4、大脑多尺度组成部分：听觉系统的示例

大脑多尺度组成部分：听觉系统的示例

1. 什么是大脑“部分”

在考虑用模拟或数字硬件、移植神经组织或包含硬件和生物组织的混合设备替换大脑缺陷部分之前，我们需要明确替换的“部分”是什么，其功能如何，以及它是独立单元还是更大集成系统的组件。目前，神经系统相关结构被硬件替换最成功的例子是人工耳蜗植入。这一技术成功的部分原因可能是耳蜗毛细胞阵列是离散且相对独立的结构，并且我们清楚其功能。不过，人工耳蜗植入成功的最大因素或许是听觉系统的所有神经结构（从外周神经节细胞开始）保持完整，大脑能正常工作。

一旦涉及大脑内部，就难以明确大脑“部分”的构成及其独立功能。实际上，大脑是一个动态集成系统，可根据不同的时间、解剖和功能标准进行细分，每种标准会产生不同的“部分”划分。若要成功替换大脑部分，可能需要将假体部分与其他部分整合，包括合适的神经输入和输出，且替换部分需具备适应性，能根据机体整体状态、感官或行为环境等因素改变自身特性。

中枢听觉系统的皮层下部分包含复杂的细胞群和纤维通路网络。人工耳蜗植入的成功可能得益于该系统的高度适应性，它能处理通过一个或几个电极对神经节细胞进行模式电刺激所提供的高度人工化、匮乏且失真的输入，并将其转化为对机体有用的信息。

2. 分子作为大脑“部分”

从最小且实际可考虑的大脑“部分”入手，可从构成大脑的分子及其编码基因开始。我们对大脑分子的功能有很多了解，尤其是那些参与神经传递和神经调节的分子，如神经递质、受体、第二信使、离子通道亚基等。通过药理学、细胞移植或基因疗法替换大脑分子已取得显著成功，未来可能成为治疗研究和开发的主要领域。

虽然分子层面看似是大脑“部分”的最小单位，但也可视为最大单位之一，因为特定