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人的大腦具有最令人嘆為觀止的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。但是，隨著大腦成像技術(shù)、基因遺傳學(xué)和干細(xì)胞研究等領(lǐng)域的進(jìn)步，專家們已經(jīng)開始揭開它的一些奧秘。下面就是有關(guān)人類大腦的9個(gè)問題和神經(jīng)科學(xué)的最新發(fā)現(xiàn)。

記憶是人進(jìn)行思維的基本要素。每當(dāng)人們執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，通過語言進(jìn)行交流或者是闡明最簡(jiǎn)單的概念時(shí)，都要使用自己所獲得的知識(shí)。然而，長(zhǎng)期以來，有關(guān)記憶的物理形式一直是個(gè)謎。當(dāng)載入新的記憶時(shí)，大腦會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？

專家已經(jīng)知道的是，在記憶形成的過程中神經(jīng)元之間的突觸聯(lián)系會(huì)增強(qiáng)。2009年，美國加利福尼亞大學(xué)一個(gè)由凱爾?！ゑR丁領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用海蛤蝓這種神經(jīng)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單的生物，首次觀察到記憶以新蛋白質(zhì)形式在突觸中形成。

但是，知識(shí)存儲(chǔ)在哺乳動(dòng)物復(fù)雜大腦的什么部位呢？短期記憶，例如要使用的一個(gè)電話號(hào)碼等，似乎存儲(chǔ)在兩個(gè)稱為海馬的小小卷曲式結(jié)構(gòu)中，埋藏在大腦兩個(gè)半球的深處。2008年，美國阿拉巴馬大學(xué)的庫特尼·米勒和大衛(wèi)·斯韋特利用老鼠研究證明，在一件難忘的事情發(fā)生后的第一個(gè)小時(shí)里，這個(gè)部位的神經(jīng)細(xì)胞的DNA出現(xiàn)了化學(xué)變化，使所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)發(fā)生改變。在隨后的一星期里，大腦皮質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞的遺傳因子也發(fā)生了類似的變化。這些變化似乎是永久性的，這表明長(zhǎng)期記憶存儲(chǔ)在那里。這兩位研究人員認(rèn)為，他們觀察到短期記憶形成在海馬中，然后在大腦皮層中變成長(zhǎng)期記憶。

有一種說法曾經(jīng)流行了幾十年：人出生時(shí)所擁有的腦細(xì)胞就是其一生中所能擁有的全部腦細(xì)胞。

到了20世紀(jì)90年代，這個(gè)長(zhǎng)期流行的教條被推翻。研究人員發(fā)現(xiàn)，包括人在內(nèi)的哺乳動(dòng)物在其一生中能夠產(chǎn)生新的神經(jīng)細(xì)胞。在人類身上，這種“神經(jīng)發(fā)生”出現(xiàn)在兩個(gè)地方：嗅球中生成的神經(jīng)細(xì)胞似乎與識(shí)別新氣味有關(guān)，而海馬中生成的神經(jīng)細(xì)胞與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)。新的神經(jīng)細(xì)胞能夠與成人大腦結(jié)合為一體這一發(fā)現(xiàn)引起了人們的興趣。這個(gè)過程可以被控制，進(jìn)而被用來治療帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥等腦部疾病嗎？在美國哈佛大學(xué)研究皮質(zhì)發(fā)育和神經(jīng)發(fā)生的杰弗里·馬克利斯說，方法就是使用合適類型的神經(jīng)細(xì)胞替換病變細(xì)胞。據(jù)一些人估計(jì)，神經(jīng)系統(tǒng)是由1萬種不同的神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成的。

鏡像神經(jīng)元（位于動(dòng)物大腦皮層的一種神經(jīng)細(xì)胞）是20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)，研究人員對(duì)植入獼猴大腦內(nèi)的微電極進(jìn)行記錄，從而發(fā)現(xiàn)了鏡像神經(jīng)元。當(dāng)動(dòng)物進(jìn)行一種活動(dòng)時(shí)，許多神經(jīng)元變得活躍；而當(dāng)動(dòng)物們看到研究人員進(jìn)行相同的活動(dòng)時(shí)，一些神經(jīng)元也會(huì)變得活躍，不同種類的鏡像神經(jīng)元會(huì)因?yàn)椴煌幕顒?dòng)而變得活躍。

專家們推測(cè)，在人類身上，鏡像神經(jīng)元也許是移情作用的神經(jīng)基礎(chǔ)。它們可能還有助于模仿甚至學(xué)習(xí)語言。

研究人員一直難以確定人類是否擁有鏡像神經(jīng)元，但核磁共振成像掃描顯示，當(dāng)人們?cè)谧瞿撤N動(dòng)作或者注視同樣一個(gè)動(dòng)作時(shí)，大腦中被稱為鏡像系統(tǒng)的某個(gè)部位會(huì)“發(fā)光”。許多研究表明，鏡像系統(tǒng)活躍的人好像能夠更好地理解別人的感情。

英國?？巳卮髮W(xué)半島醫(yī)學(xué)院的亞當(dāng)姆·澤曼說，人們過去認(rèn)為意識(shí)只有三種狀態(tài)：1、醒著；2、睡著了做夢(mèng)；3、睡著了沒有做夢(mèng)。但是腦部成像表明，意識(shí)還存在更多狀態(tài)。澤曼以夢(mèng)游為例說：“夢(mèng)游者的大腦確實(shí)處于半清醒半睡著狀態(tài)?！毖芯咳藛T曾設(shè)法給一名夢(mèng)游者進(jìn)行腦部掃描。雖然他們看到夢(mèng)游者的與知覺和意識(shí)有關(guān)的很大一部分大腦皮質(zhì)處于“脫機(jī)”狀態(tài)，但大腦其他部位卻是活躍的，包括那些與情感有關(guān)的部位。

與之類似的現(xiàn)象也許可以解釋其他奇怪的意識(shí)狀態(tài)。在睡夢(mèng)中，也稱為快速眼動(dòng)睡眠過程中，人靜靜地躺著是因?yàn)槟X干中稱為橋腦的部位抑制了發(fā)送給肌肉的信號(hào)?？焖傺蹌?dòng)睡眠行為紊亂的人喪失了這種抑制，因此會(huì)將他們的夢(mèng)付諸行動(dòng)。

專家們認(rèn)為，在意識(shí)和昏迷之間可能還存在一些至今還未引起人們注意的抑制點(diǎn)。英國劍橋大學(xué)一個(gè)由阿德里安·歐文領(lǐng)導(dǎo)的研究小組不久前發(fā)現(xiàn)，人們是有可能與植物人交流的。處于植物狀態(tài)的人反應(yīng)能力完好，可以自行呼吸卻對(duì)周圍環(huán)境完全沒有意識(shí)。研究人員將植物人與大腦掃描儀連接，讓他想象打網(wǎng)球或是在自己家里四處走動(dòng)的情形，他們能夠從植物人那里得到同意或拒絕的回答。目前這類病人被當(dāng)作是沒有意識(shí)的，但是他們卻可以聽懂問題并進(jìn)行交流。他們也許能夠表達(dá)對(duì)治療的意見以及是否應(yīng)該放棄治療。

假如你不幸生病住院了，要設(shè)法住進(jìn)一間可以看到風(fēng)景的病房。因?yàn)槿绻軌蜻h(yuǎn)眺一片樹林而不是看見一堵磚墻，你可能會(huì)恢復(fù)得更快。

有關(guān)心靈和身體之間聯(lián)系的研究就和行醫(yī)一樣古老。例如，聰明的醫(yī)生知道，對(duì)于身體癥狀很難解釋的病人，要研究其精神狀態(tài)。為什么一些疾病受精神狀態(tài)的影響比其他疾病更大？令人難以置信的安慰劑效應(yīng)背后的原因是什么？人們能不能學(xué)會(huì)通過思考自我治愈？

專家們認(rèn)為，這其中有許多可能是免疫系統(tǒng)在起調(diào)節(jié)作用。研究結(jié)果表明，巨大壓力會(huì)降低人體中免疫細(xì)胞的活性。大腦似乎可以利用多種方式影響免疫系統(tǒng)，從化學(xué)調(diào)節(jié)到直接進(jìn)行神經(jīng)控制。美國紐約范士丹醫(yī)學(xué)研究所的凱文·特雷西說：“來自于大腦的信號(hào)通過迷走神經(jīng)傳遞，它們?cè)谶@里改變脾臟免疫細(xì)胞的行為?！?/p>

為什么有些人更聰明？

在1955年對(duì)著名科學(xué)家愛因斯坦的尸體進(jìn)行解剖時(shí)，他的大腦令人感到失望，因?yàn)樗绕胀ㄈ说拇竽X還要略小一些。事實(shí)上，后來的研究表明，大腦的體積與智商之間的聯(lián)系微乎其微?？磥?，大腦的質(zhì)量而非數(shù)量才是關(guān)鍵。

人的神經(jīng)元在互相交談方面是否發(fā)揮得好似乎是一個(gè)重要因素。荷蘭烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)專家馬蒂因·范登赫維爾發(fā)現(xiàn)，比較聰明的大腦神經(jīng)元之間似乎存在更多高效網(wǎng)絡(luò)——換句話說，在大腦不同區(qū)域之間傳遞信息所需要的步驟較少。一個(gè)族群的智商差別大概有三分之一是由此決定的。

現(xiàn)在，歷史上頗具創(chuàng)造力的天才人物被追溯診斷為患有精神病的事例已經(jīng)有許多。精神分裂癥和其他種類的精神病是最常提到的病癥，著名科學(xué)家牛頓和愛因斯坦是其中最有名的研究對(duì)象。荷蘭著名畫家文森特·梵高和英國作家弗吉尼婭·伍爾夫，則與躁狂抑郁癥聯(lián)系在一起。

很少人會(huì)認(rèn)為完全患有精神病有助于取得創(chuàng)造性成就，不過略有一些精神病可能是有幫助的。

對(duì)大腦左右半球相對(duì)優(yōu)勢(shì)的研究提供了一些證據(jù)。通常認(rèn)為，語言和邏輯分析主要與大腦左半球有關(guān)，而創(chuàng)造性思維則更多地與大腦右半球有關(guān)。各種研究似乎確實(shí)表明，精神分裂癥患者右腦更為活躍。

另外還有與一種蛋白質(zhì)有關(guān)的遺傳學(xué)證據(jù)。這種蛋白質(zhì)稱為“神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白-1”，與大腦在子宮中的發(fā)育有關(guān)。英國愛丁堡大學(xué)的杰里米·霍爾經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，為這種蛋白質(zhì)進(jìn)行編碼的基因發(fā)生突變會(huì)加大患精神分裂癥的危險(xiǎn)。

近來潛意識(shí)深受人們關(guān)注。它在創(chuàng)造力中占據(jù)中心位置，為解決問題帶來靈感，在學(xué)習(xí)和記憶中起著關(guān)鍵作用，并且比理性分析更有助于做出艱難決定。

法國醫(yī)學(xué)專家斯坦尼斯拉斯·德哈納揭示了潛意識(shí)思維和意識(shí)思維之間微妙的相互作用。在他的試驗(yàn)中，志愿者看到屏幕上閃現(xiàn)一個(gè)詞，緊接著立刻出現(xiàn)一幅圖畫，用來阻擋意識(shí)理解這個(gè)詞。當(dāng)兩者出現(xiàn)的時(shí)間間隔加大時(shí)，這個(gè)詞突然在意識(shí)里出現(xiàn)，同時(shí)腦掃描顯示大腦出現(xiàn)特有的活動(dòng)。這通常發(fā)生在間隔時(shí)間達(dá)到50毫秒左右時(shí)。但是，當(dāng)使用的是“愛”或“恐懼”等具有情感意義的詞時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)早幾毫秒出現(xiàn)，就好像詞語的重要性與是否值得關(guān)注是由潛意識(shí)自行決定的。

這樣的試驗(yàn)改變了人們對(duì)意識(shí)思維和潛意識(shí)思維兩者關(guān)系的看法。潛意識(shí)牢牢掌握著控制權(quán)。將意識(shí)比作一盞聚光燈，潛意識(shí)對(duì)什么時(shí)候打開它并將光束投向哪里起著控制作用。一位專家說，意識(shí)思維并不是自由自在的，人們所認(rèn)為的“自由意志”實(shí)際上存在于潛意識(shí)之中。

制造出有意識(shí)的機(jī)器人是一種巨大的挑戰(zhàn)，一些人懷疑是否能夠?qū)崿F(xiàn)，或者是否應(yīng)該去做。但是，勇于進(jìn)取的研究人員從來沒有放棄。

目前最接近有意識(shí)的軟件機(jī)器人，也許就是2003年由美國田納西州孟菲斯大學(xué)的斯坦·富蘭克林設(shè)計(jì)的智能分配代理軟件“埃達(dá)”（IDA）了。當(dāng)美國海軍水兵的服務(wù)期結(jié)束以后，“埃達(dá)”給他們分配新的任務(wù)，此外還要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)海軍政策、工作要求、成本變化和水兵需求等。

與人類一樣，“埃達(dá)”分為“有意識(shí)”和“無意識(shí)”兩種操作等級(jí)。在無意識(shí)等級(jí)，它調(diào)配軟件代理程序來收集數(shù)據(jù)和處理信息。這些代理程序通過競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入“埃達(dá)”的“意識(shí)”工作空間。在這里，它們進(jìn)行互動(dòng)并得出結(jié)論。更新版學(xué)習(xí)型“埃達(dá)”，或稱“利達(dá)”（LIDA），已經(jīng)于今年完成。它學(xué)習(xí)進(jìn)入其意識(shí)的東西并利用這些來指導(dǎo)未來決策?！袄_(dá)” 還具有“情緒”特征。情緒是用來指導(dǎo)其決策的高級(jí)標(biāo)桿。

設(shè)計(jì)機(jī)器人的另一個(gè)進(jìn)步，是在它們受到損壞后仍然能夠保持其功能。2006年，美國佛蒙特大學(xué)的喬什·邦加德設(shè)計(jì)了一種行走機(jī)器人，具有可以不斷更新的自身內(nèi)部模型。如果受到損壞，這種機(jī)器人對(duì)自身的了解使它能夠利用依然具備的功能設(shè)計(jì)一種替代步法繼續(xù)行走。具有一種“想象的”自身內(nèi)部模型，被認(rèn)為是人類感覺能力的重要組成部分，機(jī)器人具有這種功能使其更接近于自我意識(shí)。