生命之始

几个世纪以来，大脑及其工作原理一直是人们好奇和研究的对象。虽然我们比以前更了解大脑，但这一器官仍然保留着许多奥秘。人类大脑的*大奥秘之一，就是大脑*初的形成方式——从受精到分娩，大脑是如何在子宫内发育和形成的。在20世纪70年代中期，当我作为一名年轻科学家首次踏足这一领域时，人们对这个问题知之甚少，部分原因归结于这一动态过程难以被观察。但正是从那时起，发育神经生物学这一研究领域开始蓬勃发展。全世界的科学家开始使用比以往更加精密的方法，在发育生物学、进化生物学、遗传学和神经学的边缘地区进行探索，以寻找大脑起源和形成的线索。 因此，在过去的几十年里，人们见证了许多与大脑发育和进化有关的新发现。在本书中，我们将讨论这些可以帮助我们了解婴儿大脑形成的新发现。在描述这些帮助我们了解大脑发育机制的*激动人心和具革命性的实验时，我也将讲解这些实验的动机。此外，我还将说明实验是如何进展的？实验的结果和解释是什么？哪些结果出人意料、哪些解释是错误的？这些实验和我们从中获得的知识如何改变我们对大脑及其发育的看法？本书是一部科学编年史，记录了那些帮助我们了解人脑构建方式的科学历程。 我可以简单地剧透一下，本书的故事从一颗受精卵开始。这颗受精卵将发育成一个胚胎，其中的一组细胞被指定发育成大脑。然后，故事将跟随着这些细胞，它们逐渐发育成了连接大脑的神经元，正如你可能预期的那样，*终形成了一个完整的人脑。大部分故事都与细胞有关，在这一层级中，人们可以更轻松地理解大脑构建过程所涉及的步骤和基本原则。从某种角度来看，我所讲述的这个故事可能读起来有点像神经元的成长传记。本书将讨论这一过程涉及的关键问题：是什么导致这些特定的胚胎细胞发育成大脑细胞？大脑中有多少种细胞？神经元的初始形态和环境对其作为一种神经元和一个细胞个体的特定命运各有什么影响？神经元如何发育出被称为“轴突”和“树突”的线状延伸分？它们如何形成正确的电活性连接，从而将大脑完整无误地连接起来？为什么在我们生命的*初几年，有那么多神经元自然死亡？神经元必须经历什么才能成为大脑中的永久部分？随着时间的推移，这些神经元会发生怎样的变化？尽管这个故事是以极其微小的细胞和分子为舞台，但神经元的成长历程仍然充满戏剧性，本书将带领大家揭开这一微缩世界的面纱。 与大脑发育交织在一起的另一个平行的故事可以追溯到更早的时间——人类大脑进化的故事，换句话说，也就是人类如何获得人脑的故事。这个故事也是从单个细胞开始的，但这些细胞在数十亿年前就已经存在于地球早期的原始生命中。进化和发育的故事有着相同的结局：形成完整的人类大脑。因此，这二者并非独立的线程。例如，在进化发育生物学领域的工作已经发现，许多影响大脑发育步骤的基因和分子通道与驱动人类进化步骤的基因和分子通道是相同的。因此，尽管本书主要集中于大脑的发育故事，我也会从进化的角度来提供更宽广的背景和更深刻的见解。通过大脑发育和进化起源的镜头来观察人类大脑，可以让我们对人类与生俱来的特征有更丰富的认识。 进化而来的人类基因组（人类的“先天天性”）掌握着人脑的基本构建计划，而我们与环境（“后天”）的互动可以影响和指导这一构建过程。相对地，环境的影响往往也会受到个体间遗传差异的影响。先天影响后天，后天影响先天。那些过分看重先天或后天的人往往忽视了另一个重要因素：随机性。随机事件会影响到大脑发育的各个方面。本书中给出的示例强调了基因、环境和幸运女神在大脑的形成过程中扮演的重要角色。