最近《星際爭霸戰》（Star Trek）電影重拍，那句讓人熟悉的道白：「太空，最後的未知領域」（Space, the final frontier），再度讓人回到過去。其實，人體也有一塊最後的未知領域，那就是我們的腦子。

        人腦是掌管感覺、運動、記憶、語言以及思想的中樞；頭部受外力撞擊（腦震盪）、腦組織受微生物感染（腦炎）、腦血管阻塞或破裂（中風），或是某些物質在腦中堆積（蛋白斑塊），都會造成腦神經退化死亡；輕則喪失部分身體功能，重則陷入昏迷甚至死亡，在在顯示人腦的重要。

        然而，人腦也是體內最難研究的組織。一來，腦子包在堅硬的腦殼裡，肉眼根本看不到；再來，研究死人的腦子，無論大體還是顯微解剖，也看不出任何功能。二十世紀以前，神經學研究就只有觀察及測試病人的行為表現，等病人死後再把腦子取出，看看可有什麼明顯可見的缺失。想要在活人研究特定腦部功能，可說門都沒有。故此人腦給稱為「黑盒子」，其來有自。

        近百年來，科學家已經在人腦這個黑盒子開了許多扇窗子，可讓人一窺究竟。最早是有腦部立體定位儀的發明，醫生可把腦殼鑽個洞，按座標把電極或針頭插入腦中特定部位，進行刺激、破壞、記錄以及注射等操作。再來有腦電波的紀錄：把兩個電極貼在腦殼上，就可以記錄到兩點間的電位差。晚近則有各式各樣的非侵入式掃描儀器，可觀察活體人腦的結構甚至功能。

        在腦中插入外物，難免造成傷害，故以動物實驗為主；在人身上，只用於少數神經退化疾病，如帕金森氏症。未來的理想，是從腦殼外就能刺激深層部位的腦區，而無需插入電極。但一來神經細胞以及神經突觸連結的尺度甚是微小（10^-6~10^-9 m），外加刺激很難做到精確；再來就是能量夠強、且不造成傷害的非侵入式刺激難尋，故至今「深腦刺激」（deep brain stimulation）仍屬實驗性質，未能實際應用。

        至於腦電波，是腦殼下方成千上萬個神經細胞放電所造成的場電位（field potential），離真正的神經活性差得很遠。有人打過比方，說以腦電圖看腦功能，就好比把一根麥克風放在北京市上空，試圖藉此了解中國人，是一樣的遙不可及。饒是如此，腦電圖還是便宜好用的神經學檢驗工具，對睡眠研究更是重要。

        新式腦部掃描工具的問世，算是給人腦這個黑盒子開了一扇大窗，但無論空間與時間的解析度都還有待加強。至於更大的挑戰，是解開從基因、蛋白分子、細胞、線路，一路往上到意識與行為的整合之道。人腦能否打開人腦這個黑盒子的弔詭，只怕還得困擾科學家好長一段時間。