前言
你的诞生，始于一个蝌蚪状的细胞找到人类卵子的乳白边缘并钻了进去。受精卵，也就是胚胎，着床后分裂为两个细胞。就这样二生四、四生八……直到造就奇迹：细胞变得彼此不同，开始扮演不同的角色。
一些细胞被运送到前线，变成皮肤。一些细胞开始制造让你感到困倦、饥饿或紧张的激素。还有一些细胞变成了可以控制骨骼生长的肌肉细胞。
这时，决定你的个性、使你与众不同的器官还只是一层产生于胚胎、铅笔尖大小的细胞。在早期发育的短短几天里，这层细胞将卷成一个长筒的形状，一端延展形成你的脊髓，另一端成长为你今天用来阅读这本书的大脑。
就在你的眼睛上方，发育出了帮助你控制冲动的神经元。大脑两侧的神经元学会了理解语言和音乐。近头顶处的神经元变成了算术和判断的专家。在它下面，还有一组神经元负责整理眼球后部发出的视觉信息。
然而——
瞧！你拥有了人类所知的最复杂的机器。你的大脑包含超过860亿个神经元，超过地球上任何其他动物的大脑[1]。它的大小在灵长类动物中独占鳌头，存储的数据比最先进的智能手机还多。人类大脑的结构非常复杂，所以要到我们25岁左右才能发育完全。
人类大脑有一个致命的弱点。维持大脑运行的分子也能改变我们的人格、破坏我们的思考能力。我们的性格、记忆和与现实的关系都可能被那些比我们的大脑小无数倍的分子破坏。几千年来，游击战的故事一直让人类着迷，但很少有人意识到，我们的大脑每天都在打游击战。我们永远活在危险的边缘，时刻与能摧毁我们思想的分子斗争。
“分子”是一个令人生畏但意思简单的词语：原子结合在一起就是分子。你可能对原子很熟悉，比如氧原子、碳原子和氢原子。当原子结合在一起时，我们就将其形成的结构称为分子。
一个水分子中含有两个氢原子和一个氧原子，因此被称为H2O。硫胺素——本书中另一个重要的分子——也是由氢原子和氧原子组成的，但还含有碳原子和氮原子。DNA（脱氧核糖核酸）是一个巨大的线状分子，由与硫胺素相同的原子加磷原子组成。
所有这些分子都很小，你无法用传统的显微镜看到它们。一杯水含有1 0008个水分子，超过世界人口的1万亿倍。一粒沙子所含的分子数量比地球上所有昆虫的数量还多。即使人体内最大的分子，也就是DNA，也小到不可思议，科学家只有使用专门的显微镜才能观察到它们的结构，而且直到2012年才做到这一点[2]。
但分子的大小与它们对大脑的影响无关。本书描述的正是这些分子里的“恶棍”，它们比大脑小无数倍，却能灵活地“劫持”大脑的功能。科学家已经写了许多关于这些分子的书，但我更喜欢把它们想象成突变体、叛逆体、入侵体和逃逸体。
突变体是改变了序列的DNA。如果你把DNA看作一个巨大的三维计算机代码，那突变体就是导致程序自毁的小漏洞。正如你将在本书前几章中所看到的那样，突变体会造成致命的遗传性认知障碍——多亏了在神经学领域的一些重要发现，我们现在基本上能摆脱这些障碍了。
叛逆体是畸变的蛋白质。在正常情况下，蛋白质是非常能干的分子，能够执行DNA发出的指令。如果我们仍旧把DNA想象成计算机代码，那么蛋白质就是赋予代码生命的人和基础设施，好比按照由算法决定的时间表操控火车的指挥员。但蛋白质也会背叛我们，瞄准我们的大脑，快速、猛烈地实施破坏。叛逆的蛋白质会让我们产生幻觉，突然爆发怒火，甚至陷入可怕的精神错乱——你将在本书的第二部分了解这些。
最后，还有一种小分子，它们比DNA和蛋白质小很多，能在不受欢迎的情况下入侵大脑，或者在被需要的时候逃之夭夭。回到火车的类比上来，你可以把这些小分子想象成拦在铁轨上的障碍物（入侵体）或者启动火车所需的燃料（逃逸体）。在本书的最后几章，你将发现这些微小的入侵体和逃逸体会使我们发怒，撒谎成性，并逐渐陷入一种潜在的、异常的混乱状态。
下文将探讨的反常现象不只是科学层面的特点和难题。本书中的故事讲述了当今认知神经学领域最前沿的基础发现。通过研究“劫持”大脑的分子，我们可以探寻未来治疗阿尔茨海默病等常见大脑疾病的方法。
癌症治疗在过去的25年里经历了一场革命，因为研究人员已经确定了肿瘤疾病的分子原因，并设计出了分子治疗方案。同样，分子神经学也是解决持续困扰人类大脑的常见认知疾病的“锦囊妙计”。研究人员解开了后文提到的谜团，为神经学走向肿瘤学奠定了基础。这些科学家和医生虽然有时很古怪，且经常受到批评，但正是他们对科学研究的不懈追求，才使认知神经学发展到今天的水平，并将在分子层面实现突破。
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我自己对分子的热爱始于大学时期。那时，我还在笨手笨脚地使用移液管和试管，试图了解细菌如何生成盔甲，使自己免受抗生素伤害。我在一个繁忙的实验室工作，那里放着成排的黑色台面研究桌。每个学生都被分配了一张木桌子，每张桌子上都摆满了科学论文、教科书和可降解咖啡杯。只有贴在软木板上的家庭照片才能让人想起外面的世界。
我们团队因对微观小世界的好奇而存在。在房间的一个角落，一位风趣的、来自皇后区的女士发现了特殊的分子是如何帮助细菌分裂成两半而不会造成爆炸的[3]；在另一个角落，一位羞涩而执着的女士在试管中再造了一个绚丽的分子复合体[4]；隔着几张桌子，一位来自新加坡的年轻父亲发现了细菌是如何制造一种分子，使它们对抗生素更有抵抗力的[5]。
后来我上了医学院，接受了神经学方面的培训，成了一名专门研究和治疗痴呆的医生，同时，我对阿尔茨海默病和其他类型的痴呆可以改变一个人的性格感到震惊和着迷。如今，我大部分时间都在看着我的患者慢慢消失，而他们的伴侣、孩子和父母只能痛苦地旁观。有些患者会看见不存在的人和动物，我和他们进行了交谈。他们在半夜醒来时会问自己的伴侣：“为什么那个男人坐在我们的床尾？”或者“为什么那只兔子盯着你看？”我采访过一些夫妻，他们恩爱了几十年，但一方会因为患病而出轨或在公共场合裸露身体。很多时候，我只能带领他们走向虚无。
就像一艘慢慢下沉的船，有时患者的真实人格也会如泡泡般冒出水面，展现出对生活的渴望。一名看护曾描述说，患者在听到外孙（女）出生时充满喜悦，可转眼就忘记了这个与自己血脉相连的孩子。患者的伴侣也说，偶尔对方会突然给予自己理解和关怀——意想不到的转变，照顾者短暂地变成了被照顾者。然而最终，我的许多患者就这么走了，死于阿尔茨海默病和其他认知疾病，而这些疾病都是由我们尚不知道该如何战胜的破坏性分子引起的。
我每天都沉浸在令人伤心的现实细节中，但单分子在我目前工作中的重要性与我在基础科学实验室度过的时光一样深远。我的大多数患者之所以不能治愈，正是因为我们没有相应的分子疗法。在治疗最常见的认知疾病方面，我们取得的成绩还比不上25年前的癌症医生为患者所做的。
本书讲述了患者的故事，他们的生活被突变体、叛逆体、入侵体和逃逸体颠覆；本书也描绘了科学家和医生的成功与失败，他们致力于解开“劫持”大脑的分子的秘密。这些故事与混乱——性情大变、失忆、死亡，以及其间的痛苦与折磨——有关，阐明了神经学家已然了解、故事中的人开始了解的一件事：我们每个人与疯狂之间，只有一个分子的距离。
[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.