《神經生物學》教科書
前言
神經生物學是有關人類本質的科學，因為其核心是研究腦和神經系統，而人類最有特徵的本質都是腦功能的表現。
神經生物學既古老、又常青。在科學出現之前就有人好奇後來屬於神經生物學研究的問題。神經生物學還最有可能是最後一個永遠伴隨人類的科學領域，因為只要有人腦還在，就會一直對自己好奇，而人腦不在之後的生命，也不會留有任何人類意義的“科學”。很多目前的學科都不存在的將來唯一存留的恐怕很難排除就是神經生物學。
目前，神經生物學還在粗淺階段。從模糊的“靈魂”猜想起，有過各種迷信。也曾經以兩千四百多年前的柏拉圖(Plato，427-347BC)為代表認為思維的器官是腦、而兩千三百年前的亞里士多德(Aristotle，384-322BC)為代表認為思維在心，並長期爭論。從思辨到實證研究間隔了逾千年，達芬奇(Leonardo Da Vinci，1452-1519)在十五世紀、笛卡爾(René Descartes，1596-1650)在十六世紀都思考過神經系統，達芬奇做過實驗、笛卡爾對視覺加工的早期步驟有正確的推論。雖然十六世紀的維薩留斯(Andreas Versalius，1514-1564)對神經系統有很好的解剖分析，但以西班牙的卡哈爾(Santiago Ramón y Cajal，1852-1934)為代表的科學家將神經生物學帶入現代不過百餘年。現在人類瞭解了神經系統的解剖結構、多種細胞形態、不同的化學分子及其部分功能、簡單行為的部分機理。而絕大多數顯而易見的重要問題，如語言、思維，目前知之甚少。可以說其中有些問題，神經生物學的理解還是一竅不通。這既說明我們學科的粗淺，也證明它具有遠大前程：既然明顯的問題都不瞭解，那麼還可能有迄今想不到的問題更待一萬年後的神經生物學研究。相比而言，大多數目前存在的科學，恐怕不一定能夠肯定一萬年後還有懸而未決的問題，不能排除整個學科早已成為過去式的可能性。
神經生物學研究的物件，雖然迄今侷限於一般的生物學內容，但已有對心理和認知的實質研究，也涉及了決策方面的“神經經濟學”。而人腦的產物，從各種人腦支配的活動，從社會科學到自然科學等，都將逐漸成為神經生物學的研究物件。即便是一般容易認為是體力為主導的體育，其神經控制機理不可能不非常重要。而本書第一版寫作過程中，諾貝爾物理獎委員會將兩位計算神經生物學家的研究當成物理學的工作，出人意料地將範圍推廣到超出當時絕大多數正常科學家的想象之外。
神經生物學的歷史告訴我們，腦和神經系統的規律完全沒有超出物理和化學基本規律，所以其研究沒有超自然的內容，無論表面多麼神乎其神，其機理都是可以透過科學研究進行不斷深入的理解。神經生物學需要綜合多個學科的途徑、對交叉研究極為歡迎。遺傳學、生物化學、分子生物學、細胞生物學、發育生物學等等生物學途徑之外，化學和物理等長期用於研究神經生物學問題。物理學有助於神經生物學發現生物電現象、規律和功能。核磁共振成像讓科學可以研究活人的腦功能機理。反過來，伏特(Alessandro Volta，1745-1827)提出對神經纖維上電的理解促進了電池的設計，也就是說對蛙的神經生物學研究促進了人工能源的誕生。神經生物學對於光學成像的需求，推動了成像技術的進步。神經生物學和計算機科學的交叉促進了最新一代人工智慧的誕生。
神經生物學研究迄今仍然是以還原為主。還原論的研究揭示神經衝動的本質是電訊號，嚴格遵循物理化學的能斯特方程式。神經纖維傳導資訊是電活動的擴散，區域性離子通道的開放和關閉導致區域性電流而傳導動作電位。神經細胞之間、神經細胞與下游靶細胞之間資訊傳遞的主要模式是化學分子。神經遞質從一個細胞彌散到下一個神經細胞，作用於後者的表面受體，引起下一個細胞的電位變化，形成新的電位變化，這一“電–化學–電”的過程是腦內訊號傳遞的基本模式。而對它的各種調節和組合，串聯和並聯加工，組成了多彩多姿的思維世界。
神經生物學的綜合研究模式方興未艾，任重道遠。例如，我們理解色覺在視網膜感光細胞上的第一級分子機理，但不理解色覺在腦中的知覺形成機理。我們理解初級運動皮層對外周肌肉的控制，但不理解如何處理思維對於運動的影響。顯然，神經生物學與心理科學、認知科學、統計學、計算機科學、人工智慧等互相交叉、交相輝映，方能相得益彰。顯然需要更有效的方法、更復雜的分析、更多學科交叉、更多的人才，方能有效推進落後於還原論途徑的研究。
迄今有限的神經生物學研究，已經帶來對一些疾病的認識，甚至診斷和治療。例如，理解了交感神經系統支配心血管透過去甲腎上腺素影響心跳血壓，人類才能設計影響其作用的特異藥物，治療高血壓病人，讓數以十億計的病人得以長期生存。對於神經母細胞瘤，已經確定了其突變的基因，可以產前診斷。對於帕金森綜合症，已經明確多巴胺能神經元死亡，用左旋多巴可以有一定治療效果。當然，對於大多數神經和精神疾病、心理異常、認知障礙，包括大多數智力低下、智力超常，我們都還是知之甚少、甚至一無所知。同樣，這意味著我們的學科還有漫長的道路，還需要源源不斷的人才投入。
本書的作者們希望為大學本科的學生們，介紹神經生物學，引起同學們的興趣，初步瞭解神經生物學目前的概貌，理解基本原理，知道迄今研究的基本方法。在這個基礎上，同學們可以因為不同的目標而有進一步的學習。對於應用和臨床，有其他專業書籍。對於神經生物學的專門問題，應該積極閱讀科學文獻。對於未來，回答問題的最佳人選是一代一代的新出現的神經生物學家。
本書的絕大多數內容是國外科學家研究的產物，我們享受的是人類智識的結晶。但是，我國在生活艱苦時代、研究條件很差的時代，有過重要的神經生物學發現。而今天，我國正在經歷很大的變化，出自我國的科學研究越來越走向世界。我們相信，我國的神經生物學研究也將產出供全人類共享的結果，本書將來的再版應該逐漸含有越來越多我國的高質量研究。這樣的前景，不能簡單的因為我們的條件改善、經費和人員投入增加，也不能因為我們追求在讀者眾多的刊物發表越來越多的文章，而是因為越來越多的中國科學家(特別是未來的神經生物學家)對真理的探尋、對自然奧秘的好奇心、對改善人類健康和智力的責任心。在高尚的目標影響下，在平靜的環境中，以紮實、卓越、有趣的工作。那麼就不僅本書的內容將被不斷更新，而是全人類受益於我國的神經生物學研究成果的時代終將到來。
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荷蘭科學家列文胡克觀察腦。
主編 饒毅梅林段樹民
副主編 於翔李曉明薛天