腦科學(xué)的發(fā)展歷程分為四個階段
發(fā)布日期:2021-06-4
人類對腦科學(xué)的研究可追溯到文藝復(fù)興時期,距今已有500多年的歷史,但時至今日,腦科學(xué)仍然是科學(xué)研究領(lǐng)域最難攻克的堡壘之一,被譽(yù)為生命科學(xué)的“疆域”。
腦科學(xué)的發(fā)展歷程可劃分為啟蒙階段、萌芽階段、開拓階段、大發(fā)展階段。
1. 啟蒙階段(16世紀(jì)之前)
在長達(dá)數(shù)千年的人類歷史中,人們把一切精神活動都?xì)w于“心”的功能,在對腦的認(rèn)知上是“心腦”一體的。早在古希臘時期,醫(yī)生阿爾克邁翁(Alcmaeon)發(fā)現(xiàn)眼睛后部與大腦相連,從而發(fā)現(xiàn)了視神經(jīng),但其對腦的認(rèn)識仍以主觀想象為主。另一位醫(yī)生希波克拉底認(rèn)為,人的情緒和感覺均源自于腦,大腦是人類神智的載體。與希波克拉底相反,亞里士多德則認(rèn)為神智在心而不在腦。此后,關(guān)于神智、靈魂、精神及元?dú)獾臓幷撻L達(dá)數(shù)世紀(jì)之久,人們對腦的認(rèn)知一直停留在感性層面。
2. 萌芽階段(16世紀(jì)初至19世紀(jì)初)
文藝復(fù)興時期,達(dá)·芬奇(L.da
Vinci,1452~1519)通過人體解剖繪制出了大腦的4個腦室。1543年,維薩留斯(A.Vesalius,1514~1564)編著出版的《人體構(gòu)造》對腦室進(jìn)行了完整的描述。1664年,英國醫(yī)師托馬斯·威利斯(Thomas
Willis,1621~1675)出版《腦的解剖學(xué),兼述神經(jīng)及其功能》,其中插圖與現(xiàn)在神經(jīng)解剖學(xué)教科書上的解剖結(jié)構(gòu)圖基本相同。
進(jìn)入18世紀(jì),生理學(xué)研究方法被應(yīng)用到腦科學(xué)研究中。腦的興奮性與肌肉反應(yīng)之間的關(guān)系、信息傳遞工作原理成為研究熱點(diǎn)。但在蒙昧、迷信的時代環(huán)境下,人們對腦的研究主要還是以零散的、偶然的發(fā)現(xiàn)為主,主動的、有意識的腦科學(xué)研究異常艱難,科學(xué)成果自然也寥若晨星。
3. 開拓階段(19世紀(jì)初至20世紀(jì)60年代)
19世紀(jì),腦科學(xué)進(jìn)入快速發(fā)展階段,取得了一系列開拓性成就,如生物電的發(fā)現(xiàn)、神經(jīng)元學(xué)說的創(chuàng)立、腦功能的定位、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說的創(chuàng)立等。
20世紀(jì)前后,人們對腦功能的研究取得突破性進(jìn)展,尤其是乙酰膽堿的發(fā)現(xiàn),加快了腦信息傳遞機(jī)理研究的進(jìn)程。英國分子生物學(xué)家查爾斯·斯科特·謝靈頓(Charles
Scott Sherrington)將神經(jīng)元之間的結(jié)構(gòu)命名為“突觸”,認(rèn)為突觸是神經(jīng)元之間信息溝通的“橋梁”。隨后,約翰·艾克爾斯(John
Eccle)與理查德·克里德(Richard Stephen Creed)證實(shí)了抑制性突觸的存在。
20世紀(jì)50年代至60年代,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大腦皮層內(nèi)和皮層下的邊緣系統(tǒng),組成了一個復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),來控制情緒的生成和表達(dá),以及情緒記憶的形成、存貯和提取,從而建立起了相對完整的腦功能圖譜。
4. 大發(fā)展階段(20世紀(jì)60年代至今)
20世紀(jì)60年代,腦科學(xué)正式成為一門獨(dú)立學(xué)科,其研究范圍幾乎涉及到生命科學(xué)的所有領(lǐng)域。例如,1961年,貝克西(Békésy, Georg
von)因發(fā)現(xiàn)耳蝸內(nèi)部刺激的物理機(jī)制而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎;1970年和1977年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎分別頒給了腦信息傳遞功能與情緒產(chǎn)生機(jī)理的發(fā)現(xiàn)者和研究者,他們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元之間并不直接接觸,而是以電脈沖的方式進(jìn)行信息傳遞。
20世紀(jì)80年代至90年代,腦科學(xué)在微觀領(lǐng)域的細(xì)胞分子學(xué)研究、宏觀領(lǐng)域的大腦皮層功能研究成就卓然。1981年,美國科學(xué)家斯佩里(Roger
W.Sperry)因證明大腦左右兩半球的功能存在顯著差異而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎;1986年,意大利科學(xué)家利瓦伊·蒙塔爾奇尼(Rita Levi
Montalcini)因發(fā)現(xiàn)神經(jīng)生長因子而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎;1991年,德國科學(xué)家內(nèi)爾(Erwin
Neher)因發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)離子通道、研發(fā)膜片鉗技術(shù)而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,其在神經(jīng)突觸傳遞和可塑性領(lǐng)域也非常權(quán)威。
此外,腦科學(xué)在視覺、聽覺、嗅覺、腦損傷等方面的研究,以及在學(xué)習(xí)、記憶、語言、睡眠、覺醒等高級功能方面的研究,也取得較大進(jìn)展。其中,瑞典科學(xué)家維瑟爾(Torsten
N.Wiese)與美國科學(xué)家休伯爾(David H.Hubel)因闡明視覺系統(tǒng)形成的機(jī)理而共同獲得1981年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
進(jìn)入21世紀(jì),腦科學(xué)研究呈現(xiàn)百花齊放、百家爭鳴的局面。科學(xué)家們不但揭開了五覺(視覺、嗅覺、味覺、聽覺、感覺)的工作原理、腦信息傳遞和優(yōu)化處理的機(jī)制,揭示出精神疾病(如抑郁癥、帕金森癥、癲癇等)的產(chǎn)生機(jī)理,還成功繪制出大腦的動態(tài)發(fā)育藍(lán)圖,破譯了人類大腦的兩個組織軸,以及腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境的動態(tài)機(jī)制等。
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