管兩個世紀(jì)前神經(jīng)科學(xué)便誕生了，具體可以追溯到一次爆炸導(dǎo)致鐵棍穿過了菲尼亞斯·蓋奇（Phineas Gage）的左側(cè)大腦額葉，但神經(jīng)科學(xué)在很多方面的發(fā)展一直比較緩慢。如今，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域匯集了許多案例，但仍缺少某個貫穿整體的理論。我們已經(jīng)在神經(jīng)科學(xué)方面取得了很多進(jìn)步，但也還有更多的未知領(lǐng)域等待我們?nèi)ヌ剿。而今，新技術(shù)的聚合為我們的探索提供了技術(shù)支撐。本書將對這些新技術(shù)進(jìn)行介紹。 毫無疑問，人類從遠(yuǎn)古時代起就一直在進(jìn)步，常常將非常簡陋的工具利用到極致。19 世紀(jì)中期，保羅·布羅卡（Paul Broca）通過遺體解剖**次窺探到了語言的基礎(chǔ)，這一契機(jī)起源于該遺體的主人由于大腦特定皮層受損而失去了語言功能。19 世紀(jì)末時，卡米洛·高爾基（Camillo Golgi）發(fā)現(xiàn)用硝酸銀對神經(jīng)元染色后，可以在顯微鏡下看到神經(jīng)元。圣地亞哥·拉蒙 - 卡哈爾（Santiago Ramón y Cajal）運(yùn)用這項技術(shù)對神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)與功能做出了具有預(yù)見性的描述。1909年，杰出的眼科醫(yī)生井上達(dá)二（Tatsuji Inouye）開始繪制大腦的功能地圖。通過系統(tǒng)研究俄日戰(zhàn)爭中的槍傷患者，他發(fā)現(xiàn)大腦視皮層的創(chuàng)傷會損害患者的視力，而且特定位置的創(chuàng)傷會影響患者特定視野區(qū)域的視覺。 在 20 世紀(jì)后期，非創(chuàng)傷性大腦成像技術(shù)，比如功能性磁共振成像（fMRI）開始出現(xiàn)。盡管這類技術(shù)非常有用，但當(dāng)時的非創(chuàng)傷性大腦成像技術(shù)就像模糊的顯微鏡，它們在時間和空間上淡化了神經(jīng)活動的細(xì)節(jié)。從根本上說，功能性磁共振成像的結(jié)果就像一張做了馬賽克處理的高分辨率照片。 研究非人類的動物，我們可以采用創(chuàng)傷性大腦成像技術(shù)。直到*近，神經(jīng)科學(xué)研究的黃金標(biāo)準(zhǔn)一直都是“記錄單個神經(jīng)元”，也就是用很細(xì)的電極監(jiān)控與神經(jīng)元放電有關(guān)的電活動。動作電位是大腦中的電流，科學(xué)家從對它們的直接測量中得到了許多重要的發(fā)現(xiàn)，比如大衛(wèi)·休伯爾（David Hubel）和托斯滕·威塞爾（Torsten Weisel）發(fā)現(xiàn)，視皮層中的神經(jīng)元對特定的視覺特征具有選擇性。然而，一次只觀察一個神經(jīng)元難以達(dá)到管中窺豹的效果。神經(jīng)科學(xué)家拉斐爾·尤斯特（Rafael Yuste）將這比喻為：“通過觀看單個像素塊來理解一檔電視節(jié)目！ 當(dāng)我們寫這本書時，神經(jīng)科學(xué)經(jīng)歷了一場革命。2005 年出現(xiàn)的光遺傳學(xué)技術(shù)使得被測試的神經(jīng)元在活躍的時候能夠發(fā)亮。我們也可以通過激光激活或抑制神經(jīng)元，而多電極記錄技術(shù)的應(yīng)用使得我們終于可以同時記錄成百上千個神經(jīng)元的活動。新型顯微鏡能夠讓我們記錄下透明活體魚的幾乎每個神經(jīng)元的活動。這讓我們有史以來首次有望從基本構(gòu)成的層面上觀察到大腦。 然而，三個基本事實使得厘清大腦比弄懂其他生物系統(tǒng)更難。**，神經(jīng)元的數(shù)量龐大。即使在蒼蠅或幼小斑馬魚的大腦中也存在著 10 萬個神經(jīng)元。人類大腦中的神經(jīng)元數(shù)量約 860 億個。除此之外，“神經(jīng)元”這個詞會讓人以為大腦細(xì)胞只有一種，但其實它們的種類達(dá)到了幾百甚至更多。每一種神經(jīng)元都具有獨特的物理特性、電特征，很可能還有著獨特的計算功能。第二，我們還沒有發(fā)現(xiàn)支配大腦這個復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)的組織原則。例如，我們不知道大腦是否會運(yùn)用像計算機(jī)普遍使用的美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼（ASCII）這樣系統(tǒng)化的編碼方法來編碼詞句。對于大腦如何儲存記憶和排序，我們?nèi)狈煽康闹R基礎(chǔ)。第三，許多人類特有的行為，比如說話、推理和形成復(fù)雜的文化等，沒有類似的簡單動物模型可供研究。 奧巴馬的大腦計劃、歐洲人類大腦工程以及其他相關(guān)的亞洲大規(guī)模計劃，旨在解決大腦研究中的一些難題。我們可以合理地期待，未來 10 年將會出現(xiàn)大量新數(shù)據(jù)，它們的精細(xì)程度前所未有。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)來自動物，也有一些來自人類。不過，這些新數(shù)據(jù)也將引發(fā)新的問題。比如，研究者怎么才能使用如此大量的數(shù)據(jù)？我們又將如何推導(dǎo)出一般原理呢？ 就此而言，收集的這些數(shù)據(jù)是否足夠多？我們?nèi)绾螌?shù)據(jù)分析的規(guī)模擴(kuò)大到太字節(jié)？如何搭建起數(shù)據(jù)和深刻發(fā)現(xiàn)之間的橋梁？我們認(rèn)為，科學(xué)家必須找出主要的關(guān)注點。大腦不是筆記本電腦，但我們可以假設(shè)它是某種類型的信息處理器，從周邊世界獲取并輸入信息，然后將信息轉(zhuǎn)化為大腦可以接收的模式，轉(zhuǎn)化為對大腦運(yùn)動系統(tǒng)的指令，以此控制我們的身體與聲音。盡管許多神經(jīng)科學(xué)家想當(dāng)然地認(rèn)為大腦的主要加工過程是某種形式的計算，但所有的神經(jīng)科學(xué)家都贊同，我們尚未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)計算*基本的特性。我們希望神經(jīng)計算能夠為描述大腦活動提供統(tǒng)一的語言，尤其是當(dāng)理論科學(xué)家和實驗科學(xué)家的研究越來越靠攏時。 大腦結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，我們無法保證人類很快就能搞清楚大腦，但我們有理由滿懷希望。這本由神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域先鋒的智慧匯集而成的書代表了目前*有可能的猜測。它預(yù)測了神經(jīng)科學(xué)未來的發(fā)展，告訴我們可能有什么發(fā)現(xiàn)以及如何去發(fā)現(xiàn)。 本書也承認(rèn)，在前進(jìn)的道路上，我們可能會躊躇不前，也可能會跌跌撞撞。即使這本書能夠為讀者指引神經(jīng)科學(xué)的未來，它也不是能準(zhǔn)確預(yù)測未來的水晶球，它更像是一個時間膠囊。對科學(xué)家、政策制定者和大眾來說，10 年之后再來回顧這些文章會是很有趣的事情，正如一位同儕所說，“屆時可以重新評估這些科學(xué)主張、科學(xué)抱負(fù)，以及研究方法，據(jù)此調(diào)整下一代神經(jīng)科學(xué)家努力的目標(biāo)”。我們對此無比贊同。

哪些神經(jīng)科學(xué)新發(fā)現(xiàn)即將改變世界 作者簡介

蓋瑞·馬庫斯 Gary Marcus l 知名科學(xué)家、暢銷書作家和企業(yè)家，紐約大學(xué)心理學(xué)及神經(jīng)科學(xué)榮譽(yù)教授，著有《如何創(chuàng)造可信的AI》《亂亂腦》。 l 23歲即從麻省理工學(xué)院博士畢業(yè)，師從心理學(xué)大師史蒂芬·平克。研究方向廣泛，涉及神經(jīng)科學(xué)、遺傳學(xué)、語言學(xué)、進(jìn)化心理學(xué)、人工智能、人類與動物行為等多個領(lǐng)域。多篇研究論文發(fā)表于《科學(xué)》《自然》等知名期刊。 l 人工智能公司Robust. AI創(chuàng)始人兼CEO，曾擔(dān)任優(yōu)步人工智能實驗負(fù)責(zé)人。 杰里米·弗里曼 Jeremy Freeman l 知名計算生物學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家，曾就職于霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所。

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