整体性脑功能

整体性脑功能是一个广泛的话题，本文仅选择性地讨论几个问题。

脑功能调制也即整体水平的“神经调制”。在许多神经科学文献中，神经调制与脑功能调制是同义词。调制可以发生于脑的各个层次和所有功能方面。从整体脑功能看，神经调制是指如何调制脑的各种功能活动表现和状态变动。整体脑功能的调制包括：①神经调节功能的调制；②脑状态的调制；③行为的调制；④神智能力（mind faculty）的调制，如知觉等。显然，脑功能调制的基础是神经传导和突触传递，但应该强调指出，还基于神经元的调制。

从整体脑功能看，许多脑功能调制都基于脑内调制系统的活动。这包括通过去甲肾上腺素起作用的脑干-蓝斑（LC）投射系统，它负责介导认知，跟觉醒有关［24］；通过5-羟色胺起作用的脑干-中缝核投射系统，它调制知觉及对情绪反应的评估，甚至还可以影响神经元发育的可塑性［25］；通过乙酰胆碱起作用的脑干-脚桥脑区（pedunculopontine tegmental nucleus，PPTg）、外背侧被盖核（laterodorsal tegmental nucleus，LDTg）、内侧缰区（medial habenula，MHb）、基底前脑（basal forebrain，BF）复合区的投射系统以及中间神经元，它们可以调制多处脑区神经网络对内外刺激的反应［26］；通过多巴胺起作用的中脑黑质及腹侧被盖区（VTA）投射系统，可以调制许多行为，虽然其确切机制仍有待阐明，但已知它可以调节神经元兴奋性、突触传递、神经元整合和可塑性、细胞内蛋白质转运等。因此，多巴胺系统的功能异常可以导致运动障碍，如帕金森病、药物成瘾和许多精神疾病（精神分裂症、强迫症等）［27］。这里提到的去甲肾上腺素、5-羟色胺、乙酰胆碱、多巴胺，它们作用于相应受体，本身并不直接引起神经元膜极化状态的改变，而是通过受调制神经元的兴奋性改变而起到相关作用，所以其作用属于神经元调制作用。

但是，这种整体表现上的神经调制，事实上也包括了神经传递的作用在内。例如，由于脑的激醒状态不同，觉醒-睡眠会受到调制，思想可以变化，这是因为前额叶皮层（PFC）的神经网络受到调制。这里所讲的调制就不仅是神经元调制作用，也包含有兴奋性突触（以谷氨酸为递质）或抑制性突触（以GABA、甘氨酸为递质）传递过程的参与，那么实际上就包括了神经传导和突触传递的过程。所以，凡是通过脑分布系统实现的脑功能，一定包含神经传导和突触传递。所有需要远距离同步的、或先或后同步的神经功能都需要它们，没有比它们更好的候选者。分布系统上的神经元活动需要同步化、捆绑这类机制才能实现脑功能。任何一个神经回路或脑的分布系统的运作，都需要神经细胞的同步活动。

脑内调制系统是参与脑功能调制的主要底物，但对它的详细作用探讨有待深入和具体化。阐明哺乳动物复杂神经回路的“神经调制”依然任重道远。

要想真正了解脑，必须把还原论和整体论结合起来，才有可能既看到整体脑的功能表现，又看到与这个脑功能表现相关的细胞、分子的活动过程。当前的看法为，神经回路研究可能是还原论与整体论之间一个比较好的桥梁。神经回路是神经细胞、分子活动与整体脑活动之间的桥梁，所以科学家们的眼光就投向神经回路。研究神经回路有可能同时研究脑功能的两个方面：一方面是神经回路所负责和联系的脑整体活动表现，这样就看到了脑整体活动表现；另一方面是产生神经回路活动的细胞和分子基础，这样就可能看到与脑整体活动有关的细胞和分子底物。倘若能如此，将会是很有用的［28,29］。

科学家们试图对神经回路与脑功能的关系进行初步分析，但发现问题并不简单。这是因为，虽说做整合性研究的道理是明显的，但具体如何做整合研究并非易事。虽然研究神经回路是一种较好的选择，但具体分析一下神经回路的情况就会知道，有些问题还相当复杂。更何况，我们所希望的神经回路分析，并非一般意义上的理论探讨，而是力图为神经疾病和神智疾病的整体脑活动表现，特别是神智疾病的表现，找出神经回路的基础，以此来推动对疾病的诊断和合理用药。但神智疾病的整体脑活动表现往往牵涉脑的高级功能，而脑高级功能的相关神经回路又往往是复杂的，有的是不清晰的，这是一个很大的困难［28］。

脑功能是通过组成为分布系统的神经回路来实现的，因此分析脑功能调制，离不开分析神经回路。最近对摄食行为神经回路的研究已达到了很高的水平，例如发现摄食行为还可以分成若干“亚”行为（见第17章）。

简单动物神经调制的基础是神经回路的（受）调制（modulation of neural circuit），因为任何一种脑功能总是由一定分布系统的神经回路来实现的。从神经回路水平看，神经调制指调制了神经回路的运作，包括输入、输出和中间环节的变动。如果希望对神经回路进行深入细致的分析，则现在还只能在简单动物的简单神经回路上才能做到［29］。

甲壳类动物的口胃神经节（stomatogastric ganglion，STG）约含有30个神经元，它的心神经节仅含有9个神经元，两者都是相关运动的中枢型式发生回路的组成成分。这两种运动行为都受一系列化学活性物质的调制，而运动行为又可以被精确记录，所以是研究神经回路如何被调制的理想标本［29］。

根据甲壳类动物神经节所做的实验，发现动物运动行为的调制是多种调制作用的整合结果——弥散性投射、激素、局部激素。它们决定了脑的调制性张力［29］。

对简单动物小神经回路的研究结果增强了我们的信心，即把神经元的细胞周围调制看作脑活动的3个基础活动之一是合理和有根据的。弥散性投射可以看作突触部位的溢出或旁分泌，局部激素当然是旁分泌。甲壳类动物的血液循环与人和高等动物有所不同，但它们的共同特征是来自循环液体，来自较远的细胞和组织。

分析脑的分布系统在某一项活动中的作用，其基础之一是每个脑区在分布系统中所起的作用必须是清楚的。逐个脑区的分析是分析脑分布系统的基础，仍然有必要扎实地做好。今天回味1998年Hubel和Wiesel的担心，对我们仍然有借鉴作用。Wiesel和Hubel曾说：“研究领域在走向时髦。今天，细致的、逐个脑区的分析（有人会说，这是步履维艰的）正在黯然失色，而分子水平的、清醒行为水平的研究令人激动。这理应如此，因为研究必须有人来做，如果是他们喜欢的和有兴趣的，他们就会去做。同时，详细地研究组构问题有待于对此感兴趣的人恢复做下去。”［30］

临床上所谓的神经调制，指的就是脑功能调制，往往是指通过电刺激脑或给予某种（某些）药物以改变脑的功能，使之正常化。从临床医学角度看，神经调制的异常可能是引起多种脑疾病的原因。此外，神经调制也可以是一种治疗手段，它“通过发送电刺激或化学物质到体内某个靶部位，以改变神经活动”。所以，神经调制的临床应用原理是：通过调制脑的整体活动，希望能带来有利于病人的效应。