大脑运转的秘密

作者简介

凯瑟琳？洛芙迪（Catherine Loveday） 凯瑟琳博士是英国威斯敏斯特大学高级讲师，担任神经认知科学专业本科学生及认知重建项目研究生的教学工作。她撰写发表了多篇学术论文，也是英国心理学学会的活跃会员、《心理学家》杂志编委会成员。 张远超 神经外科学硕士，主要从事癫痫外科的临床和基础研究，知乎、今日头条、悟空问答等平台科普作者。 康健捷 主治医师，陆军军医大学神经生理学硕士，目前就读于海军军医大学，攻读神经病学专业博士。2003年起在原广州军区广州总医院神经内科从事临床工作。在国内核心期刊发表文章十余篇。

内容简介

1．探索和了解我们的大脑 ??文艺复兴时期意大利伟大的艺术家、科学家和发明家列奥纳多·达·芬奇曾经留下一句名言：“眼泪来自于内心，而非来自于我们的大脑。” 这也许是一句充满浪漫气息的美丽描述，但是达·芬奇的这句话却不折不扣地错了：大脑在最终端控制着我们所有的行为。眼泪和欢笑是心灵与肉体之间联系的最完美的证明——它们是心理状态的外在物质表现。因此，在我们深入了解大脑的结构和功能之前，我们最好首先看看大脑是如何构成的，以及神经系统是如何组织为一个整体进行运转的。 神经系统的组成 中枢神经系统（CNS）包括大脑和脊髓。脊髓，就像它名字提示的那样，它位于脊柱的中心部位，从大脑下方开始贯穿了脊柱，将我们身体内感觉感受器接收到的外界信息传递到身体各处的肌肉和腺体。如果脊髓受到了损伤，那么后果可以说是灾难性的，因为身体感受器获取的信息无法传递给大脑，大脑发布的指令也无法传达到身体的其他部分，患者的感觉将变得迟钝，甚至是消失，身体也可能会处于瘫痪状态。 神经系统中剩下的部分被称为外周神经系统（PNS），它包含了所有将感受器收集的外界信息（这些信息包括触摸、疼痛、血糖水平或血中盐分的含量）传递给大脑的神经以及所有将中枢神经系统发布的指令传递给肌肉和腺体的那些神经。中枢发出的绝大多数指令都处在我们有意识的控制之下——比如，那些传递到肌肉的信息可以使我们行走和交谈。但是，还有一部分传出的信号与不随意运动有关，比如我们肠道和心脏的肌肉收缩、肺脏的扩张、口腔中唾液的分泌，这些运动都不随我们意念的控制。这一类外周神经构成了自主神经系统（ANS），它的作用是调节机体对休息、消化的需求与机体对“战斗-逃避”情况反应之间的平衡。在之后的第四章中我们会详细介绍这种机制，有时它会被压力激活，它可以对我们的生理健康和心理健康产生一定影响。 研究大脑 我们目前究竟对大脑了解多少？又是在什么时候科学家和思想家首次对大脑的准确作用进行了研究？最早在公元前342年，哲学家亚里士多德强调了大脑的重要意义，他宣称动物大脑体积的大小代表了他们智力水平的高低。大约500年之后，希腊一名名为盖伦的著名医生在罗马角斗士身上观察大脑受损后的症状，通过研究他得出了正确的结论，那就是我们的大脑控制着我们躯体的运动。因此，我们对大脑的迷恋已经有了很长一段历史，但是直到18世纪，科学家才对大脑的确切结构和工作机制有了进一步的清楚认识。到19世纪科学家发现了构成大脑的细胞，也是在这一时期，科学家开始逐步确定大脑各部分区域所具备的独特功能。 当然，早期所有的科学研究都是利用死者的大脑进行实验，当时并没有任何技术手段可以用以研究活体的大脑。直到20世纪早期，神经外科的先驱、加拿大神经医生怀尔德·彭菲尔德（Wilder?Penfield）发现在意识清醒的人身上使用电流刺激他大脑皮层的不同区域，可以引发出特定的情绪和感觉。几乎在同一时间，德国精神病学家汉斯·伯格（Hans?Berger）发明了世界上第一台脑电图仪（electroencephalogram，EEG），它能够监测大脑的神经电活动。20世纪后半叶，科学界迎来了一场技术爆炸，出现了一批可以观测活体大脑活动的技术——电子计算机断层扫描技术（computerized tomography，CT）、正电子发射断层成像（positron emission tomography，PET）技术，以及核磁共振技术（Magnetic Resonance Imaging，MRI）。同时实验心理学在这一时期也获得了重大发展，该学科的出现为解开大脑产生意识之谜提供了可靠而有力的方法。 早期探索大脑的尝试 让我们回到19世纪初期，当时，很多人坚信只需要简单地测量一个人头骨的外形就可以准确地判断他的人格、性格甚至是他的聪明程度。比如一个人的前额很突出，那么他天生就是一个乐善好施的人，如果一个人耳朵上方有隆起，那么就预示着这个人有破坏欲望。这种测量手段被称为“颅相学”，这种理论和测量方法最早由德国神经解剖学先驱弗朗兹·加尔（Franz?Gall）在18世纪晚期提出，他的一生都耗费在了测量精神病病人、艺术家和犯罪分子头骨上的隆起、凹陷、皱褶上。他的创新性的理论认为颅骨的外形和埋藏在颅骨之下的大脑形状相符，大脑的形状又可以反映出一个人性格上的优点和缺陷。 加尔的研究方法是调查拥有某项特殊行为和/或天赋的人在头骨的形状上有什么相似点和不同点。他辛勤的研究最终使他一共确定了27种基本的特征，他将这27个特征分别定位在颅骨上的不同区域，并绘制一本图集来描述各种行为特征和颅骨各个区域的对应关系。此后，这张“地图”成为了人们广泛使用的一种工作手册：颅相学家接受训练后能够精确细致地测量头骨，用测得的数据制订出一份关于被试者性格和行为特点的详尽评估。这项检测类似于现在的某些工作面试，你都不需要回答某些问题和完成测试题，你只需要坐在那里，对方就可以自己测量你的内心。事实上在当时，由于这种技术还被精神病学家应用到临床工作中，因此诞生了这样的一句俗语“你需要去检测检测你的脑袋了”。 尽管加尔的许多结论是错误的，但是大多数人都认为他所开展的研究工作是现代神经科学研究中的一个非常重要的里程碑。他宣称大脑是由许多小的功能单元组合在一起构成，每一个独立的小单元有各自独特的功能和特点，比如有的小单元负责自尊，有的小单元表示处事慎重。虽然从我们现在的观点来看，他列出的这些特征相当可笑，但是颅相学理论的基础——不同脑区行使着各自不同功能的观点却得到了广泛的认同。尽管弗朗兹·加尔并不是第一个提出在大脑结构和功能之间存在这种联系的科学家，但是他的工作的确积极地推动了这种观念的发展。重要的是，他坚信一个人的某一特征越明显，那么说明负责这一特征的大脑区域的体积也就越大，因此会导致它对应的颅骨处出现凸起。加尔再一次错了——众所周知，颅骨的形状并不能告诉我们颅骨下大脑的任何情况。不过，他认为我们的行为、经历和周围的环境塑造了我们的大脑，这一思想倒是沿着正确的路线在走。 爱因斯坦是人类历史上最伟大的科学家之一，他留下了诸多超凡的思想成就。在他离世后，人们曾切开这颗公认zui具智慧的头脑，遍寻那些令爱因斯坦异于常人的蛛丝马迹，以解开更多关于大脑的秘密。 自人类生命产生伊始，大脑便主宰着身体的一举一动、所思所想。我们之所以成为高级动物，拥有其他哺乳动物所没有的能力，正是由于我们拥有一颗非凡的大脑。了解了它是如何运转的，就了解了我们的过去、现在甚至未来。对它的认识越多、越全面，人类的进步才能越快。