脑是生物亿万年进化到一定阶段才出现的产物, 是宇宙中已知的最复杂、最精细的体系。脑的发达程度是区别动物进化程度的主要标志。人类正因为有了无与伦比发达的大脑, 才成为主宰世界的万物之灵。大脑的结构和功能始终是自然科学研究中最具挑战的课题。近代自然科学发展的趋势预示21 世纪的自然科学重心将在生命科学。脑科学和基因工程将是21 世纪生命科学研究的两个最重要领域, 也是两个飞速发展的前沿科学。分子生物学的奠基人之一, 诺贝尔奖获得者沃森宣称“20 世纪是基因的世纪, 21 世纪是脑的世纪”。国际脑研究组织( International Brain Research Organization, IBRO) 把21 世纪作为“脑的世纪”。诺贝尔奖获得者J. C. Eccles 曾经预言, 世界上将会有越来越多的伟大的科学家来研究脑。Barul Benacerraf( 美国免疫学家, 1980 年诺贝尔奖获得者) 在“致21 世纪的中国青少年”的文章中深情地说:“如果我有机会获得另一次生命, 作为21 世纪的科学家, 我一定研究大脑, 探索意识、推理、逻辑和记忆的机理, 并且力图掌握这个经过进化的奇妙‘机器’是怎样研究自己、怎样理解世界与现实的。这是最后的挑战, 就看你们敢不敢为之投入自己的生命, 为人类的光荣和利益解决这些问题。”( 《厚望与期待》, 科普出版社, 2001 年) 新千年的第一个诺贝尔生理学或医学奖授给了在脑研究方面作出贡献的科学家, 这为21 世纪———“脑的世纪”的到来开辟了非常好的开端。面对即将深入发展的脑科学, 我们信心倍增, 但又感到任重道远。教育为本, 科技兴国就是脑力兴国。为了富国强民, 必须加强对脑的研究, 更好的了解脑、保护脑和开发脑。
脑科学是一门实验性科学, 有关脑的结构和功能、发育和可塑性等的内容和结论都是来自于实体的观测和实验研究。脑科学的发展依赖于研究方法学的进步和创新性的思维。美国生物化学家Paul Berg ( 1980 年诺贝尔奖获得者) 在“致21 世纪的中国青少年”的文章中介绍自己成为一个科学家的体会: “进入高等学府后, 老师鼓励我们提出我们和他们知识和经验之外的问题, 思考那些我们找不到答案的事情。后来, 我成为课外科学俱乐部的成员, 这里要求我通过实验解决某些与自然界有关的问题。开始是重复已经做过的实验, 随后就要求我设计新的实验方法解决我自己提出的难题。这是极富挑战性的。在任何时候, 创新性的思维都是最宝贵的。也许正是这些早期的经历, 激发了我探索未知世界并找出答案的欲望。”如果没有Golgi 染色法, Cajal 就不可能建立“神经元学说”; 没有微电极技术, 就不能认识脑细胞的电生理学特性; 没有膜片钳技术, 就开拓不了离子通道的研究; 没有无创伤的脑成像技术, 对人脑认知机能的研究就无法进行。随着方法学的建立和革新, 人们对脑科学的认识一步步提高, 不断地从模糊走向清楚, 从错误走向正确。请读者在学习本书时不但要掌握基本的结论和规律, 更重要的是要注意这些问题和规律的提出和产生过程, 特别是实验方法的建立和研究思想的发展以及它们可能存在的局限性。虽然脑科学的研究和知识已积累了数百年, 如果从Cajal 建立“神经元学说”算起, 现代脑科学的研究已有100 年了, 但我们对脑的结构和功能的认识尚很不完全, 很不清楚。可以说,对脑的高级功能的认识现在才刚刚开始。所以, 这也正是脑科学的迷人之处。脑科学发展到今天, 尽管仍然需要, 并且一定会有一些杰出的科学家起带头作用, 但是, 推动脑科学进步的已经不可能仅仅是几个学者和研究室了。它需要整个科技界的合作, 需要神经科学家群体的努力。所以, 希望读者和学生接受它的挑战, 加入研究脑科学的队伍中来, 并有所作为。
