关键词：神经科学；发展；21世纪
摘 要 ：对21世纪神经科学的发展，如神经科学内涵的扩充，分子生物学向神经科学领域渗透，脑研究可能取得进展，神经系统的发生机制将被澄清等几个方面进行了初步探讨.
分类号 ：Q 426 文献标识码 ：A
文章编号 ：1003-4706(2000)01-0001-04
Neuroscience in Twenty～ first Centrury
FENG Zhong～tang
(Department of Neurosurgery，the First Affiliated Hospital of Kunming Medical College，Kunming 650031)
Abstract ：The information on the development of neuroscience in twenty～one Century will be primarily introduced in this paper. The reviewinvolves in the scope of neuroscience，molecularbiology and the trends of brain research and the mechnism of devolpment of nervous system.And some related questions will be primarily discussed.
Key words ： Neuroscience；Development；Twenty～one centrury▲
神经科学[1] (Neuroscience)作为一门与神经系统有关的自然学科至今已为神经科学工作者们所熟知.近年，随着科学技术的迅猛发展和各学科从单一向多层次多元化方向的转变以及各学科间的相互渗透，神经科学的内涵和外延正日益扩大.尽管神经科学的主要目的是了解细胞、分子水平、细胞与细胞之间的变化过程以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用.但是，现今的神经科学已经不是一门单一学科而是一种多学科性的跨学科基本理论研究.本文主要对21世纪神经科学的发展动态作一简介并对相关问题进行初步探讨.
1 神经科学内涵的扩充
神经科学最初是指与神经系统有关的知识的总和.多年来，无数的科学家正为神经科学的发展而努力着.在众多实验积累的基础上，我们已经知道，神经系统是主宰其它系统(消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、循环系统、感觉系统和内分泌系统)的中心.目前，尽管对神经系统的结构和生理功能已有一些了解，但不少问题特别是中枢神经系统的生理、病理、甚或损伤修复等相关问题均还有待进一步深入研究，且随着人类发展和科学技术进步，神经科学的内涵也日益扩大.由于神经科学的最终目的在于了解人类大脑皮质的结构、功能以及人类行为和心理活动的物质基础，而其意义在于为增进人类感觉与运动、学习与记忆的动力以及为提高神经系统疾患的预防、治疗服务.因而，从这个意义上讲，神经科学并不是一门所谓的纯理论学科，而是一门具有实践性的综合学科[2～6] .笔者以为，探讨神经系统基本结构的神经解剖学是神经科学的主要基石.在此基础上，探讨神经系统的生理、生化、药理、病理等特征，从而蕴育而生神经生理、生化、药理、病理等多门学科.事实上，现代的神经科学至少已经包括了神经解剖学、神经生理学、神经药理学、神经毒理学、神经病学、神经外科学、神经内科学以及神经生物学等多门学科.而在下个世纪，神经分子生物学又可能将成为神经科学领域的新型核心学科.
2 分子生物学向神经科学领域渗透
如今，分子生物技术的发展已使基因克隆成为事实.克隆羊“多利”的产生就是例子.不难预料，分子生物学的渗入将使神经分子生物学成为下个世纪神经科学领域的核心学科.特别是分子生物技术手段在神经科学领域的应用不仅使我们可望进一步探讨神经系统，特别是高级中枢神经系统的结构及其功能，同时，也给神经系统损伤修复的治疗带来了新的希望.
至今，对神经系统的结构是有了一些认识，但仍有不少工作等着我们去做.特别是对人类高度发达的大脑来说，现有的认识显然是不够的.正如美国神经科学学会主席Reis博士(1986年)所言：“尽管经过几个世纪的研究，我们对脑健康时是怎样工作的，而在病理时又是怎样减弱的了解，真是少得可怜.神经科学的发展还有许多事要做”.然而，无可否认，在过去的一个世纪中，我们对各脑区的结构和功能已有了一定的了解.特别是发现神经冲动的传导是通过神经元胞体发出，由神经突起传递来实现.这使我们找到了以神经突起相互连接，以神经元相互整合协调的网络结构的物质基础.但是，正象WHO对健康的定义所述：“当人类进入到相对高度文明的时候，人类健康的标准已经不仅仅极限于自体健康而应包含心理健康的因素了.”而这时，精神病学家们也希望引导人们从满足温饱开始重视自身的精神卫生了.但是，神经科学家们以为，无论心理还是精神都离不开其物质基础.因此，我们更关心的问题是如何澄清神经系统的结构以及与其功能的联系.特别是，怎样从神经元的局部活动找到其与思维现象的连接点等问题仍是悬而未决.现今，我们虽然知道神经元在某些区域组合可发挥某些功能，但所了解的范围也只局限于冲动的传导，细胞电位的变化及某些蛋白和mRNA水平的改变等.对进一步在分子水平讨论分子事件的发展，我们则知之不多.但今后将分子生物学技术进一步应用于神经科学研究，有可能对了解神经系统，特别是人脑结构的分子基础提供重要手段，进而可能找到某些依据以探讨其生理功能.不难预料，21世纪分子神经生物学及其技术的发展会给神经科学的发展带来一个难得的撩拨人心的良机，即神经科学家们和哲学家们有可能解决几个世纪尚未解决的问题—人脑及思维的奥秘.
3 脑研究可能取得进展
人脑是一个高度复杂的结构，对其研究仍有待深入.特别是从脑的结构去解释思维的形成过程尚有不少疑点.在脑科学一书中，有人用模糊论(混沌学)来解释意识的产生[7] .而哲学家们提出意识是物质的产物和反应，但亦难澄清意识怎样来源于物质.神经科学家们则意欲以神经系统的结构为基础寻找其与意识的连接点，即弄清神经元如何放电、整合，或者某些分子事件如何改变进而如何将这些信息转变成一种意象性思维.在21世纪，人脑智能开发工作可能取得长足进步.这是因为它有两个立足点：一是人类社会在进步，物质文明将极大丰富.因而，从人脑接受信息量来讲，通过视觉、听觉等系统获得的形象及声像知识会较现在广泛得多，其在脑区所留下的刺激和反应也就会更深刻和广泛；二是分子生物技术的迅猛发展可能使科学家们进一步澄清脑细胞内的诸多分子事件，从而可望获得一些更重要的信息以利脑资源在功能上的开发.
4 神经系统的发生机制将被澄清
目前，我们已了解到在神经系统发育中存在促进发育的神经营养因子和诱导死亡的死亡因子.而且，一些因子已被用于某些实验过程.研究发现，在神经系统发育中某些神经营养因子，如神经生长因子(nervegrowth futor，NGF)，脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)，神经营养因子-3(neurotrophin-3,NT-3)等起着重要作用[8～13] .但至今我们仍不清楚神经元间的相互作用机制及神经突起准确到达其靶点的分子机制.然而，在21世纪，有可能找到数种神经元的分化因子和死亡基因并鉴定出神经突起准确到达其靶点的分子机制.如果澄清遗传信息和非遗传信息即环境因素的相互作用关系，那么一旦阐明神经发育的内在机制，将可望利用脑内或脊髓移植治疗帕金森病、老年痴呆和截瘫等并可望获得成功.
可以想象，利用分子生物技术手段如转基因技术、同源重组技术等有可能使对神经系统发育的机制研究取得戏剧性变化.不难预料，脑科学对感知、运动调控、情绪、记忆和语言等高级神经活动的过程即信号的产生、传导、突触传递等研究在21世纪会取得进展.而通过基因表达及其与行为的相互作用使短期记忆转为长期记忆的研究也会取得突破.此外，视色素基因的去除及对光感受器换能过程中的cGMP作用机理分析及物理光学成象知识的应用有可能使视神经解剖回路，化学回路及在脑区成象等溶为一体并进一步扩展到大脑皮层水平.这些结果将有可能使科学家们获得视觉成象的总体知识.
5 中枢神经系统损伤修复治疗可望成功
自从1958年Liu和Chmbers首先证实中枢神经系统(central nervous system，CNS)有可塑性(即当某些神经系统受损后，其临近完好的神经系统可通过侧枝出芽长入损伤区以代偿因损伤而溃变的神经终末)以来，大量的研究已相继显示成年哺乳动物在解剖结构和生理功能上具有可塑性.这使学者们看到了中枢神经再生的一线希望.
至今，国外不少学者亦在为解决这一问题而不停地努力着.本室在最近的研究中，亦试图通过基因克隆表达神经营养因子结合中医中药、针灸以及基因导入损伤区域等手段来探寻中枢神经系统如脊髓损伤修复的机制和治疗效果.我们相信，在不久的将来，损伤轴突再生的问题亦有可能得到解决.特别是通过重组基因DNA技术寻找到促进神经损伤修复的基因有可能使中枢神经系统轴突再生取得突破.而今，神经科学家们已经发现海豚舞蹈症的基因定位于第4号染色体短臂上，肌强直、萎缩基因和神经纤维瘤基因分别定位于第19号和17号染色体上，老年性痴呆基因定位于第21号染色体上.所以，一旦这些产生疾病的基因被定位，那么用反义基因治疗或设计其它新的治疗手段就不遥远了.在21世纪，科学家们有望勾画出人类基因谱的蓝图并确定与一些中枢神经系统疾病有关基因的大小及位置，进而利用基因治疗使某些中枢神经系统疾病治愈是可能的.
6 结束语
神经科学的发展已经历了一个漫长而艰辛的历程.回首往事，从上个世纪70年代至本世纪30年代，先是神经网络学说(神经细胞之间是通过原生质联系的)和神经元学说(神经细胞之间是通过神经突起联系的)的论战，随后是化学传递学说和电传递学说的论战，至后来的神经递质、激素、受体学说的建立及认识深入，以及近年对脑功能感觉信息加工、学习记忆、感觉运动调控的关系研究又取得进展.我们不能否认神经科学的发展是在斗争中前进的曲折过程.如今，无数前辈已用他们艰辛的劳动酿造了今天神经科学发展的勃勃生机.我们坚信，21世纪的神经科学事业的发展亦更会生机盎然.而科学事业的发展需要数代人的共同努力.我们期望青年科学工作者们能够携手共进，严谨求实，探索创新，为我国乃至世界神经科学的发展勇于开拓，不怕困难，去做出应有的贡献.■
基金项目 ：云南省自然科学基金资助(97C011R)
作者简介 ：冯忠堂(1944～)，男，云南人，教授，硕士生导师.从事中枢神经损伤修复方面的研究.
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收稿日期： 1999-11-13
, http://www.100md.com