研究稱大腦神經(jīng)元控制時間快慢感,壓力大過得慢

為什么人在不同的場合對于時間的感覺不一樣？例如在快樂的情況下，人總是覺得時間過得很快，而在有壓力的情況下則相反。

據(jù)英國媒體11月5日報道，美國明尼蘇達大學兩位科學家進行的一項關(guān)于大腦感受時間快慢的實驗結(jié)果表明，可以通過主觀改變大腦神經(jīng)元的活躍程度，來影響人對時間快慢的感知。

科學家們指出，腎上腺素將會影響大腦神經(jīng)元的活躍程度。越快樂大腦神經(jīng)元就越活躍，于是感覺時間過得越快。

大腦神經(jīng)元控制對時間快慢的感覺實驗中，美國明尼蘇達大學科學家杰弗里和他的同事布萊恩讓獼猴的眼睛1秒鐘之內(nèi)在兩個圓點之間來回移動。3個月后，被訓(xùn)練的獼猴再看到兩個圓點時，已經(jīng)能在1.0003秒和0.0973秒之間做出反應(yīng)。

這兩位科學家通過電極，記錄下了實驗時獼猴大腦中100個神經(jīng)元活動的頻率，發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)元在獼猴執(zhí)行眼球移動任務(wù)時為它們提供了協(xié)助。獼猴在訓(xùn)練時，大腦神經(jīng)元非?；钴S；而在常規(guī)的狀態(tài)下，獼猴大腦神經(jīng)元的活躍程度有所減弱。

這一現(xiàn)象顯示，獼猴能夠通過大腦中神經(jīng)元的活躍程度對時間“長度”做出評估，如果它們大腦中神經(jīng)元的活躍度減退，就意味著他們知道一秒鐘的時間到了，眼睛不用進行在兩個圓點之間轉(zhuǎn)動的任務(wù)了。

壓力越大會感覺時間過得越慢明尼蘇達大學的這一實驗結(jié)果顯示，科學家在未來可以通過大腦中控制時間的神經(jīng)細胞，來操控人們對時間快慢的感知。這也揭示了為什么在某一情況下，人們對時間快慢感知的不同。

科學家們指出，腎上腺素將會影響大腦神經(jīng)元的活躍程度。當一個人處在壓力環(huán)境下，大腦中的腎上腺素化學物質(zhì)分泌會受到影響，于是感覺時間過得很慢。相反，越快樂大腦神經(jīng)元就越活躍，于是人們就感覺時間過得越快。

目前，這兩位科學家正在計劃通過干擾獼猴對時間認知的實驗，來測試他們已經(jīng)鑒定過的神經(jīng)元是否就是最終的“心理時鐘”。

神經(jīng)遞質(zhì) | “很多道理”的為什么

查理 · 芒格（Charlie Munger）在他的人類誤判心理學中談到人的重視理由傾向時提出： 如果人們畢生致力于將他們的直接和間接經(jīng)驗懸掛在一個解釋”為什么“的理論框架之上，那么他們對知識的吸收和使用就會變得更加容易 。哈佛社會心理學家埃倫·蘭格（Ellen J. Langer）也通過實驗證明 在提出要求時給出哪怕毫無意義或不準確的理由，也能使之更容易被接受。 為什么“聽過很多道理，依然過不好這一生？”其中一種可能是，“很多道理”也沒告訴你“為什么”。

一回我在某乎查找問題時發(fā)現(xiàn)了一本介紹腦內(nèi)物質(zhì)的 神經(jīng)學 書籍，它有個讓人難以啟齒的名字—— 《為什么精英這樣用腦不會累》 。由于先看到了書中的部分內(nèi)容，再在結(jié)尾看到書名時，便也沒妨礙我對這本書的興趣。

此書的作者是日本神經(jīng)科醫(yī)生 樺澤紫苑 ，在寫書之時從事腦科學研究已有15年之久。此書 從“腦內(nèi)物質(zhì)”的角度出發(fā)，綜述人腦的構(gòu)造與機能，分享順應(yīng)人腦機能的正向工作方法 。這是一本面向商務(wù)人士的暢銷書，誠如作者在書中所言，這不是一本關(guān)于腦科學的學術(shù)性著作，內(nèi)容通俗易懂，可能“過于簡單”或“說明不夠充分”。但作為“腦內(nèi)物質(zhì)”的入門科普，解釋了很多心靈雞湯、養(yǎng)生常識的“為什么”，讀來也饒有趣味。

人們擅長使用“腦子有問題”、“神經(jīng)病”等來表達對舉止異常者的憤怒。這類罵法，應(yīng)起源于神經(jīng)科學。英國生物學家、物理學家及神經(jīng)科學家、諾貝爾心理學獎或醫(yī)學獎得主、 頭銜一口氣念完有點喘 的弗朗西斯 · 克里克（Francis Crick）曾在他的著作《驚人的假說（The Astonishing Hypothesis) 》中提出： 你，你的喜悅、悲傷、記憶、抱負，你的本體感覺和自由意志，實際上都只不過是一大群神經(jīng)細胞及其相關(guān)分子的集體行為。正如劉易斯 · 卡羅爾（Lewis Carroll）書中的愛麗絲（Alice）所說：“你只不過是一大群神經(jīng)元而已?！?/strong>

人腦中有數(shù)百億個神經(jīng)元（即神經(jīng)細胞），神經(jīng)元之間在結(jié)構(gòu)上并沒有原生質(zhì)相連，僅互相接觸，其接觸的部位稱為突觸。突觸小體中有突觸小泡，突觸小泡中有神經(jīng)遞質(zhì)， 神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前膜釋放到突觸后膜，使后膜產(chǎn)生興奮（或抑制） 。 神經(jīng)遞質(zhì)，即是上文提到的“腦內(nèi)物質(zhì)” ，“腦內(nèi)物質(zhì)”是作者在書中對神經(jīng)遞質(zhì)的俗稱，并非學術(shù)用語。為了表述方便，本文也沿用“腦內(nèi)物質(zhì)”這一說法。樺澤紫苑醫(yī)生提出， 腦內(nèi)物質(zhì)可以改變情感，改變對人對事的態(tài)度，從而影響整個人生 ，其重要性不言而喻。

書中著重介紹了7種腦內(nèi)物質(zhì)：多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素、血清素、褪黑素、乙酰膽堿、內(nèi)啡肽。每種腦內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生的作用及感受，你一定體驗過。

高三那會，班主任曾鼓勵我們找出心儀大學的照片，將它貼在床頭，并在每天早上起床時復(fù)述自己的目標。這種自我激勵的方式并不少見，被譽為“歐洲巴菲特”的博多 · 舍費爾（Bodo Schaefer）在他聞名于世的理財著作《小狗錢錢》中就曾教導(dǎo)讀者制作“ 夢想相冊 ”并每天查看。關(guān)于如何實現(xiàn)自己的夢想，王健林所言成為首富先實現(xiàn)“ 先掙它個1個億 ”的小目標也是廣為人知的。而這一切，均與 多巴胺 有關(guān)。而多巴胺，與大腦獎賞系統(tǒng)有關(guān)。

作者如是介紹獎賞系統(tǒng)：

我們可以清楚地看到，多巴胺在兩種情況下會分泌：

1) 欲望得到滿足；
2) 預(yù)感欲望即將得到滿足。

其中對我們尤具意義的，是預(yù)感欲望即將得到滿足也會分泌多巴胺，這也就解釋了為什么我們需要“夢想相冊”，需要切實可行的小目標。多巴胺 并不會長時間或長期連續(xù)分泌 ，我們需要不斷查看“夢想相冊”來補給多巴胺。多巴胺追求更多快感刺激，一旦一個小目標實現(xiàn)， 一事成事事成 ，它會激勵我們走向下一個目標實現(xiàn)。

多巴胺也 喜歡變化和挑戰(zhàn) 。 一成不變 的東西或 安于現(xiàn)狀 的念頭，都會影響多巴胺的分泌。混吃等死般安逸的生活，誠如叔本華所言，往往導(dǎo)致無聊。同樣，面對機械重復(fù)的工作或生活，我們要學會從中尋找創(chuàng)新和挑戰(zhàn)。

我自小就十分愛拖延，不見 Deadline 不行動。

Deadline 前的心情，體會過一次就絕不想再體會第二次。但人生中倒掉的 Flag，不拖到 Deadline 占八成也不為多。對抗 Deadline 期間，也如上圖所示，往往效率倍增，這與焦慮不安的心情，都要部分歸功于 去甲腎上腺素 。

去甲腎上腺素也叫戰(zhàn)斗或逃跑激素，在人直面精神壓力、必須在戰(zhàn)斗和逃跑之間抉擇時分泌，使人注意力高度集中，幫助人做出判斷。 “ 工作記憶 ”負責臨時儲存信息，查看短信驗證碼，在填寫驗證碼之前腦中記住驗證碼，依靠的就是工作記憶。 注意、意識到某件事，腦中一直有個念頭，都是記憶工作處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)的表現(xiàn) ，都會分泌去甲腎上腺素。好處是我們可以全身心地投入工作，提高效率。但如果長期處于這種高壓狀態(tài)，便會導(dǎo)致去甲腎上腺素不足，影響工作記憶運轉(zhuǎn)。這也就解釋了為什么“ 只用功不玩耍，聰明孩子也變傻 ”。工作記憶無法正常運轉(zhuǎn)，更是抑郁癥的一種表現(xiàn)。我們需要休息，我們在休息的時候要忘掉工作、盡情放松。

Discovery頻道紀錄片《透視人體極限》第2集《精力體能》里講述了一個例子，辛基 · 埃伯利在攀登新墨西哥州的桑迪亞山時，手扶的巖石松動脫落，幾乎壓在他身上，帶他沿斜坡向懸崖滑去。這塊巨石重達 544千克 ，依靠手臂、肩膀、胸的力量，他非但沒有被壓死，竟還將石頭從身上推開了！這是 世界臥推記錄的1.5倍 。

無獨有偶，弗吉尼亞州的勞倫 · 柯納基和亞利桑那州的湯姆 · 博伊爾都曾通過 抬起汽車 挽救別人的生命。雖然爆發(fā)出這么大的潛能的人并不多，但日常生活中偶然“超常發(fā)揮”的例子卻不少見。常被人津津樂道的是“ 火災(zāi)蠻力 ”，老太太在火災(zāi)逃生中，也能搬得動一個冰箱。就我自己而言，我的某位朋友曾對我搬了一個極重的行李箱上樓而感到驚訝。這種潛能的揮發(fā)，一個關(guān)鍵因素就是 腎上腺素飆升 。

有人喜歡蹦極、速降、跳傘等高難度、高挑戰(zhàn)的極限運動，追求驚險與刺激。這類人通常被稱為“ 腎上腺素癮君子 ”。 腎上腺素是一種戰(zhàn)斗激素，也稱壓力激素，當人面臨戰(zhàn)斗或身處戰(zhàn)斗之中時分泌。 這聽起來和去甲腎上腺素很像，與去甲腎上腺激素不同的是， 去甲腎上腺素主要作用于腦和神經(jīng)系統(tǒng)，而腎上腺素主要作用于腦以外的身體內(nèi)臟器官，尤其是心臟和肌肉 。

腎上腺素飆升時，心跳速度加快、血壓上升，將血液輸送到肌肉中，調(diào)動更多肌纖維，短時間內(nèi) 提高身體機能和肌肉力量 。同時血糖升高、瞳孔放大，頭腦清醒， 專注力和判斷力也得到提高 。但如果壓力過大，腎上腺素 分泌過剩 ，便會使心跳急劇加速，陷入極度緊張的狀態(tài)， 喪失理智 ，做出自己都無法理解的事情來。身體上的表現(xiàn)則為， 肌肉僵硬 ，無法正常運動。

我們對工作 壓力大 、 熬夜 會 影響身體健康 、產(chǎn)生 過勞肥 的事實非常熟悉。這與腎上腺素和去甲腎上腺素無法對付過大的壓力、分泌 皮質(zhì)醇 有關(guān)。按照身體機能的規(guī)律，腎上腺素和皮質(zhì)醇都是白天分泌量大，夜晚分泌量小。如壓力仍要求身體在夜晚分泌大量腎上腺素和皮質(zhì)醇，就會對身體造成傷害。皮質(zhì)醇有“ 免疫抑制作用 ”，大量皮質(zhì)醇會導(dǎo)致身體免疫力下降。皮質(zhì)醇還會 抑制淋巴細胞 的機能， 增高患癌風險 。同時 抑制胰島素 的作用，引發(fā) 肥胖、糖尿病 等。別太壓力，別熬夜，注意休息，這些耳熟能詳?shù)母嬲]應(yīng)該得到應(yīng)有的重視。

“早晨起來／擁抱太陽／讓身體充滿／燦爛的陽光／滿滿的正能量……”不知你是否和我一樣，在看到這個視頻的時候挺直了腰板……不知你是否還和我一樣，曾在早晨聽到鬧鐘后死賴在床上，嘟囔著“不想起床、不想上班”……關(guān)系到起床狀態(tài)的，是 血清素 ——早晨它分泌充足時，人便充滿朝氣，頭腦清醒，身體滿滿正能量；分泌不足時，便意興闌珊，不想起床不想上班。

血清素也被稱為“治愈物質(zhì)”，在它分泌旺盛且活性較強時，可以讓內(nèi)心穩(wěn)定和平靜，可以控制激動和沖動。在它分泌不足或活性低下時，人就會陷入心煩意亂、坐立不安，易怒、易抓狂的狀態(tài)。

深呼吸 可以用來平復(fù)緊張、憤怒等負面情緒，其中一個原因就是促進了血清素的分泌。書中作者介紹了 接受日照 、 有節(jié)奏的運動 、 咀嚼 等提高血清素活力的方法，深呼吸、大聲朗讀、散步、慢跑等，均屬于有節(jié)奏的運動。 光是想象早晨起來到戶外去擁抱太陽，打拍子并口誦滿滿正能量，我的精神就不禁為之一振！

睡眠有多重要呢？我們在一切預(yù)防身體、精神疾病，保持健康，塑形美體，養(yǎng)顏美容等正向分享中，都會看到人們?nèi)绾螐娬{(diào) 睡眠的重要性 。書中指出，一個人連續(xù)5天每日睡眠不足5小時，認知能力就會下降到和連續(xù)48小時不睡覺的人達到同等水平；過勞死（主要是心肌梗死、腦出血等心腦血管疾?。┡c工作量和工作難度并無直接關(guān)系，而與睡眠時間長短存在明顯聯(lián)系。

我們前面講到的幾種腦內(nèi)物質(zhì)，也與睡眠息息相關(guān)。但直接被稱為“睡眠物質(zhì)”，與睡眠重度相關(guān)也最為人所知的，是 褪黑素 。書中如是描述褪黑素對睡眠的作用：

褪黑素不僅可使心跳減慢，體溫、血壓下降， 促進自然入睡 ，還具有 很強的抗氧化作用 ，其抗氧化作用是維生素E的2倍。抗氧化可 降低動脈硬化的概率 ，預(yù)防心肌梗死、腦出血等心腦血管疾病。比起抗動脈硬化，抗氧化對 抗衰老 的意義更為人所知。除此之外，褪黑素還有 抗癌作用 ，可抑制癌細胞增殖、抑制血管新生、修復(fù)DNA等。健康覺、美容覺并不是虛妄的口號，睡眠對人的短期影響很顯著，但有許多誘惑促使我們將其忽視；睡眠對人的長期影響并不顯著，但我們應(yīng)將它牢記，時常勸誡自己。

李敖曾言他的博聞強識得益于看書時把每本書大卸八塊，將書中內(nèi)容分門別類的讀書方法，李笑來在《把時間當做朋友》中援引了這個例子論述靈感的來源，并言“ 靈感的出現(xiàn)，只不過是‘量變到質(zhì)變’的那一瞬間突然綻放的鐵樹之花 ?！奔玖w林在《治學漫談》中則說：“ 靈感這東西不能說沒有，但是，它不是從天上掉下來的，而是勤奮出靈感 ?！泵绹鴱V告大師詹姆斯 · 韋伯 · 揚在《創(chuàng)意的生成》一書中提到創(chuàng)意生成的兩大原則：“ 創(chuàng)意是舊元素的新組合；洞悉事物間的相關(guān)性是生成新組合的基礎(chǔ)。 ”基于這兩個原則，他提出創(chuàng)意產(chǎn)生的步驟：大腦盡量收集原始素材并將其拼貼、咀嚼，充分娛樂和放松，刺激想象力和感知力，等待創(chuàng)意光臨，將其加以應(yīng)用，并逐步修正和完善。 乙酰膽堿 可以解釋這些方法為什么奏效。

乙酰膽堿可以促進海馬發(fā)出θ波，使神經(jīng)突觸更容易連接。 更易連接意味著： 關(guān)聯(lián)性較弱的信息更易碰撞出火花；記憶更易被固定。 前者意味著 靈感和創(chuàng)意 ，后者則意味著 記憶力 。靈感閃現(xiàn)的本質(zhì)是 腦中信息的相互連接 ，這就要求這些 信息必須是先存儲在大腦中****的 ，越大量的信息，越有迸發(fā)靈感的可能。所以，大師們在談靈感之前，總是先強調(diào)勤奮；所以，“要么讀書、要么旅行，身體和靈魂總要有一個在路上”。

人在睡眠時乙酰膽堿分泌旺盛，接觸、嘗試新鮮事物、放松休息，也有助于促進乙酰膽堿的分泌。記憶力和創(chuàng)造力要求我們再一次強調(diào)睡眠和休息的重要性。

伸直你的右臂向上舉過頭頂，你能堅持多久呢？

印度有一位名為阿馬爾 · 可杰的苦行僧，自1973年開始將自己的右臂舉在空中，距2011年被報道時，他已高舉手臂38年未曾放下?？嘈猩ㄟ^ 極端痛苦的肉體折磨 和 冥想 修行，來拉近與神明的距離。

除此之外，還有一個更直接的修行方式—— 吸食大麻 ，迷幻中他們更能和神明溝通。

如果了解了 內(nèi)啡肽 ，苦行僧們的修行方式也就更好理解了。

在承受極端痛苦的肉體折磨或冥想時，腦內(nèi)會分泌內(nèi)啡肽。 內(nèi)啡肽又被稱為“腦內(nèi)毒品”，是一種內(nèi)成性的類嗎啡生物化學合成物激素，它能與嗎啡受體結(jié)合，產(chǎn)生跟嗎啡一樣的鎮(zhèn)痛效果（內(nèi)啡肽的鎮(zhèn)痛效果是嗎啡的6.5倍）和欣快感，太過強烈時甚至會產(chǎn)生恍惚感。

很多人“ 無辣不歡 ”，這被認為與內(nèi)啡肽有關(guān)。辣并不是一種味覺，而是一種痛覺。為了應(yīng)付舌頭上的灼痛感，內(nèi)啡肽會被分泌，在鎮(zhèn)痛的同時給人帶來快樂。這種快樂被認為與 Runner's high （跑步者的喜悅）類似，跑步者在 Runner's high 之前，會感到疲憊和痛苦，當運動量超過某一階段之后，分泌內(nèi)啡肽（但不僅僅是內(nèi)啡肽），迎來 Runner's high，便感覺痛苦減少，身體輕盈，神清氣爽。

早睡早起、注意休息、運動、讀書、冥想，在許多成功人士的自傳、鋪天蓋地的網(wǎng)絡(luò)分享中，我們都可以看到對這些生活方式倡導(dǎo)。從腦內(nèi)物質(zhì)的角度解釋，它們確實是有益的。需要注意的是，腦內(nèi)物質(zhì)最為重要的原則就是 平衡 ，不可通過營養(yǎng)劑、藥品等外部方式進行干預(yù)，應(yīng)通過健康的生活方式調(diào)節(jié)自身的分泌。

后記：
此書并沒有介紹通過科學研究方法得出的結(jié)論，而是從廣大讀者更為熟悉的生活經(jīng)驗出發(fā)介紹腦內(nèi)物質(zhì)的作用和調(diào)節(jié)方法，并不能使人完全信服?！霸谑种兄挥绣N子的人看來，每個問題都像是釘子”，人體是復(fù)雜的，加上作者在書中的部分描述略顯牽強附會，我們也有理由懷疑作者是否過分強調(diào)了腦內(nèi)物質(zhì)對人的作用。寫作過程中我曾幾度猶豫是否要中斷，但在閱讀過程中產(chǎn)生的 共感 以及我從這些 生活方式中得到的益處 還是推著我寫完了。且不論書中的說法是否存在偏頗，筆者個人的記錄、解讀也可能存在偏頗，因此本文 僅與你做信息分享，不做知識傳播 。若能發(fā)現(xiàn)并指出錯誤，很高興我們就離真理更近了一步。

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如何根據(jù)腦學說的發(fā)展，來認識大腦活動的特點和規(guī)律？

大腦皮層生理活動的特點與規(guī)律是：??

（1）始動調(diào)節(jié)：??

人們在從事學習、研究等腦力活動時，通常在開始時工作效率較低，經(jīng)過一個適應(yīng)過程中逐漸提高，稱之為始動調(diào)節(jié)，這種始動調(diào)節(jié)是因為神經(jīng)細胞也和機體的其他組織一樣具有“惰性”，需要通過一定時間來克服大腦本身的這一弱點，并加以調(diào)整，而且神經(jīng)系統(tǒng)對其他器官、系統(tǒng)的調(diào)節(jié)也需要一定的時間。??

這種現(xiàn)象在大學生的學習、生活、勞動中均可見到。根據(jù)大腦皮層始動調(diào)節(jié)這一特點，在教學安排中，應(yīng)采取循序漸進的原則，由淺入深，由易到難，逐漸增加學習難度和學習強度。甚至可以充分運用大腦皮層活動的始動規(guī)律，將難度大的課程安排在每周二、三、四神經(jīng)興奮活動的高漲期。??

（2）動力定型：??

當內(nèi)部和外部的各種因素為條件刺激，重復(fù)多次刺激大腦皮層，并不斷強化，使大腦皮層上的興奮和抑制過程在空間和時序上的關(guān)系就固定下來，因而，條件反射的出現(xiàn)愈來愈恒定和精確，即形成動力定型。實際生活中，一切技能和習慣的訓(xùn)練和培養(yǎng)過程都是大腦皮層活動動力定型的形成過程。

擴展資料：

大腦的功能

1、運動功能

大腦的運動系統(tǒng)負責產(chǎn)生和控制運動。產(chǎn)生的運動從大腦通過神經(jīng)傳遞到身體運動神經(jīng)元，達到控制肌肉的作用。皮質(zhì)脊髓束將運動信息從大腦，脊髓傳遞至到軀干和四肢。腦神將運動信息傳遞至眼睛，嘴巴和臉部區(qū)域。

2、感覺

感覺神經(jīng)系統(tǒng)涉及感覺信息的接收和處理。這些信息通過特定的感受器官（視覺，嗅覺，聽覺和味覺）的被接受傳至大腦。

3、語言

雖然傳統(tǒng)上語言功能被認為是定位于威爾尼克區(qū)（Wernicke）和布洛卡區(qū)（Broca），但現(xiàn)在人們普遍認為，更廣泛的皮層區(qū)域?qū)φZ言使用有貢獻。語言如何被大腦表征，處理和獲取的是心理學和神經(jīng)科學研究等領(lǐng)域正著力研究的一個問題。

4、情緒

嘗試將某些大腦區(qū)域的喜怒哀樂等基本情緒相關(guān)聯(lián)目前還存在著極大的有爭議，一些研究沒有發(fā)現(xiàn)與情緒相對應(yīng)的特定位置。 杏仁核、眶額葉皮質(zhì)、腦島及外側(cè)前額葉皮層區(qū)域似乎參與到了情緒的加工過程。

探索大腦8大奧秘：每天都在用腦，你了解大腦嗎？

文/諸神的恩寵

請先猜一個謎語：每天，我們都要用一樣?xùn)|西，這樣?xùn)|西就在我們身上，但它既看不見也摸不著。如果缺了它，我們就什么事情都干不成。那么請問，這是什么東西？

可能你已經(jīng)猜到了，沒錯，它就是我們的大腦！? 我們每時每刻都在用大腦，然而有關(guān)大腦的知識，我們卻知之甚少。 針對這種情況，上海東方廣播中心獨家策劃了一檔有趣的科普節(jié)目，叫“創(chuàng)新之問”。該節(jié)目內(nèi)容為普及大腦常識，形式以兩方對話為主。最大的亮點是，對話的雙方極具反差萌效果。怎么反差萌呢？原來，對話的一方是中國院士、著名神經(jīng)生物學家 楊雄里 ，而對話的另一方則是 小學生們。

想想看，科學家認真嚴謹、學識淵博，而小學生們好奇心強、求知欲旺盛，當這兩方相遇時，將會碰撞出怎樣的火花呢？正如節(jié)目組所預(yù)料的那樣，科學家和小學生們精彩的一問一答，為很多人普及了腦科學常識，受到了人們的高度贊譽。后來，節(jié)目組將這期節(jié)目的內(nèi)容進行了重新梳理和編輯，于是，便有了我們今天要分享的這本書 《與中國院士對話·大腦奧秘知多少：大腦奧秘初探》。 這本書曾榮獲 “2018年度桂冠童書”獎。

好了，話不多說，現(xiàn)在就讓我們來聽一聽，在腦科學方面，楊院士和小朋友們都聊了些什么吧。

01 大腦由哪些部分組成？

在科學界，許多人都覺得宇宙奧秘最高深莫測。但其實， 人腦的奧秘完全可以與宇宙奧秘相提并論 。世界上任何一臺先進的機器，都沒有人腦結(jié)構(gòu)復(fù)雜。既然人腦這么厲害，那我們就有必要好好認識一下它。

腦位于我們的顱骨腔內(nèi)， 腦由大腦、小腦和腦干三部分組成 。其中，大腦占腦總重量的85%左右。大腦由左右兩個半球組成，兩個半球的外層是大腦皮層。 大腦皮層是思維的器官，主導(dǎo)人體內(nèi)部的一切活動過程。 小腦位于大腦的后下方， 小腦負責控制和平衡人的各種行為 ，比如我們走路、跑步、彈跳等，都是小腦在發(fā)揮作用。腦干位于大腦下方， 腦干的主要功能是維持個體生命 ，包括心跳、呼吸、消化等重要功能。

一般情況下，我們說人腦主要指大腦。相較于其他人體器官，大腦的發(fā)育過程要復(fù)雜得多。 神經(jīng)元是大腦的基本單位 ，大腦里存在著上千億個神經(jīng)元。 神經(jīng)元之間的連接點，叫做突觸 。在胎兒期，腦神經(jīng)元的數(shù)量不斷增加。當嬰兒出生時，腦的雛形已經(jīng)基本形成。

很多家長都有這種體會，孩子在兩三歲時，學說話學得特別快。為什么呢？原因在于，人在兩三歲時腦部發(fā)育特別快，大腦能很輕松地接收和模仿信息。正是由于這個特點，兩三歲的孩子才會學說話學得快。

02 腦科學界都有哪些巨人？

從歷史角度看，腦科學研究之路雖然不長，卻充滿艱辛。從17世紀開始，科學家們就開始利用解剖學手段研究大腦。到了19世紀，神經(jīng)元理論破土而出，由此，形成了腦科學的雛形。

在腦科學研究領(lǐng)域，有兩位巨人不得不提。 一位是意大利神經(jīng)解剖學家高爾基。 1873年，高爾基首創(chuàng)新的染色法——高爾基染色法。高爾基染色法能將動物神經(jīng)細胞的形態(tài)清晰地展現(xiàn)出來。這使得人類第一次清楚地看到復(fù)雜而精巧的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)。

腦科學的另一位巨人，是西班牙神經(jīng)科學家卡哈爾，他被譽為 “神經(jīng)科學之父”。 卡哈爾改進了高爾基染色法，并開創(chuàng)性地提出神經(jīng)元學說。神經(jīng)元學說認為，大腦由腦細胞構(gòu)成，神經(jīng)元是神經(jīng)活動的基本單位，神經(jīng)元之間雖然不直接接觸，但它們之間會傳遞信號?？ü栠€親自手繪了神經(jīng)元的圖像。通過這些繪圖，人們能看到神經(jīng)元細胞的模樣。

由于在腦科學方面的巨大貢獻，高爾基和卡哈爾同時獲得1906年諾貝爾生理學獎項。

03 目前都有哪些大腦研究技術(shù)？

隨著科技的進步，研究大腦的技術(shù)也越來越多。說到這里，楊院士分別 從微觀和宏觀兩個角度，給我們介紹幾項大腦探測技術(shù)。

先說微觀方面的兩項技術(shù)。第一項是電子顯微鏡技術(shù)。這種技術(shù)能看清楚神經(jīng)細胞和突觸的精細結(jié)構(gòu)。第二項是電生理技術(shù)。這種技術(shù)能檢測神經(jīng)細胞活動。哪怕是活動范圍小于0.1微米的細微變化，也會被它精準地記錄下來。

說完微觀方面，再來看探測大腦功能的宏觀技術(shù)。第一項是腦電圖。腦電圖技術(shù)也是目前應(yīng)用最廣的大腦分析技術(shù)。19世紀末，英國醫(yī)生在動物身上發(fā)現(xiàn)了腦電波。此后他們又發(fā)現(xiàn)，人在思考和睡眠時，也會產(chǎn)生不同的腦電波。于是，腦電波這一概念第一次進入大眾視野。經(jīng)過一百多年的發(fā)展，腦電圖分析技術(shù)已成為診斷腦部疾病的重要工具。

除了腦電圖之外，核磁共振技術(shù)是一項重要的腦部檢測技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，截至目前為止，已有十幾位科學家因在核磁共振技術(shù)領(lǐng)域的突出貢獻，而獲得了諾貝爾獎、由此可見，核磁共振技術(shù)有多厲害。核磁共振技術(shù)分為兩類，一類是應(yīng)用核磁共振技術(shù)，另一類是功能核磁共振技術(shù)。

應(yīng)用核磁共振技術(shù)能在不開刀的情況下，獲取人體各種器官的大量信息。用這種探測大腦，可以清晰看到大腦結(jié)構(gòu)和大腦活動。目前，這項技術(shù)已被應(yīng)用于診斷腦梗塞、腦腫瘤、腦外傷等。而功能核磁共振技術(shù)則更為簡單，它只要通過測量血液的氧含量，就能精確地監(jiān)測大腦活動。

04 大腦圖譜是什么？

然而，當我們在探索大腦奧秘時，光有大腦檢測技術(shù)還不夠，我們還需要一張“大腦地圖”。這張大腦地圖的專業(yè)術(shù)語叫“大腦圖譜”。 一直以來，繪制大腦圖譜都是腦科學研究領(lǐng)域的熱點。 你可能會好奇，為什么要繪制大腦圖譜呢？這是因為大腦圖譜能詳細描繪出大腦活動，并標注出負責語言、記憶、情感的各個功能區(qū)域。要想對人腦有更深入的認識，就必須要有一張大腦圖譜。

繪制大腦圖譜的傳統(tǒng)技術(shù)是，把大腦組織切成薄片，并用特殊的熒光進行染色，之后將這些切片放到電子顯微鏡下進行研究，并拍攝成照片。但是，用這種方式繪制大腦圖譜，不僅費時費力，還特別費錢。于是，科學家們又開始積極尋找新方法。

2016年，美國一個科研團隊發(fā)明了 神經(jīng)元條形碼技術(shù) 。這種技術(shù)給每個神經(jīng)元都配了一個條形碼。如果想得到一個神經(jīng)元的DNA，只需要將這個神經(jīng)元的所有條形碼拼接起來就可以。應(yīng)該說，這種技術(shù)比傳統(tǒng)的繪制大腦圖譜的技術(shù)要高明得多。

05大腦與記憶是什么關(guān)系？

大腦素有“ 人類記憶倉庫 ”的美稱，那么，大腦為什么能記住信息呢？這背后的原理是什么？想找到這些問題的答案，我們還得先從一部老電影說起。

在美國電影《雨人》里，主人公雷蒙是個記憶天才，他能做到對任何事都過目不忘。雷蒙的原型是美國人皮克。雖然皮克患有自閉癥，但他擁有超強的記憶力，凡是他看過的東西，98%都能記住。皮克的驚人記憶力激發(fā)起科學家研究記憶的熱情。

經(jīng)過研究，科學家們發(fā)現(xiàn)， 記憶大致可以分為三類，分別是瞬時記憶、短時記憶和長時記憶 。瞬時記憶能持續(xù)兩秒左右，短時記憶在一分鐘以內(nèi)，長時記憶會在一分鐘以上。

對于正常人而言，年紀越大記憶力越差。然而，病人莫萊森年紀輕輕卻常常忘事。后來醫(yī)生發(fā)現(xiàn)，莫萊森的記憶只能持續(xù)20秒。莫萊森為什么如此健忘呢？這事還得從他小時候說起。

小時候，一場車禍讓莫萊森患上了癲癇。為治療癲癇，外科醫(yī)生摘除了他大腦里的一部分海馬回組織。手術(shù)后，莫萊森的癲癇的確減輕了，但同時，他患上了嚴重的失憶癥，就連剛剛說過的事情都記不住。

莫萊森的失憶現(xiàn)象，引發(fā)了神經(jīng)科學家們的強烈好奇，于是科學家們紛紛開始研究他。而莫萊森呢，由于只有20秒的記憶，于是他總能很耐心地配合科學家們的各種要求，從不厭煩。最終，好脾氣讓莫萊森成為歷史上最著名的病人之一。從莫萊森的例子中，我們不難發(fā)現(xiàn)， 大腦里的海馬組織和記憶的形成有密切關(guān)系。

說完莫萊森，再說回正常人。對于正常人來說，記憶力的好壞取決于兩個因素，一是先天遺傳，二是后天訓(xùn)練。 記憶的全過程可以分為四個步驟，依次是存取、編碼、存儲、取回。 人在記憶過程中，會涉會及到很多復(fù)雜的機制，只有大腦各部分通力合作，才會記住信息。

盡管記憶力對人至關(guān)重要，但我們也應(yīng)該明白，純粹的記憶并不構(gòu)成價值。大腦真正的價值在于，它能幫助我們掌握知識，認識客觀事物和解決現(xiàn)實問題。

06“大腦潛能被開發(fā)了20%”，這種說法靠譜嗎？

現(xiàn)在，社會上各種智力培訓(xùn)課程層出不窮。這些培訓(xùn)抓住了家長們的一個心理需求，那就是，要培養(yǎng)高智商的孩子。

那什么是智商呢？ 智商指，一個人的認知程度與其年齡相符的程度。 人的智商會改變嗎？答案是肯定的。人腦具有極強的可塑性，大腦的結(jié)構(gòu)和功能會隨著外界環(huán)境的刺激而發(fā)生改變。一個人只要能不斷學習，他的智商就能不斷提高。

說到智商，總能讓人聯(lián)想到潛能。今天，世界上很流行一種觀點，認為人腦具有無限潛能，目前人腦潛能只被開發(fā)了20%左右。楊院士認為，這種說法很值得商榷。為什么？因為我們誰也不知道，人腦開發(fā)到100%是怎樣的情況。既然是這樣，那又憑什么說，目前人腦只開發(fā)了20%呢？所以楊院士認為，“人腦能開發(fā)到百分之幾”這種觀點并不科學。

07 換頭術(shù)存在哪些風險？

雖然人類對大腦的認識還很有限，但科學家對腦科學的探索從未止步。近幾年，腦科學界涌現(xiàn)出了不少奇聞異事。比如2017年，一則換頭術(shù)新聞就引發(fā)了全球網(wǎng)友熱議。怎么回事呢？原來，意大利神經(jīng)外科醫(yī)生卡納韋羅希望能做世界上第一例人類換頭手術(shù)。這個想法聽上去很驚悚吧？可真就有人愿意當試驗品。這個人是俄羅斯的一位程序員，他因為先天患有脊髓肌肉萎縮疾病，所以只能長期坐輪椅。這位程序員相信，通過實施換頭術(shù)，自己就能重新站起來。于是醫(yī)生和病人一拍即合，準備進行換頭術(shù)。但后來，換頭手術(shù)并沒有實施。

為什么呢？因為 換頭術(shù)面臨著兩大問題，第一是倫理問題 ，假設(shè)給張三換上李四的頭，那么問題來了：現(xiàn)在這個人到底是張三還是李四？ 第二是生理排異問題 ，換頭術(shù)之后，病人體內(nèi)會發(fā)生強烈的排異反應(yīng)。如果處理不當，病人將有生命危險。由此可知，換頭術(shù)能否在人身上實施，還有待時間來給出答案。

08 未來腦科學研究的趨勢是什么？

進入21世紀后， 人工智能已成為腦科學研究的新趨勢 。人工智能，簡稱AI，它是研究、開發(fā)和模擬人類智能的新理論和新技術(shù)。近幾年，人工智能一直是科技界的熱門話題，圍繞人工智能的大討論也從未中斷過。

2017年，我國圍棋頂尖高手柯潔挑戰(zhàn)人工智能AlphaGo，結(jié)果卻連輸三局。這個結(jié)果讓很多人大跌眼鏡。其實這也難怪，因為從表面看，AlphaGo是一臺機器，但實際上，它背后站著一群世界頂尖的科學家。說到底， 與柯潔對陣的并非是一臺機器，而是一大群智力超群的科學家 。這么看來，柯潔的失敗也在情理之中。然而有趣的是，在戰(zhàn)勝柯潔后不久，AlphaGo也跌下了冠軍寶座。打敗它的不是人類，而是新一代人工智能AlphaZero。

面對柯潔慘敗AlphaGo這一事實，人們開始對人工智能產(chǎn)生強烈恐懼。于是，越來越多人們開始擔心，未來人工智能會不會搶走我們的飯碗？目前，各國科學家都在積極研究如何應(yīng)對這種挑戰(zhàn)。

總的來說，今天的腦科學研究還主要聚焦在細胞和分子層面。對于腦的高級功能，比如思維、情感、意識等，我們的認識還非常膚淺。 人腦是精神活動的器官，而精神活動的最大特點就是變幻莫測 。思維每時每刻都在變化這一特性，給研究大腦帶來很大難度。然而，對于我們?nèi)祟惗?，越是未知的領(lǐng)域，越是能激發(fā)我們的探索欲。

21世紀是腦科學的世紀，研究大腦已成為當前最具挑戰(zhàn)性的科學問題。正如現(xiàn)代腦科學奠基人卡哈爾所說，“ 只要大腦的奧秘尚未大白于天下，宇宙就仍將是一個謎 。” 在未來，腦科學又會帶來哪些研究成果呢？我們將拭目以待。