图 0.0.1：人脑白质纤维结构，显示胼胝体和脑干的神经通路。该图像基于核磁共振成像（MRI）数据并采用扩散光谱成像（DSI）技术构建。DSI通过分析水分子在脑内扩散的速度和优选方向，在MRI图像中生成对比度，从而揭示纤维束中轴突的走向。纤维束的方向通过颜色编码表示：红色代表左右方向，绿色代表前后方向，蓝色代表上下方向（RGB=XYZ 轴）。图像数据来自连接组扫描仪数据集，由南加州大学神经成像实验室和哈佛大学生物医学成像中心提供，属于人类连接组项目联合会。

在20世纪下半叶，生物学的核心焦点集中在基因研究上。然而，进入21世纪，焦点逐渐转向神经科学，尤其是心理生物学。我们渴望深入理解人类的感知、行动、学习和记忆过程。这个重约1.5公斤的大脑器官如何构思出无限的创意、发现新知识，并产生出人类思想、情感和行动的独特个性？这些非凡的心理能力在大脑中如何分布？什么样的规则将大脑特定区域的解剖结构和细胞生理与其在心理状态中的作用联系起来？基因对行为产生了怎样的影响？神经细胞中的基因表达又是如何受到发育和学习过程的调控？经验如何改变大脑对后续事件的处理方式，并且这种处理在多大程度上是无意识的？最后，神经和精神疾病的神经基础是什么？在《神经科学原理》的介绍部分，我们开始探讨这些问题。在此过程中，我们将描述神经科学如何尝试将神经回路的计算逻辑与大脑功能联系起来，即特定神经回路中的神经元活动如何介导复杂的心理过程。

在过去的几十年里，技术进步为大脑科学研究开辟了全新的视野。如今，研究人员可以将神经元互联回路的细胞动力学与大脑中的感知和运动行为的内部表征联系起来，并进一步将这些内部机制与可观察的行为模式关联起来。新型成像技术使我们能够直观地观察人类大脑的活动，识别与特定思维和感知模式以及它们之间的相互联系相关的大脑特定区域。

在本书的第一部分，我们探讨了心理功能在多大程度上可以定位到大脑的特定区域。此外，我们还分析了这些功能是否可以通过单个神经细胞的特性、其分子组成以及突触连接来加以理解。在后续章节中，我们深入研究了大脑认知与情感功能的基本机制，包括感知、行动、动机、情绪、学习和记忆。

人脑是由超过800亿个神经细胞组成的复杂网络，这些神经细胞通过相互连接（形成神经回路）来构建我们对外部世界的感知，集中我们的注意力，指导我们的决策，并执行我们的行动。因此，理解大脑的第一步是了解神经元如何组织成信号通路，以及它们通过突触传递进行交流的方式。本书提出的一个关键观点是，在发育过程中形成并在经验过程中不断完善的突触连接特异性，是行为产生的基础。此外，我们还需要理解行为的先天和环境决定因素，其中基因编码的蛋白质最初控制着神经回路的发育，随后通过经验依赖性的基因表达变化来进一步调控这些神经回路。

通过将现代细胞和分子生物学技术、大脑成像技术、理论模型和临床观察应用于认知、情绪和行为的研究，一门新的心理科学正在兴起。神经科学强化了希波克拉底在两千多年前首次提出的观点，即研究心智的正确路径始于对大脑的研究。认知心理学和精神分析理论揭示了人类心理体验的多样性和复杂性，这些领域如今可以借助神经科学对大脑功能的深刻理解而得到进一步丰富。未来的关键任务是基于实证神经科学，对心理过程进行深入研究，特别关注心理的内部表征和状态是如何产生的这一核心问题。

我们的目标不仅仅是传递事实，而是揭示大脑组织、功能和计算的基本原理。《神经科学原理》并未将人类思想的复杂性简化为一组分子或数学公理。相反，它们帮助我们在大脑的复杂性中发现一种类似于达尔文式优雅的美，这种美解释了思维和行为的运作机制。或许有人会问，是否可以从对基本神经机制的详细研究中获得对更高级脑功能的洞见？简单反射的组织与手部意志运动之间有何关联？发育中脊髓中回路的建立机制是否与记忆的存储有关？唤醒我们从睡眠中清醒的神经过程是否与允许无意识过程进入我们意识的机制相似？我们希望读者在深入探索这些事实的同时，能从这些原理中获得启发和乐趣。毫无疑问，这是一项持续进行的探索。