《進(jìn)化的大腦》| 田正賡解讀
本書作者戴維·林登，是美國約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家，也是《神經(jīng)生理學(xué)》雜志的總主編。他在腦科學(xué)知識的科普方面做了很多工作，非常擅長把腦科學(xué)的研究成果，向沒有專業(yè)背景的讀者普及。
本書作者在寫這本書之前，力求寫出一本既能讓普通讀者看懂，又生動(dòng)有趣的腦科學(xué)科普書。從這個(gè)要求來看，本書基本上達(dá)到了作者的目的?！哆M(jìn)化的大腦》這本書，全書的前三分之一，主要講的是大腦的基本構(gòu)造，還有為什么說大腦是粗糙的。書后面三分之二的部分，則分別講了記憶、愛情、美夢和宗教背后的大腦機(jī)制。
人類大腦的冰淇淋式進(jìn)化方式和低效落后的神經(jīng)元，導(dǎo)致了我們的大腦變得粗糙，落后和低效率。盡管如此，大腦還是通過建立起大量的突觸，讓人類擁有了今天這樣的智慧。除此之外本期音頻還介紹了，記憶、愛情和夢境，其實(shí)都是大腦某些區(qū)域特定形式活動(dòng)的結(jié)果。
一、大腦的基本結(jié)構(gòu)
大腦是一個(gè)近似橢球型的、帶點(diǎn)淺灰的粉色物體，重量大約是1.4公斤。它的外表學(xué)名叫做皮層，上面覆蓋著密集的皺紋，形成了深深的溝回。
人腦的各個(gè)部分都有自己的分工，比如大腦皮層里就有人最高級的感覺中樞，包括視覺、聽覺和觸覺中樞，它還有負(fù)責(zé)人們思考、感情、判斷和做出決策的中樞，是人思維意識的真正所在。小腦主要負(fù)責(zé)的是人體的協(xié)調(diào)能力，它可以根據(jù)身體的運(yùn)動(dòng)，對肌肉進(jìn)行細(xì)微的校正，讓我們能平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)。腦干則是身體最基本的控制調(diào)節(jié)中樞，主要負(fù)責(zé)那些不需要意識控制的生命必需功能，比如心跳、血壓、呼吸節(jié)奏和體溫等等。
這些結(jié)構(gòu)都是大腦現(xiàn)在平時(shí)在用的，但是還有些結(jié)構(gòu)其實(shí)我們已經(jīng)不太用了。比如說有個(gè)結(jié)構(gòu)叫中腦，它控制的是比較低級的視覺中樞，只能給高級視覺中樞打打輔助，我們一般用不到它，可是它還保留在我們的腦子里，沒有退化消失。
大腦在進(jìn)化過程中保留了很多用不到的結(jié)構(gòu)，比如剛才介紹的中腦。所以科學(xué)家們才說，人腦就像一個(gè)甜筒冰淇淋，在進(jìn)化的過程中，高級功能結(jié)構(gòu)不斷增加，低級功能結(jié)構(gòu)卻還留在原處。就好像人類大腦和老鼠大腦之間的差別，不是把一切都推翻然后重新設(shè)計(jì)，人的大腦其實(shí)就是在老鼠大腦的基礎(chǔ)上，增加了一些高級結(jié)構(gòu)形成的。這么多用不到的東西留在腦子里，當(dāng)然會(huì)讓大腦變得低效。
除此之外，神經(jīng)元也是造成大腦粗糙落后和低效率的元兇。一個(gè)神經(jīng)元每秒鐘最多只能傳遞400次電信號，傳導(dǎo)的速度還特別慢，比銅導(dǎo)線的效率低得多。神經(jīng)元還經(jīng)常漏電，會(huì)影響到其他神經(jīng)元的工作。而且，電信號在兩個(gè)神經(jīng)元之間傳遞的時(shí)候，還很容易出錯(cuò)，平均每次傳遞的成功率只有可憐的30%，也就是說在另外70%的情況下，下一個(gè)神經(jīng)元根本就接收不到上一個(gè)神經(jīng)元傳來的信號。所以作者說，神經(jīng)元其實(shí)是一個(gè)特別不靠譜的東西，性能落后、故障頻發(fā)。
冰淇淋式的進(jìn)化過程和低效落后的神經(jīng)元，共同導(dǎo)致了人腦的粗糙，落后和低效率。
為了彌補(bǔ)神經(jīng)元的缺陷，大腦只能用數(shù)量換質(zhì)量，進(jìn)化出特別多的神經(jīng)元，而且讓神經(jīng)元之間出現(xiàn)大量相互連接的突觸，這樣才能保證運(yùn)算的速度。這么做的結(jié)果是，平均每個(gè)神經(jīng)元都有大約5000個(gè)突觸，再加上人腦里有1000億個(gè)神經(jīng)元，所以人腦內(nèi)的突觸總數(shù)可以達(dá)到驚人的500萬億個(gè)。正是憑借著這么多的神經(jīng)元和突觸，大腦才有了足夠的運(yùn)算能力。但代價(jià)是，只占我們體重2%的大腦，卻可以消耗人體總能量的20%。有一個(gè)比喻特別地恰當(dāng)：大腦就是一臺拼裝電腦，雖然每一個(gè)處理器的功能都不怎么樣，但最后因?yàn)橛写罅肯嗷リP(guān)聯(lián)的處理器，還是能合作解決很復(fù)雜的問題的。
這里我們就需要注意下兒童的教育問題了。人類童年期學(xué)習(xí)和認(rèn)識世界的整個(gè)過程，就是大腦搭建突觸的過程。而且這個(gè)過程是有窗口期的，一旦錯(cuò)過了童年最佳的學(xué)習(xí)階段，人腦就再也沒法學(xué)會(huì)某些東西了。所以，抓住學(xué)習(xí)的黃金時(shí)期，讓孩子在適當(dāng)?shù)哪挲g段接受必要的教育，從大腦科學(xué)的角度看非常重要。
人的記憶大體上可以分成兩種：一種是陳述性記憶，也叫外顯性記憶，指的是那些可以明顯表現(xiàn)出來的記憶；另一種是非陳述性記憶，也叫內(nèi)隱性記憶，這種記憶是很難直接表現(xiàn)出來的。儲(chǔ)存新的陳述性記憶需要大腦完整的海馬區(qū)域，但儲(chǔ)存新的非陳述性記憶卻不需要用到海馬區(qū)。
非陳述性記憶的儲(chǔ)存位置往往比較集中，一般可以精確到大腦的某個(gè)小區(qū)域里面，甚至精確到某一類神經(jīng)元上。而陳述性記憶就不一樣了，目前公認(rèn)的一種理論認(rèn)為，陳述性記憶最終儲(chǔ)存在大腦皮層里，但不是隨機(jī)分布的，而是分布在最初和知覺有關(guān)的那些區(qū)域里。比如，和聲音有關(guān)的記憶儲(chǔ)存在聽覺皮層里，和視覺有關(guān)的記憶儲(chǔ)存在視覺皮層里，等等。
大多數(shù)腦研究者認(rèn)為，大部分記憶的存儲(chǔ)機(jī)制，在于神經(jīng)元的突觸變化。這種突觸變化包括兩種，第一種是突觸的功能變化，指的是神經(jīng)元會(huì)在產(chǎn)生記憶的過程中改變自己產(chǎn)生電壓的能力。第二種是突觸的結(jié)構(gòu)變化，指的是神經(jīng)元會(huì)產(chǎn)生新的突觸或減少不必要的突觸。這兩種突觸的變化，很可能會(huì)在細(xì)胞層面影響人的記憶。
在和戀人交往時(shí)，人腦處理情感刺激的區(qū)域，和整合感受和運(yùn)動(dòng)的區(qū)域會(huì)被激活，同時(shí)控制攻擊和恐懼中樞的大腦區(qū)域會(huì)被抑制，所以人們會(huì)感覺到愛情的甜蜜。
對于剛墜入愛河不久的戀人來說，他們大腦里對強(qiáng)烈歡樂感覺的反應(yīng)中樞也會(huì)被激活，這個(gè)區(qū)域也是毒品激活大腦的區(qū)域。所以對于熱戀期間的戀人們，愛情確實(shí)會(huì)像毒品一樣擁有讓人上癮的魔力。
人在做情節(jié)離奇的夢的時(shí)候，一般都處于快速眼動(dòng)睡眠的狀態(tài)。這時(shí)候如果掃描大腦我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在做這種夢時(shí)，如果出現(xiàn)強(qiáng)烈的視覺性信號，大腦里負(fù)責(zé)高級視覺中樞的腦區(qū)，還有負(fù)責(zé)視覺記憶和存儲(chǔ)的腦區(qū)會(huì)劇烈活動(dòng)。而且，因?yàn)樵谪?fù)責(zé)視覺記憶的腦區(qū)里，還儲(chǔ)存著很多互不相干的視覺記憶片段，所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)，夢境也經(jīng)常是由多個(gè)不相關(guān)的記憶片段組成的。
再加上這個(gè)時(shí)候，支配負(fù)面情緒的腦區(qū)會(huì)被強(qiáng)烈激活，所以你在做這種情節(jié)離奇的夢的時(shí)候，往往會(huì)覺得很緊張很害怕。同時(shí)，控制著大腦決策性功能，比如判斷、邏輯和計(jì)劃功能的區(qū)域，在這時(shí)會(huì)受到抑制，所以做夢的人在夢里，可以坦然地接受怪誕的情節(jié)而不會(huì)覺得奇怪。
當(dāng)然，人也會(huì)做情節(jié)正常的夢，這時(shí)人一般處于非快速眼動(dòng)睡眠的狀態(tài)?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)人只要是在睡覺，無論在哪種睡眠階段都會(huì)做夢。
人腦隨著進(jìn)化，會(huì)不斷加入新的高級功能，而那些負(fù)責(zé)低級功能的腦區(qū)，基本上一直沒怎么變，就好比甜筒的頂部又加了一勺冰淇淋，而下面的冰淇淋還留在原處。
如果我們把銅導(dǎo)線和神經(jīng)元比作水管的話，銅導(dǎo)線就是直徑3米的鋼制水管，水流速度快、流量大，還不漏水；而神經(jīng)元就像是直徑2.5厘米漏著洞的橡膠水管，流速慢不說，水還一個(gè)勁兒往外漏。
大腦就是一臺拼裝電腦，雖然每一個(gè)處理器的功能都不怎么樣，但這些大量相互關(guān)聯(lián)的處理器，還是能合作解決很復(fù)雜的問題的。
剛剛相愛的戀人，他們腦中一個(gè)叫做“腹側(cè)被蓋區(qū)”的區(qū)域會(huì)被激活，這個(gè)區(qū)域是大腦對強(qiáng)烈快樂感覺的反應(yīng)中樞，也是毒品激活大腦的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域，這就是說，愛情和毒品會(huì)對大腦產(chǎn)生相似的刺激。
撰稿：田正賡
腦圖：摩西
轉(zhuǎn)述：江寧
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