前言

你的誕生，始于一個蝌蚪狀的細胞找到人類卵子的乳白邊緣并鉆了進去。受精卵，也就是胚胎，著床后分裂為兩個細胞。就這樣二生四、四生八……直到造就奇跡：細胞變得彼此不同，開始扮演不同的角色。

一些細胞被運送到前線，變成皮膚。一些細胞開始制造讓你感到困倦、饑餓或緊張的激素。還有一些細胞變成了可以控制骨骼生長的肌肉細胞。

這時，決定你的個性、使你與眾不同的器官還只是一層產(chǎn)生于胚胎、鉛筆尖大小的細胞。在早期發(fā)育的短短幾天里，這層細胞將卷成一個長筒的形狀，一端延展形成你的脊髓，另一端成長為你今天用來閱讀這本書的大腦。

就在你的眼睛上方，發(fā)育出了幫助你控制沖動的神經(jīng)元。大腦兩側(cè)的神經(jīng)元學(xué)會了理解語言和音樂。近頭頂處的神經(jīng)元變成了算術(shù)和判斷的專家。在它下面，還有一組神經(jīng)元負責(zé)整理眼球后部發(fā)出的視覺信息。

然而——

瞧！你擁有了人類所知的最復(fù)雜的機器。你的大腦包含超過860億個神經(jīng)元，超過地球上任何其他動物的大腦[1]。它的大小在靈長類動物中獨占鰲頭，存儲的數(shù)據(jù)比最先進的智能手機還多。人類大腦的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，所以要到我們25歲左右才能發(fā)育完全。

人類大腦有一個致命的弱點。維持大腦運行的分子也能改變我們的人格、破壞我們的思考能力。我們的性格、記憶和與現(xiàn)實的關(guān)系都可能被那些比我們的大腦小無數(shù)倍的分子破壞。幾千年來，游擊戰(zhàn)的故事一直讓人類著迷，但很少有人意識到，我們的大腦每天都在打游擊戰(zhàn)。我們永遠活在危險的邊緣，時刻與能摧毀我們思想的分子斗爭。

“分子”是一個令人生畏但意思簡單的詞語：原子結(jié)合在一起就是分子。你可能對原子很熟悉，比如氧原子、碳原子和氫原子。當(dāng)原子結(jié)合在一起時，我們就將其形成的結(jié)構(gòu)稱為分子。

一個水分子中含有兩個氫原子和一個氧原子，因此被稱為H2O。硫胺素——本書中另一個重要的分子——也是由氫原子和氧原子組成的，但還含有碳原子和氮原子。DNA（脫氧核糖核酸）是一個巨大的線狀分子，由與硫胺素相同的原子加磷原子組成。

所有這些分子都很小，你無法用傳統(tǒng)的顯微鏡看到它們。一杯水含有1 0008個水分子，超過世界人口的1萬億倍。一粒沙子所含的分子數(shù)量比地球上所有昆蟲的數(shù)量還多。即使人體內(nèi)最大的分子，也就是DNA，也小到不可思議，科學(xué)家只有使用專門的顯微鏡才能觀察到它們的結(jié)構(gòu)，而且直到2012年才做到這一點[2]。

但分子的大小與它們對大腦的影響無關(guān)。本書描述的正是這些分子里的“惡棍”，它們比大腦小無數(shù)倍，卻能靈活地“劫持”大腦的功能?？茖W(xué)家已經(jīng)寫了許多關(guān)于這些分子的書，但我更喜歡把它們想象成突變體、叛逆體、入侵體和逃逸體。

突變體是改變了序列的DNA。如果你把DNA看作一個巨大的三維計算機代碼，那突變體就是導(dǎo)致程序自毀的小漏洞。正如你將在本書前幾章中所看到的那樣，突變體會造成致命的遺傳性認(rèn)知障礙——多虧了在神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域的一些重要發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在基本上能擺脫這些障礙了。

叛逆體是畸變的蛋白質(zhì)。在正常情況下，蛋白質(zhì)是非常能干的分子，能夠執(zhí)行DNA發(fā)出的指令。如果我們?nèi)耘f把DNA想象成計算機代碼，那么蛋白質(zhì)就是賦予代碼生命的人和基礎(chǔ)設(shè)施，好比按照由算法決定的時間表操控火車的指揮員。但蛋白質(zhì)也會背叛我們，瞄準(zhǔn)我們的大腦，快速、猛烈地實施破壞。叛逆的蛋白質(zhì)會讓我們產(chǎn)生幻覺，突然爆發(fā)怒火，甚至陷入可怕的精神錯亂——你將在本書的第二部分了解這些。

最后，還有一種小分子，它們比DNA和蛋白質(zhì)小很多，能在不受歡迎的情況下入侵大腦，或者在被需要的時候逃之夭夭?；氐交疖嚨念惐壬蟻恚憧梢园堰@些小分子想象成攔在鐵軌上的障礙物（入侵體）或者啟動火車所需的燃料（逃逸體）。在本書的最后幾章，你將發(fā)現(xiàn)這些微小的入侵體和逃逸體會使我們發(fā)怒，撒謊成性，并逐漸陷入一種潛在的、異常的混亂狀態(tài)。

下文將探討的反?，F(xiàn)象不只是科學(xué)層面的特點和難題。本書中的故事講述了當(dāng)今認(rèn)知神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域最前沿的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)。通過研究“劫持”大腦的分子，我們可以探尋未來治療阿爾茨海默病等常見大腦疾病的方法。

癌癥治療在過去的25年里經(jīng)歷了一場革命，因為研究人員已經(jīng)確定了腫瘤疾病的分子原因，并設(shè)計出了分子治療方案。同樣，分子神經(jīng)學(xué)也是解決持續(xù)困擾人類大腦的常見認(rèn)知疾病的“錦囊妙計”。研究人員解開了后文提到的謎團，為神經(jīng)學(xué)走向腫瘤學(xué)奠定了基礎(chǔ)。這些科學(xué)家和醫(yī)生雖然有時很古怪，且經(jīng)常受到批評，但正是他們對科學(xué)研究的不懈追求，才使認(rèn)知神經(jīng)學(xué)發(fā)展到今天的水平，并將在分子層面實現(xiàn)突破。

· · ·

我自己對分子的熱愛始于大學(xué)時期。那時，我還在笨手笨腳地使用移液管和試管，試圖了解細菌如何生成盔甲，使自己免受抗生素傷害。我在一個繁忙的實驗室工作，那里放著成排的黑色臺面研究桌。每個學(xué)生都被分配了一張木桌子，每張桌子上都擺滿了科學(xué)論文、教科書和可降解咖啡杯。只有貼在軟木板上的家庭照片才能讓人想起外面的世界。

我們團隊因?qū)ξ⒂^小世界的好奇而存在。在房間的一個角落，一位風(fēng)趣的、來自皇后區(qū)的女士發(fā)現(xiàn)了特殊的分子是如何幫助細菌分裂成兩半而不會造成爆炸的[3]；在另一個角落，一位羞澀而執(zhí)著的女士在試管中再造了一個絢麗的分子復(fù)合體[4]；隔著幾張桌子，一位來自新加坡的年輕父親發(fā)現(xiàn)了細菌是如何制造一種分子，使它們對抗生素更有抵抗力的[5]。

后來我上了醫(yī)學(xué)院，接受了神經(jīng)學(xué)方面的培訓(xùn)，成了一名專門研究和治療癡呆的醫(yī)生，同時，我對阿爾茨海默病和其他類型的癡呆可以改變一個人的性格感到震驚和著迷。如今，我大部分時間都在看著我的患者慢慢消失，而他們的伴侶、孩子和父母只能痛苦地旁觀。有些患者會看見不存在的人和動物，我和他們進行了交談。他們在半夜醒來時會問自己的伴侶：“為什么那個男人坐在我們的床尾？”或者“為什么那只兔子盯著你看？”我采訪過一些夫妻，他們恩愛了幾十年，但一方會因為患病而出軌或在公共場合裸露身體。很多時候，我只能帶領(lǐng)他們走向虛無。

就像一艘慢慢下沉的船，有時患者的真實人格也會如泡泡般冒出水面，展現(xiàn)出對生活的渴望。一名看護曾描述說，患者在聽到外孫（女）出生時充滿喜悅，可轉(zhuǎn)眼就忘記了這個與自己血脈相連的孩子。患者的伴侶也說，偶爾對方會突然給予自己理解和關(guān)懷——意想不到的轉(zhuǎn)變，照顧者短暫地變成了被照顧者。然而最終，我的許多患者就這么走了，死于阿爾茨海默病和其他認(rèn)知疾病，而這些疾病都是由我們尚不知道該如何戰(zhàn)勝的破壞性分子引起的。

我每天都沉浸在令人傷心的現(xiàn)實細節(jié)中，但單分子在我目前工作中的重要性與我在基礎(chǔ)科學(xué)實驗室度過的時光一樣深遠。我的大多數(shù)患者之所以不能治愈，正是因為我們沒有相應(yīng)的分子療法。在治療最常見的認(rèn)知疾病方面，我們?nèi)〉玫某煽冞€比不上25年前的癌癥醫(yī)生為患者所做的。

本書講述了患者的故事，他們的生活被突變體、叛逆體、入侵體和逃逸體顛覆；本書也描繪了科學(xué)家和醫(yī)生的成功與失敗，他們致力于解開“劫持”大腦的分子的秘密。這些故事與混亂——性情大變、失憶、死亡，以及其間的痛苦與折磨——有關(guān)，闡明了神經(jīng)學(xué)家已然了解、故事中的人開始了解的一件事：我們每個人與瘋狂之間，只有一個分子的距離。

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[1]Suzana Herculano-Houzel, “The Remark-able, Yet Not Extraordinary, Human Brain as a Scaled-up Primate Brain and Its Associated Cost,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109,Supplement 1(2012):10661-68.

[2]Francesco Gentile, Manola Moretti, Tania Limongi, Andrea Falqui, Giovanni Bertoni, Alice Scarpellini, Stefania Santoriello, Luca Maragliano, Remo Proietti Zaccaria, and Enzo di Fabrizio,“Direct Imaging of DNA Fibers:The Visage of Double Helix,”Nano Letters 12(2012):6453-58.

[3]Tania J. Lupoli, Tohru Taniguchi, Tsung- Shing Wang, Deborah L. Perlstein, Suzanne Walker, and Daniel E. Kahne, “Studying a Cell Division Amidase Using Defined Peptidoglycan Substrates,”Journal of the American Chemical Society 131,no.51(2009):18230-31.

[4]Christine L. Hagan, Seokhee Kim, and Daniel Kahne, “Reconstitution of Outer Membrane Protein Assembly from Purified Components,”Science 328,no.5980(2010):890-92.

[5]Shu-Sin Chng, Mingyu Xue, Ronald A. Garner, Hiroshi Kadokura, Dana Boyd, Jonathan Beckwith, and Daniel Kahne, “Disulfide Rearrangement Triggered by Translocon Assembly Controls Lipopolysaccharide Export,”Science 337,no.6102(2012):1665-68.