人类大脑的奥秘

我们知道人脑是宇宙中最复杂的物质，是精神活动的物质本体，也就是说我们所有的精神活动都是由大脑产生的。那为什么不叫心理活动，叫心理活动呢？这是因为从古至今，世界上所有的国家和民族在认识上都走过弯路，即最早发现人的心脏停止跳动，没有思维活动。所以认为只要有心跳，就有心理活动，称为心理活动。直到几个世纪后，人们才发现，脑血管意外的人心跳已经停止，但嗜睡，不能说话，没有思维活动。这时，他们意识到大脑是精神活动的物质本体。但是这样的一个名词，脑力活动，在世界各国各民族的语言中都叫脑力活动，只是没有改成脑活动，意思是大脑是人的脑力活动的器官。

那么大脑就是这样的神经细胞。这个神经细胞不同于所有其他细胞。这个红色的是细胞体，然后发出长长的轴突。这个轴突上覆盖着脂肪组织的髓鞘，它是绝缘的，就像包裹在电线上的绝缘橡胶一样。这样的轴突称为轴突。最大的细胞在大脑中有一个轴突，那些细小的分支叫做树突，分布在大脑的很多层。有多少这样的细胞？有1011到1012。这是什么意思？是几千亿到一千亿，这么多神经细胞。最大的神经细胞，我们刚才看到的那个，最长的轴突有多长？你有多高？比如你身高1.8米，从头顶到后腰有多长？支配下肢腿部运动的细胞体在大脑的顶部，在中央前回，然后它的轴突沿着脊髓延伸到腰椎，因为如果你想变高，那么支配你腿部的脑细胞的轴突就会那么长，有特别的形状，最大的和非常小的。所以从外面看，这个大脑大概一公斤多，不到一公斤半。从表面上看，这个大脑是由许多凹槽组成的。它是一个全身的指挥部门，身体的所有器官，我们的一举一动，我们心脏的跳动，我们血压的变化，我们胃肠道的变化，我们身体的所有变化，各种外界变化的刺激，都是由大脑控制的，所以这个指挥部门的建筑重两磅半。然后这些沟渠，就像很多办公室。所以一百多年前，科学家就想，也许这样一个指挥部门，在每条沟上面，相当于一个办公室，很有可能每个办公室专门负责一个职能。也许这些功能和结构是一一对应的。根据这种想法，古代100多年前的科学家设想大脑可以分为100多种功能，包括人际中心、友谊中心和性中心。那么这个理论就叫做大脑的功能定位理论，这是一个非常经典的理论。

所以我们来谈谈爱因斯坦的大脑。每个人都知道爱因斯坦是世界上最著名和最伟大的物理学家。二十世纪初，他发现了相对论原理，使物理学走向了一个新的历程。然后死在1955。死时，他的大脑被医生从颅骨中取出，重1230克，与普通人脑大小相同，并不比普通人脑重。然后他把大脑分成240块，放在甲醛里，也叫福尔马林。放在罐子里保存。不知道为什么，我还是在等待着什么。反正等了30年，没有研究报告，也没人再提。到了1985，美国加州大学伯克利分校的一群学者，要取一部分大脑和一小块，然后进行分析。结果显示，爱因斯坦大脑中的胶质细胞比普通人多。什么是胶质细胞？我们刚才看的那种神经元，有几千亿到几千亿个神经元，还有和它数量相同甚至更多的胶质细胞。胶质细胞作为神经元的支撑骨架，为其提供营养。所以爱因斯坦有许多神经胶质细胞。这是1985，也就是他去世30年后的报告。到了1999，他去世44年后，另一批学者报道，爱因斯坦有很宽的顶叶和很宽的侧裂。这个顶叶管是什么？好像和空间思维、形象思维有关。但是世界上最著名的科学杂志之一叫做科学杂志。2000年9月1日，一位名叫王献篪的美籍华人写了一篇文章并对此事进行了评论。也就是说，你的研究能说明什么？他的神经胶质细胞能说什么？他的顶叶宽度能说明什么？也就是说，不足以证明他是人类的天才，因为这个发现而成为伟大的物理学家。这种想法是基于传统的功能定位理论。

其实近年来在这个领域，认为大脑功能至少可以分为几个层次，一个是人和动物共有的功能。比如食物、防御、见险就跑、睡眠、性功能，这些都是这些个体生存所必须的本能行为，其次才是一个种族繁衍后代的本能行为。这些本能行为显然是功能性的。大脑中有食物中枢、防御中枢、睡眠中枢、呼吸中枢和血压调节中枢。这些显然是功能性的。第二层次，脊椎动物的机能形成高级条件反射。此外，第三个层次是种族。作为生物学上的新物种，我们是区别于灵长类动物的。他的本能行为有语言和意识。任何人两岁时都会说话。一岁以后他会有语言的功能，然后他会知道和别人的区别，什么是我的，意识和自我的概念，这些都是人的本能。那么第四个层次就是个体发展中形成的习惯性行为。比如你走路的样子，说话的方式，当你的家人从外面过来的时候，好像你是从远处过来的。这是基于你从小形成的特殊习惯，以及这种智能定位关系。最后，个人的超前意识，你追求什么；你的理想是什么；你爱什么；你讨厌什么；你有什么特点？这些都是更高意识的功能，它们之间没有任何关系。那么爱因斯坦的高级智力功能，物理学的理论功能，就是这种高级意识活动，他实际上是整个大脑的功能。如果仅仅从大脑的某一部分和某些细胞去寻找它的物质基础，是不可能揭示这样一个东西的本质的。

那我们先说说本能行为。这是从大脑中间切下的两个半球。我们看中间，这样一个内侧，这是外表面，这是内表面，两个半球在一起的内表面，这个内表面，呼吸中枢，血压调节中枢都在这里。这叫内脏脑。然后食物中枢在下丘脑，然后性本能和性中枢也在下丘脑，睡眠中枢在脑干网状结构，这是大脑深处的结构，然后还有延髓，延髓有呼吸中枢和血压中枢。如果脑部受到撞击，或者脑瘤、脑出血，脑内压力高，这叫颅内压增高。此时会出现恶心、呕吐、视物模糊等症状。所以在这种情况下，如果不及时抢救，就会有危险，这种情况叫做颅内压增高，因为我们刚才看到的脑组织的形状就像豆腐一样，很软。压力大的时候从后面有一个枕骨大孔，叫脑疝，是内脏的支配。然后在我们身体的外部，我们看到刚才说的，这是一个中央沟，这是一个侧裂，在这个中央沟的前面，这个紫色的管子移动，这个黄色的管子感觉。我看看，这是头管，这是大头针，感觉在动。就好像前面紫色部分有个小人倒卧，后面也有个小人倒卧。这个小人的头朝下，这个小怪胎，我们的嘴一直在动，所以我们用它吃饭说话，所以它占了很大的位置。我们有最灵巧的手，做任何事情都要用手。我们灵巧，有灵性，这只手是最大的部分。后背虽然占了我们身体的很大一部分，但是动的少，只能弯来弯去，所以占的比例很小。所以，不考虑我们的体表，这种感觉和运动恰恰在大脑中央沟的前后缘。有这样的倒小管动作，背后有倒小管的感觉。那么大脑中的神经细胞是如何从大脑顶部传递支配腿部运动的信息的呢？这叫神经信息传递，所以大脑主导的所有功能，不管。

所以在这个过程中，当我们研究神经信号传递的化学机制时，有两个轰动的事件。一个是1976，一个是1992。1976，科学家发现，你的大脑里其实有吗啡。不管你吸不吸吗啡，吸不吸海洛因，脑子里都有。这叫内生“毒”。1976发现的内啡肽，即大脑中产生吗啡的化学物质是肽类结构，称为内啡肽，传递神经信息。心情好不好取决于大脑产生多少内啡肽，这就解释了为什么吸毒者会上瘾，也就是说大脑中有吗啡样物质，是调节心情的重要分子。如果你再戒烟，你会失去你自己的生产力。所以你对外来药物产生依赖，这种需求在增加。这是内啡肽的发现。

1992又有了一个发现，就是几十年前日本军国主义在齐齐哈尔附近释放的芥子气，也是在大脑中发现的。从这里我们可以看到这是芥子气，也就是一氧化氮，它是由精氨酸通过释放小的神经递质从前细胞到后细胞，在这里合成大脑的氨基酸而产生并释放出来的。这种一氧化氮渗透非常快。为什么冠心病一旦发作，往嘴里塞点东西和药片，马上就缓解了，心绞痛也就缓解了，就是有芥子气。当然这是微量，多了也会中毒。这东西能扩张血管。这种芥子气在后细胞产生后，很快又扩散回前细胞，改变了这种神经信息传递的速度。这是后面的细胞，它产生神经逆向信使，一氧化氮和芥子气。同时还有几十种细胞信号转导系统，其中一种叫做蛋白激酶，跑到细胞核里激活基因调控蛋白。这种基因调控蛋白促进基因表达，于是新的蛋白出现。如果你想记住什么，就会有相应的蛋白质合成。

做梦也是一种现象，我们知道精神分析专家弗洛伊德是最受欢迎的一种。他解梦。他用梦来解读潜意识，潜意识，你的欲望和需求，白天醒来无法满足，然后你就用做梦的形式。这个理论应该是不科学的，缺乏实验证据的。他有一个案例:比如你做了一个梦，你可以找一个精神分析学家，不管你是哪个国家的，这个医生可以这么解释，另一个医生也可以有另一种解释。没有办法证明谁对谁错，因为他没有依据。他能联想到。根据你的生活经验，这种联想对吗？很难说。所以这不是科学理论，也不是科研手段。所以要真正研究科学的睡眠和梦，我们知道大脑深处有一个网状结构。刚才我们说支配大脑腿部的神经细胞，细胞体在大脑中央前回，然后它的轴突可以分布到腰椎。这个有明确方向的神经细胞，相反这个轴突很短，轴突发出的速度是网状的，所以叫网状结构，看不出来和谁连接，连接很紧密。这种结构是用电生理的方法来测量的，记录电极，测量电波反应的时间，潜伏期有多长，记录这个来证明它是睡眠的中枢，这个还是在动物身上做的。

先说大脑是如何对外界进行反映和改造的。我们如何感知外部世界？我们刚才讲的感受和动作，如果是身体上的感受，就会产生心理活动。我知道我眼前有一副眼镜，那为什么我会觉得这个形状是眼镜，而且是最近在枕叶后面的外侧枕区发现的。当你识别一个物体时，你看到的是形状识别，也就是这些大脑区域。下面是人脸识别，美国著名演员，美国科学杂志著名文章。这是一个知名演员，这个奇怪，这个颠倒，然后这个又出来，隔一个奇怪，颠倒，又一个，以此类推。结果发现这个部位叫梭状回面孔识别区，是识别熟悉面孔的特殊脑区，所以对形状、物体、面孔的识别。让我们看看，大脑是从后面传到前面的。比如视觉管理从枕叶开始，每向前一步就是10到20毫秒。我觉得眼镜应该是手拿的，最快大概200毫秒0.3秒。事实上，从这个区域往下，红线回答，我看到了什么？这是什么？回答这个问题，然后蓝线从后面识别是哪里。这是什么？它在哪里？如果这个东西在动，那也是蓝线在空中飞，所以这条红线叫腹侧系统，这条蓝线是背侧系统。这两个系统是一样的，它们在产生一个物体感知上起作用，至少有30多个脑区共同完成。所以不是单个脑区完成的感知，而是三四十个脑区的持续活动，比如我们说的指挥棒。然后我们再谈记忆。我们如何记住它？就像我刚才说的，在20世纪60年代之前，人们认为大脑只有一个记忆中心，这个记忆中心就是海马体。因为是病人发现了这个现象。然后到了八九十年代，发现事实并非如此。大脑中不仅有一个结构负责记忆，而且几乎所有的脑细胞都有记忆功能。大脑中至少有五个记忆系统记住了不同的东西和不同的内容。记住名词和知识被称为语义记忆，记住我的吃喝和会见朋友的经历被称为情景记忆。我一边看书，一边计算。这叫做工作记忆。我不自觉的织了一件毛衣，想都没想就自动习惯了。这叫内隐记忆，记忆有五种。那么每种记忆都涉及不同的大脑结构。

或者相应的失忆，失忆的类型也有很多种。刚才提到的海马体损伤导致的顺行性失忆，是指他受伤后，记不起自己经过了什么，做一件事可以孜孜不倦，对他来说永远是新的，记不起自己刚刚做了什么。这叫做顺行。还有一种是逆行性失忆，是指受伤后还能记得发生的事情。在我受伤之前，记得越早，记得越清楚，就是不记得我受伤之前刚发生的事情。这是逆行性失忆。还有一种是情感记忆。比如我们说的一见钟情，这个一见钟情就是形容年轻男女一见钟情，所以一辈子都忘不了。当他们看到它时，他们几秒钟都不会忘记它。但是，巩固常识和场景的记忆需要多少分钟，形成巩固记忆需要40分钟。如果在这件事发生后的40分钟内，我被别的事情打扰，我就会忘记这件事，把它搞糊涂。如果我做一件事，中间什么都没发生，我能记住四十分钟，那是为什么？刚才说了一个复杂的过程，比如说这是一个细胞膜在前面刺激，你要记住这个东西，通过这里进入细胞，它会经过很多环节，大概二三十种物质，然后这个物质钻到细胞核里面刺激基因表达，形成一个新的蛋白质，你只会形成一个长期记忆，这个过程大概需要四十分钟。但是一见钟情，为什么一下子就能记住？因为这种一见钟情，它产生激素样物质，这种激素样物质，它有这种能力。从这个细胞膜直接穿入细胞膜，往里面跑，然后直接进入细胞膜，没有那么多物质。它可以直接穿过去。像一个特使，它可以直通两道门，穿过细胞膜，再穿过细胞膜到细胞核，这样你就可以形成一个新的蛋白质，这是我喜欢的。因为使用了情绪，这种记忆一旦形成，就迅速巩固，永不遗忘，所以有情绪的记忆最强。相反，我们说遗忘也是记忆的一种形式。有些东西是不必要的，你要忘记，你要把所有的东西都记在脑子里。怎么才能得到呢？那个大脑装不下，你就要选择性的忘记。

但是有一种骗子。这种病人是这样的。我们所说的撒谎是什么意思？我去了别人家。中午去了别人家，饿了。当我走进房间时，人们正在吃饭。你吃饭了吗？我吃，你吃。这个时候，你不想给主人添麻烦。这是一个善意的谎言。每个人都有一点。这是一种礼貌，所以这不是一件坏事。另一个不是。另一个是罪犯的谎言。他犯了罪，杀了人，犯了罪，然后公安局给他打电话。他拒绝承认这不是谎言，所以他做了测谎。还有一种说法是谎言。这种索赔谎言最近在我国发生了很多。这是什么？交通事故伤害，双方打架，工伤都涉及赔偿。要赔偿，这就涉及到真正的大脑有多大的损伤，损伤有多大，里面有没有成分，所以这里就有理赔谎言。然后是另一种病态的谎言。最明显的病理性谎言是酒精中毒性精神障碍。这种人叫骗子，就是脸不红，心不跳。为什么？因为他喝了很多酒之后，他的大脑下面有一个结构叫乳头体，他的大脑底部有一个，像乳头一样向下突出，叫乳头体。这部分受损最严重。伤害最严重之后，酒精对他的毒性最大。会发生什么？遗忘加上虚构，再加上明知不可为而为之，也就是说，他只是做了一件事，就忘记了。当人们问，你刚才在哪里？我脑子里有个想法，就随口说了出来。我从广州回来了。这是不可能的。这明显是骗人的。怎么可能呢？因为我昨天看见他了，他说他去广州了，但是他没有脸红。为什么他不认为自己在撒谎？他不认为自己的记忆有问题。人们说你是一个记性不好的人。我记性很好。你说的话我都能记住，所以这种说谎成瘾是因为酒精中毒，也就是所谓的遗忘加虚构，缺乏自知之明。这叫病理性说谎。

接下来，我们将使用脑电图测谎仪。比如要求罪犯接受测谎。现在在公安系统大家都知道，什么是测谎仪？测量呼吸，脉搏，也就是心跳，还有一个，皮肤电阻的变化。问你，你认识这个人吗？不，你呢？我不认识他。我只呼吸一次，然后血压就变了，脉搏也变了。这是公安总局用的测谎仪。这个测谎仪叫老三道。这是什么测谎仪？说谎时，他感到紧张，出汗，分泌阻力，皮肤的电阻和导电性增加。因为汗液中有盐，导电性强，皮肤电流有波动。当他停止呼吸时，他暂时卡住了，然后他的脉搏变快了。但这个老牌罪犯不在乎，他不慌张，他的心不慌张，他的脸不红，他可能会逃跑。

所以刚才说的都是感性记忆，谎言之类的。所以现在人脑和计算机之间有了新的接口，比如脑血管意外，然后这个人瘫痪了，只能坐在轮椅上，所以他想玩。就像这张照片，他戴上这顶帽子，写在脑电图上。这是一块板，上面有小机器人和玩具。他心里想，这个玩具能转到哪里就转到哪里，想往前走就往前走。比如这个人，他所想的，这个屏幕上出现了什么文字，从而强化了他所想的，所见的。

接下来我们就来说说高级思维，抽象，形象思维，这是最常见的问题，尤其是老师经常遇到的问题，也就是形象思维，抽象思维。然后大约在1981，有一个诺贝尔项目的获得者，名叫斯佩里的科学家。用病人做实验，有些癫痫病人控制不了自己的发作，然而他们吃药。这时候他们把白色放在大脑的两个半脑下面，像电线一样，把两个半球连接起来，互通信息，交换信息。他在这里放一把刀，然后把两边切开，两个半球分开，这叫脑残人。两个半球各做各的事，两者没有联系。所以通过这些人的研究，发现红色的是左半球，可以解决数学问题，进行科学思维，进行科学发明研究，而右半球是在这里绘画，雕刻，形象思维，所以当时就有了这样的认识。也就是80年代初认为左半球负责抽象思维，右半球负责形象思维，但这是这种脑裂的结果。毕竟正常人和脑裂畸形不同，但正常人没有明显优势，只有65，438+00%左右，两个半球都有抽象思维和形象思维的功能。那么在这里稍微解释一下。有中学老师问我，老师说左半球和右半球不是那么清楚。人为什么有两个半球，为什么头不是球？我说这是个好问题。你可以证明，从低等动物到高等动物，只有人类才有抽象思维。经过形象思维的区别，人的大脑是两个半球，其他动物都是一个球。你的论点成立，但是连昆虫的大脑都是左右的，更何况老鼠，低等动物，低等脊椎动物甚至昆虫都是两个半球。为什么？这两个半球是生物保命的必然结果。比如兔子，老虎来了，是从左边来还是从右边来，一定要判断准确。老虎从左边来，它跑向右边。如果判断错误，老虎从左边来，它跑到左边，跳到人嘴里，它就死了。这个方位距离怎么判断？它取决于两个半球，是对称的，无论是一边还是另一边，所以是为了维持生命，躲避天敌，捕捉食物。老虎要想饿，就要抓食物，而且猎物很准。这个位置和方向特别准。是这个功能造成的，而不是抽象思维和形象思维。抽象思维和形象思维有关系吗？也有一点关系。例如，我们的右手和右腿朝向大脑左半球的运动和中央前回的运动是交叉的。这是两条腿和两只脚。只有一个舌头。我说话的时候舌头不是分成两部分的，没有左右舌。作为一个整体，这个时候舌头该怎么办？舌头用于人类，而且比动物用得多。这个时候就没有办法控制这个舌头了。如果你是右撇子，舌头在右半球，你应该爱用左手，舌头在右半球活动。只有这样你才能分工，但是这个功能不是抽象思维，是形象思维，认为我说话的时候，我说话的内容是抽象思维，但是我说话的时候，我不需要考虑舌头是该伸还是该缩，是左还是右。如果我想那么做，我已经筋疲力尽了。我说的是我的思维，抽象思维，形象思维，但是我说话的时候，我的声音，我的舌头的运动，我的嘴巴都是自动的。这种自动化是一种本能行为。只要你是人，你就有这个功能，这个功能是和大脑结构一起定位的，而你讲话的内容是整个大脑的功能。你的高级思维，无论是形象思维还是抽象思维，都是我们说的。

下面最后一个问题是精神分裂症的答案。1911年给这种病命名的人，把它定义为一种原因不明的功能性疾病。当时老怀疑大脑结构没有变化，特别是有人想害他或者以为配偶在外面。旧的怀疑被称为嫉妒妄想、迷恋妄想和迫害妄想，特别是对偏执型精神分裂症患者。当时认为可能是因为内分泌功能失调，因为青少年和二十几岁发病率最高，青春期发病率最高。有一种精神分裂症叫做青少年精神分裂症。所以人们对精神分裂症的认识是一步一步进步的，但还远远没有解决和完全了解精神分裂症的真正机制，所以当时认为是一种内分泌疾病。

因此，对大脑的研究不仅关系到我们的日常生活和我们的活动，还关系到许多重大的脑部疾病和人类文明的发展。因此，探索大脑的奥秘是科学的巅峰，也是科学中最重要的研究领域。因此，自20世纪以来，脑科学成为当代科学的前沿。