标签: 大脑

大脑复制的不完全性

热度 1 shaopenghan 2020-10-20 08:42

动植物是由细胞组成，而不是像计算机、汽车、细胞那样由物质直接组成。汽车、计算机可以组装制造出来，未来细胞估计也可以组装制造出来。但动物和植物是由数量庞大的活细胞作为基本单元组成的，无法直接组装制造出来，只能通过培养、培育生长形成。生物生长的过程会有相当的差异化，即便是克隆，前后两个个体也是有许多不同的。克隆培育出的大脑也与蓝本大脑有相当的差异。从结构层面来讲，大脑的复制是不完全的。 在计算机中，我们可以通过硬盘拷贝实现信息的完全复制。但在应用层面，存储型信息可以拷贝到另一台电脑，比如储存的文件、图片、视频等等，程序型信息却是无法拷贝的，安装在电脑上的系统和软件是无法拷贝到另一台电脑的，我们通常做的是将安装包复制到另一台电脑进行安装，这是两台电脑分别安装了同样的程序，而不是将一个电脑的信息复制过去。 总结一下，计算机同时表现出两种特性，在底层它可以通过硬盘拷贝的方法实现完全复制，但在应用层面，其存储型信息可以复制，其程序型信息却是无法复制的。程序型信息是在计算机中与其建立的连系或者说连接，它们就像楼房中的水管和线路，与房子紧密连系在一起，所以不能像桌椅板凳那样从一个楼房搬到另一个楼房。工厂中计算机安装系统以及大规模的数据迁移用的是第一种方法。生活中个人换电脑的时候通常用的是第二种方法，我们把存储的文件拷贝到新电脑，把软件再次一个个安装上去，即使把所用的软件都安装上去了，还是会有差异，一般新电脑都要用一段时间，完善细节后才会像老电脑那样顺手。从这个层面来说，计算机的信息复制是不完全的。 在各种信息系统中，简单的信息系统可以完全复制，而复杂的信息系统无法实现完全复制，其存储型信息可以复制，其程序型信息无法复制到另一个信息系统，所以其复制是不完全的。 DNA是相对简单的信息系统，它可以在细胞繁殖中实现完全复制。计算机同时表现出两种特性，从底层可以完全复制，从应用层面却不能做到完全复制。大脑是非常复杂的信息系统，无法像线型的DNA那样直接复制，也无法像面型的计算机那样硬盘拷贝，它是立体的。大脑中的存储型信息可以复制，程序型信息是不可以复制的。我们可以告诉其他人我们头脑中的知识、经历、新闻等等，而创造力以及各种能力却无法传给其他人，这些都是需要大脑进行训练才能建立起的内部连接。最简单的例子，我们可以把乘法口诀背给其他人听，但他只有在经过训练后才能熟练运用。所以从信息层面讲，大脑的复制也是不完全的。 从上面的分析看，大脑是无法复制的，不管是结构层面，还是信息层面，都做不到。 未来，用一根数据线连接人与人，或者人与机器，复制大脑或者上传意识都是无法做到的，能做到的仅仅是部分信息的传输。 永动机很美好，可自然界有其规律和限制，不少事情是客观做不到的，人的能力是有限的，能看到的有限，能做到的有限，太过复杂的做不出来，对于黑箱起作用的手段有限，认识到这些也是人类成长和科技进步的表现。

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大脑的思考学习本身就是一种进化

shaopenghan 2020-2-14 13:17

计算机的进化既包含硬件的升级，也包含软件的迭代，前者是结构层面的进化，后者是信息层面的进化。 同样，大脑的进化既包含大脑结构的进化，也包含大脑信息的进化。DNA主导大脑结构的进化，思考学习主导大脑信息的进化，它们都属于大脑的进化。 人身体结构的进化由DNA主导，行为的进化由大脑主导，前者是身体结构层面的进化，后者是大脑信息层面的进化，它们都属于人的进化。大脑和DNA共同主导了人的进化。 大脑通过思考学习实现信息变化，表现在人的行为上，让其更有竞争力，在社会和自然的选择中胜出，这与DNA信息变化推动细胞进化是相同的。DNA可以突变产生新信息，大脑有灵感等偶发信令形成新知识，前者的进化方向不明显，后者却可以主动适应社会和环境，有明显的方向性。DNA突变主导人身体结构的进化需要在下一代才能体现，大脑思考学习主导的进化可以直接表现在自身行为上，不需要等到下一代。DNA通过复制自身实现了信息遗传，大脑无法复制自身，却可以通过语言交流，实现信息的遗传。DNA信息在人类生育中得到了遗传，大脑信息在社会教育中得到了遗传。 不仅如此，大脑作为社会信息系统的重要组成部分，其产生的思想更掀起科技革命和政治经济改革，主导了人类社会的自我进化。 不仅人的进化由DNA和大脑主导，细胞、动植物、人类社会，所有生物的进化都是由DNA和大脑主导——低层次的由DNA主导，高层次的由DNA和大脑共同主导。

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狂犬病毒如何从咬伤部位移动到大脑

yanjx45 2019-12-23 15:51

从咬伤部位到大脑 : 狂犬病毒如何劫持并加速神经细胞的运输 From bite site to brain: How rabies virus hijacks and speeds up transport in nerve cells 狂犬病 毒 通常通过受感染动物的咬伤传播到新宿主的肌肉组织。从那里，病毒一路传播到大脑，在 大脑 繁殖并导致通常致命的疾病。一篇新的 研究论文 阐明了 狂犬病毒 如何劫持神经细胞中的运输系统，以最快的速度和效率到达大脑。 狂犬病毒通常通过受感染动物的咬伤传播到新宿主的肌肉组织。从那里，病毒一路传播到大脑，在 大脑 繁殖并导致通常致命的疾病 。 发表在《 公共科学图书馆 ·病原体 （ PLOS Pathogens ） 》杂志上的一篇文章揭示了病毒如何劫持神经细胞的运输系统，以最快的速度和效率到达大脑。 由于心脏的泵血作用， 借助于血液传播的病原体 可以毫不费力地扩散到全身。那些在血液之外 传播 ，需要长途跋涉的 病原体，则 需要利用其他交通工具 ——比如狂犬病毒，它依赖于 神经细胞网络 。外围 神经细胞(神经元) 处于 身体的 周边 ,而 中枢神经系统 （简称 CNS ) ,是高度不对称 的：它 们有一个 胞体 ，从胞体生出的细 长 的 轴突 ， 沿着特定的 传播 路线延伸到另一个神经细胞或靶器官 ( 如 肌肉 ) 。 细长的 轴突 的长度可以是 细胞体直径的数百倍，除了 可 快速传递电脉冲外，它们还可以在这 段 距离上传输分子物质。 已知狂犬病毒以某种方式利用这种运输系统，来自 以色列特拉维夫大学 的 Eran Perlson 博士 和他的同事着手研究这一过程的细节。研究人员在 观察室 内建立了一个 不对称神经细胞生长系统 ，并使用 活细胞成像技术 来跟踪狂犬病毒颗粒是如何沿着轴突运输的。 他们重点研究了 p75NTR受体 ，这是一种存在于周围神经元 突出末 端的蛋白质，已知它能结合一种叫做 NGF(神经生长因子 )的小分子。当NGF结合p75NTR时，两者都被带到神经元中，并在酸性囊泡中向细胞体移动。研究人员发现，狂犬病毒的行为与NGF非常相似:它与p75NTR结合，两者都被内化，随后 出现 在向神经细胞 的胞 体移动的酸性囊泡中。 已知 狂犬病毒可以在p75NTR缺失的情况下感染神经元 。然而，当研究人员在观察室内培养没有p75NTR的神经细胞时，他们发现病毒沿轴突的传 输 频率较低，速度也慢得多。 不依赖于 p75NTR的转运也更不稳定，有更大比例的病毒向错误的方向移动，即从细胞体向 末 端移动，这表明 p75NTR促进了病毒的定向快速移动。当研究人员测量运输速度时，他们发现当p75NTR运输狂犬病毒时，它每天大约移动8厘米(比3英寸多一点)。令人惊讶的是，这比p75NTR的常规合作伙伴NGF的传输速度快得多( 快 大约 40%)。 作者总结道 :“我们的研究表明，狂犬病毒不仅可以劫持神经元的运输系统，还可能操纵轴突运输机制，使其自身到达细胞体，并以最快的速度从 此处 到达中枢神经系统。 ” 原论文的链接： Shani Gluska, Eitan Erez Zahavi, Michael Chein, Tal Gradus, Anja Bauer, Stefan Finke, Eran Perlson. Rabies Virus Hijacks and Accelerates the p75NTR Retrograde Axonal Transport Machinery . PLoS Pathogens , 2014; 10 (8): e1004348 DOI: 10.1371/journal.ppat.1004348

个人分类: 狂犬病防治|10937 次阅读|0 个评论

进化的速率

shaopenghan 2019-11-18 10:14

细胞的进化由DNA主导，DNA突变比较随机，方向不明显，所以细胞的进化只能在大量的试错中经过自然选择筛选获得，进化效率较低。 人可以主动适应环境，有针对性地改变自身行为，大脑思考学习表现在行为上，其进化效率是比较高的。 人类社会体系可以主动适应环境，直接根据信息系统的变化改造自身，实现自我进化，不需要等到下一代才表现出来，直接在自身就实现了，其进化效率是最高的。 细胞、人、人类社会体系，第一二三级生物，它们的数量是递减的，进化速率却是递增的，也只有这样才能保证它们能够适应环境，存活下来。 在漫长的进化史中，生物找到了正确的路径，多么令人惊奇的大自然。

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进化的动因——突发与偶发

shaopenghan 2019-11-17 21:02

DNA突变会产生进化。 大脑突发奇想、偶然的灵感会形成创新。 在社会中，偶然事件、意外发现会推动科技的进步，历史上有很多这样的事例。 突发与偶发事件推动了事情的发展，这是自然界普遍存在的现象。信息系统的出现将突发偶发机制化并放大了。 大脑有意识地集中思想在某些方向、领域来寻找灵感和突破，这极大的推动了信息系统的进化效率，相比之下DNA的突变随机多了。 社会中，科学技术崛起被人们重视，建立起各种观测站、实验室等科研机构，这让偶然的科学发现机制化，效率提高了很多。 突发与偶发推动了DNA、大脑-神经系统、社会信息系统的进化，是进化的核心推动因素。 突变从另一个角度来说，是信息系统出现的错误。DNA突变就是复制中出现的错误。同样，大脑产生的新思想中有很多也都是错的，需要就行筛选。这也广泛存在于科学研究中。 经典计算机按照人们的指令运行，很听话，极少犯错。它产生不了突发或者偶发信令，无法实现自主演化，实现不了真正的智能，做不到像大脑那样的普适性。 有新闻介绍，量子计算机在运行中有相当比例的错误率，这里的错误会是实现计算机普适性的关键，但前提我们要找到驾驭它并进行信息筛选的方法。这将是通往人工智能的必经之路。

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大脑不能复制

shaopenghan 2019-10-19 14:13

动植物是由细胞组成，而不是像计算机、汽车、细胞那样直接由物质组成。汽车、计算机可以组装制造出来，未来细胞估计也可以组装制造出来。但动物和植物是由数量庞大的活细胞作为基本单元组成的，无法直接组装制造出来，只能通过培养、培育生长形成。生物生长的过程会有相当的差异化，即便是克隆，前后两个个体也是有许多不同的。克隆培育出的大脑也与蓝本大脑有相当的差异。从结构层面来讲，大脑的复制是不完全的。 在计算机中，我们可以通过硬盘拷贝实现信息的完全复制。但在应用层面，存储型信息可以拷贝到另一台电脑，比如储存的文件、图片、视频等等，程序型信息却是无法拷贝的，安装在电脑上的系统和软件是无法拷贝到另一台电脑的，我们通常做的是将安装包复制到另一台电脑进行安装，这是两台电脑分别安装了同样的程序，而不是将一个电脑的信息复制过去。 总结一下，计算机同时表现出两种特性，在底层它可以通过硬盘拷贝的方法实现完全复制，但在应用层面，其存储型信息可以复制，其程序型信息却是无法复制的。程序型信息是在计算机中与其建立的连系或者说连接，它们就像楼房中的水管和线路，与房子紧密连系在一起，所以不能像桌椅板凳那样从一个楼房搬到另一个楼房。工厂中计算机安装系统以及大规模的数据迁移用的是第一种方法。生活中个人换电脑的时候通常用的是第二种方法，我们把存储的文件拷贝到新电脑，把软件再次一个个安装上去，即使把所用的软件都安装上去了，还是会有差异，一般新电脑都要用一段时间，完善细节后才会像老电脑那样顺手。从这个层面来说，计算机的信息复制是不完全的。 在各种信息系统中，简单的信息系统可以完全复制，而复杂的信息系统无法实现完全复制，其存储型信息可以复制，其程序型信息无法复制到另一个信息系统，所以其复制是不完全的。 DNA是相对简单的信息系统，它可以在细胞繁殖中实现完全复制。计算机同时表现出两种特性，从底层可以完全复制，从应用层面却不能做到完全复制。大脑是非常复杂的信息系统，无法像线型的DNA那样直接复制，也无法像面型的计算机那样硬盘拷贝，它是立体的。大脑中的存储型信息可以复制，程序型信息是不可以复制的。我们可以告诉其他人我们头脑中的知识、经历、新闻等等，而创造力以及各种能力却无法传给其他人，这些都是需要大脑进行训练才能建立起的内部连接。最简单的例子，我们可以把乘法口诀背给其他人听，但他只有在经过训练后才能熟练运用。所以从信息层面讲，大脑的复制也是不完全的。 从上面的分析看，大脑是无法复制的，不管是结构层面，还是信息层面，都做不到。 未来，用一根数据线连接人与人，或者人与机器，复制大脑或者上传意识都是无法做到的，能做到的仅仅是部分信息的传输。 永动机很美好，可自然界有其规律和限制，不少事情是客观做不到的。人的能力是有限的，能看到的有限，能做到的有限，太过复杂的做不出来，对于黑箱起作用的手段有限， 认识到这些也是人类成长和科技进步的表现。

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[转载]新研究：常喝茶有助大脑健康

redtree 2019-9-26 21:05

新研究：常喝茶有助大脑健康 来源： 新华网 发布时间：2019/9/24 17:02:08 新华社北京9月24日电　众所周知，喝茶能提神醒脑，而茶对大脑的益处还不止于此。一项新研究发现，经常喝茶的人在上年纪后脑部结构更加健康，有助减缓认知能力下降。 由新加坡国立大学领导的一个国际研究团队新近在美国《衰老》杂志发表论文说，茶叶中的成分能直接影响大脑区域间的连接，经常喝茶有助于脑部抵御由年龄引起的结构改变。 团队以36名年龄在60岁以上的人为研究对象，在2015年至2018年期间收集他们的身体状态、生活方式、心理健康状态等信息，并对他们进行神经心理学测试和核磁共振成像。通过分析他们的认知表现和成像结果，研究人员发现，不管喝绿茶、乌龙茶还是红茶，25年来每周喝茶至少4次的人脑部区域间的连接比不喝茶的人更为高效。 研究人员解释，以道路交通为例，道路规划得好，车辆和行人出行就更为高效；而脑部区域连接结构更好时，大脑对信息的处理也就更高效。 这个团队2017年发现，每天喝茶能让人在老年时认知能力下降的风险减少50%。这次的研究进一步证实了这个结论。研究人员说，常喝茶的人脑部能避免一些无效连接的干扰，有助于减缓认知水平下降。 团队下一步打算研究茶里的具体成分与认知能力的关系，探索可能的干预方式，以保护人在衰老过程中的认知能力。

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为刘锋大作《崛起的超级智能》所写的序（上）——不一样的类比

热度 1 lvnaiji 2019-7-8 10:08

吕乃基 以下是为刘锋大作《崛起的超级智能》所写的序，分两次上传（有个别修改）。 初次接触到刘锋及其提出的“互联网大脑”是在 2008 年。刘锋对以往相关技术领域高屋建瓴的抽象提炼，对未来趋势在宏观上的预测，给我以深刻印象。看了刘锋的这份书稿方知，刘锋关于互联网大脑的第一道闪电，第一次灵感是在 2005 年。 2008 年，刘锋的灵感获得初次成果，有趣的是，同年，刘锋的儿子呱呱坠地。 十年后，作者的“互联网大脑”又有了阶段性成果：互联网大脑——崛起的超级智能。阅毕作者关于互联网大脑的新作之后，对于什么是“先睹为快”有了新的理解。 十年来，作者的思绪不仅与相关技术的发展同步，而且由于拥有了为其所独有的“互联网大脑”的框架，作者得以在全景视野中关照众多技术细节，又以技术细节完善充实全景视野。一步一个脚印，作者留意互联网大脑的“进化”，既是关注这一过程，也是揭示隐含的进化线索。十年间，互联网和人工智能等相关技术的发展，以及作者关于互联网大脑的思路，二者渐次接近，日益吻合。 在双方日益吻合之际，作者也就顺理成章的提出对未来的预测，特别提出 “10条规则：互联网大脑如何影响科技企业的命运” 。理论的先进性不仅在于总结以往，而且在于预言未来。某项理论的预言功能结束之时，也就是该项理论的生命停止之日。 10 条规则，显示了“互联网大脑”强大的预言功能。 值得一提的是，作者不仅审视技术的发展，而且亲力亲为，以自己及相关团队的科研参与其间，以学术成果推进互联网大脑的进化，以相关的学术活动验证自己的设想。其中的一项重要成果，就是测试互联网大脑、城市大脑等的“智商”。由此提出的各项指标对相关领域的研究，不乏启迪意义。譬如“ AI 价值智商”，对于科技型企业的价值，或许不亚于“十条规则”。 回顾 2005 年灵光乍现的“分岔”和十多年的路程，看得出作者对“类比”方法体会深刻。类比在科学史上的典型案例当数卢瑟福由与太阳系类比而提出原子模型。类比，无疑是科研中行之有效的方法之一，是由已知通往未知的桥梁。 马克思关于认识过程提出著名的“两条道路” 。“在第一条道路上，完整的表象蒸发为抽象的规定；在第二条道路上，抽象的规定在思维行程中导致具体的再现”。 在科研中，第一条道路上的方法是，抽象、分析、比较、分类和归纳等；第二条道路上的方法主要是综合与演绎；两条道路转折点上的方法是，类比、模型、直觉、顿悟和假说，类比位于两条道路的转折点。经由类比，卢瑟福由已知的太阳系打开了未知的原子结构的大门。卢瑟福总结了已有的实验资料，排除了错误的“葡萄干面包”模型，指明了下一步探索的方向。 就类比方法而言，刘锋提出的“互联网大脑”与卢瑟福的“行星式原子模型”有异曲同工之妙。互联网大脑既总结概括了往日的相关成果，使林林总总的线索变得清晰，这是“第一条道路”，又为未来的发展提出可能的方向。如同把“看不见的手”变为看得见的路，使互联网和人工智能等领域的发展由自发到自觉，这是“第二条道路”。 除了方法论上的相似外，“互联网大脑”与“行星式原子模型”都注重本体论，“本体”是研究的基础和出发点。类比属于认识论方法论范畴，刘锋“互联网大脑”研究的核心是技术哲学。正是有了坚实的本体论地基，刘锋及其团队得以开疆拓土，扩展到产业哲学、伦理学和价值论领域，譬如下文述及石勇教授的灼见。 两个类比又有两点不同之处，不在于二者相距百年，其一，“互联网大脑”的实践性。“行星式原子模型”旨在认识已经存在的自然界，揭示自然界的未知之谜，为人类的知识宝库添砖加瓦；“互联网大脑”旨在认识人类的实践过程，认识对象不同。不仅如此，“互联网大脑”本身具有实践功能。例如石勇教授提出，“如果互联网正在形成与大脑高度相似的复杂巨系统，那么如何评判这个‘大脑’的智能发展水平，也就是互联网的智商问题，将是个有意义的研究方向”。测试和提升互联网大脑的智商，这就是由本体论的扩展。作者的团队沿此思路取得了丰硕成果。 其二，由太阳系到行星式原子模型的类比是单向的，后者并未反过来影响人类关于太阳系的认识。然而， “互为镜像的互联网与大脑功能结构” ，可以经由“逆仿生学”，反过来认识大脑的功能与结构。作者进而提出 “互联网神经学” 这一新的学科，将对大脑的科学认识与互联网大脑之技术实践，“知”与“行”更紧密地结合起来。 《马克思恩格斯选集》第 2 卷，人民出版社 1995 年版

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听王坚先生谈“城市大脑”

热度 2 xuxfyuwp 2019-6-3 17:30

阿里巴巴技术委员会主席王坚先生在报告中谈到了这样的问题，杭州市汽车保有量超过 280 万辆，这是许多人都知道的数字，但就在此时此刻，在杭州的道路上有多少辆车在跑呢？若再进一步问杭州发生汽车拥堵时又有多少车在路上呢？就很难有人给出准确答案了。 设计并建设“城市大脑”，掌握这些随时变化的动态数字是必要的，因为管理者要据此进行分析，做出判断。基本信息不准确，决策难免出现偏差。现在许多大城市为了解决交通问题，都采取了限号上路、摇号购车等措施，这样的管理方式尽管简单、有效，但也会给汽车拥有者带来不便。该怎样更科学、合理地制定政策，准确的信息掌握和分析是必不可少的。 以杭州为例，虽然汽车保有量超过 280 万辆，但一般情况下在路上行驶的车辆也就 20 万辆左右，连总量的十分之一都不到，即便是在交通拥堵期间，行驶车辆大约在 30 万辆。也就是说，造成拥堵的仅是这十万增量。在交通管理和治理过程中，面对不同数字的分析，给出的结论显然会有所不同，对拥有汽车的数量和经常上路的车辆应区别对待。当需要对造成拥堵的 10 万辆增量汽车进行管理时，若对 280 万辆车采取同样措施，显然欠妥，可能会用力过猛，劳民伤财，伤及无辜，也未必能达到理想效果。 造成拥堵的环节可能很多，不能仅关注单一因素，城市道路的合理设计、红绿灯时间的优化、天气变化的影响等都需要考虑。通过数字化的智慧管理，可以显著提高城市道路管理的水平和效果。对影响交通的每个环节都进行定量化分析后，对症采取措施，比一些简单的方法更有针对性。杭州市近年来通过提升智慧管理水平，初见成效，交通拥堵水平已从 2015 年的全国第四，降至 2018 年的 30 开外了。 王坚先生最后谈到，人最宝贵的资源是时间，持续消耗，不会再生，而城市智慧大脑将会为你算计，分析造成浪费时间的每个环节，争取可以节约的每一分钟，提出合理的举措和方案，如在医院可以先看病，后付费；在停车场先离场，后缴费；在“城市大脑”的帮助下游杭州，每天可以多游一小时。 从王坚的演讲中，可以体会到已在各地蓬勃发展的智慧城市建设不能仅是空谈概念，要从发现具体问题入手，提出解决方案，并通过实践检验，不断创新，逐步完善，形成标准，融入到城市管理的各个环节。

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我们为啥要睡觉，现在终有答案

jackiekeyi 2019-5-5 15:49

睡眠问题一直是困扰我们问题之一，现在终有解释了。 我们都需要睡觉，但为什么呢？ （照片：维基共享） 人类平均每人要花费26年时光在睡眠中度过。斑马鱼花费时间更多，为什么？令人好奇的是，睡眠问题为什么会成为生物学重大谜团之一。 众多生物学家们相信，睡眠对保持大脑或神经系统健康特别重要。长期睡眠不足会造成精神障碍，如记忆损失、幻觉甚至狂躁。 《Nature Communications》 上最近发表一篇研究报告，着重论述睡眠不足如何影响大脑。长时期睡不好觉，大脑就没时间修复神经元DNA白天工作积累的损伤。 这种状况可从斑马鱼研究得到答案。斑马鱼是透明的，这对研究有帮助。用显微镜可观察到它的DNA和蛋白。研究人员发现，鱼清醒状态时断裂DNA链聚集在一起，染色体不活跃；睡眠状态DNA链自行修复，染色体活跃。该项研究表明，动物，也包括人类，自行修复单一神经细胞必须通过睡眠。 斑马鱼不是唯一研究睡眠问题对象。科学家们2017年对老鼠剥夺睡眠研究惊讶发现，睡眠不足会伤害大脑 据新科学家（New Scientist）报导 ：2017年研究发现睡眠不足会损坏大脑。 大脑细胞会过度消费而受损。短时间睡眠不足仍可修复——清除潜在有害碎片细胞，重建神经系统，保护健康大脑神经连接。但长期睡眠不足，意大利马尔凯理工大学(Marche Polytechnic University)的Michele Bellesi认为，有可能诱发慢性疾病，如阿尔茨海默症和其它神经疾病风险。 大脑在睡眠中修剪 威斯康星大学（ University of Wisconsin）的研究取得突破性发现，对为啥睡眠问题找到更多答案。简言之，人们通过睡觉整理记忆，忘却痛苦。 “新科学家（New Scientist）”报道 说，威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）的Giulio Tononi的研究团队于2016年7月发表的论文论证了为啥要睡眠问题。Tononi研究团队根据小鼠睡眠前后取出的大脑切片研究发现，睡眠后细胞取样切片神经突触或神经元连接减少了18％。换句话说，睡眠时大脑神经元连接被修剪或削弱。 根据 2017年2月一项研究 ，将大脑缩小视为好事虽不客观，但次日大脑有更多空间去记忆。科学警报（ Science Alert ）报导称，研究人员认为睡眠能“修剪”我们记忆，微调清醒状态学到知识。睡眠能让大脑快速接受新事物，建立自己新记忆。 “睡眠能为我们学习支付费用。”Tononi解释道。 我们一夜不睡为啥难于集中思想学习新知识呢？该项理论作出了回答。其原因是大脑容量已达到上限，所以说;它需要修剪。 该理论也与以前研究结果一致。例如，EEG记录所显示，人脑电响应特性一天开始时低于结束时。这表明连接性可能较差。 如果Tononi研究让你害怕睡眠会修剪大脑，那就错了。他的研究同时还发现，大脑修剪过程中保护了某些突触，保持其稳健可靠功能。这个修剪区域就是存储重要记忆的地方。 “重要事情必须记牢。”Tononi安慰道。 睡眠问题关系到所有人，可见其重要性。大脑如何对待它，也许是明日要解开的谜团。

个人分类: 医疗与健康|3327 次阅读|0 个评论

目前的计算机还没有实现真正的智能

热度 2 shaopenghan 2019-2-13 10:41

首先有几个问题。 人工智能成为专门的学科诞生以来，经历了几次起落，在人们的期望和失望中摆动。即便目前在计算机、机器人中取得了许多成就，也还是显得不尽人意。业内很多人都能感觉到目前的人工智能离人类大脑的智能仍有较大差距，高等智能的提出就有这方面的因素。但究竟如何才能让人工智能更进一步走向人脑智能？还有，之前我们对智能的研究缺失了什么以至于计算机实现的智能与人脑的智能之间存在越不过去的坎？ 对智能的研究一直都以人类大脑的智能为范本。但大脑及神经系统只是生物演化中形成一种信息系统而已，还有没有其他种类的信息系统可以作为研究对象？如果有，这些信息系统会有哪些异同？ 目前人们对于智能的定义有很多种说法，会思考、有意识、理智、智慧、像人那样行动等等，都归属于描述性表述。会不会有一种更简单的，更直观的，触及到本质的定义呢？ 下面阐述一下体系论中关于信息系统和智能的观点。 在体系论中，细胞为一级生物体系，动物、植物、真菌为二级生物体系，人类社会为第三级生物体系。其中第一级和第二级是紧致实体，即通常人们所说的细胞（体）、动物（体）、植物（体）；第三级生物体系是离散型生物体系，非紧致实体。一级生物体系 细胞作为基本单元组成了二级生物体系，二级生物体系中的人作为基本单元组成了第三级生物体系。 一级生物体系的信息系统以DNA为主，二级生物体系的信息系统为神经系统，其中以大脑为主，第三级生物体系的信息系统为社会信息系统，包含了社会中人的头脑、书籍、计算机、手机、互联网等。至此我们可以看到，在自然演化形成的信息系统中，除了大脑，还有DNA和社会信息系统。社会信息系统中又以人的大脑为核心，因此我们可以先以DNA、大脑-神经系统和计算机这三种典型的信息系统为对象进行研究。 对DNA主导下的细胞和大脑-神经系统主导下的人的行为表现进行观察、分析，DNA和大脑-神经系统不仅仅有感知引起的行为，还会有自发的、主动的行为。比如大脑内突然涌现出的想法、突然萌生的要去哪里做什么的意愿。可见DNA和大脑神经系统有自主能力，能够自发地形成信息活动，产生自主行为，它们都是自主信息系统。 在演化方面，DNA可以由突变产生新的信息概念，推动演化；大脑可以通过思考、灵感形成新的信息概念，实现信息演化。它们都有自主演化能力。DNA中新信息概念产生的速率要小于大脑灵感的产生速率，而且大脑灵感可以有很强方向性，产生之后可以通过思考进行检验、处理，筛选出结果，大脑相比DNA有很强的信息处理能力。因此二级信息系统 大脑-神经系统的演化活性和信息处理能力是高于一级信息系统DNA的演化活性和信息处理能力的，另外通过对比我们也可以发现，第三级信息系统 社会信息系统的演化活性和信息处理能力也高于大脑-神经系统的。总结可知，一、二、三级信息系统都是自主信息系统，都具备自主演化能力，它们的演化活性和信息处理能是逐级提高的。 再看看人类制造出来的信息系统——计算机，目前它只能在编程后按人的指令产生信息活动，或者通过外界的感应形成活动，无法像人和细胞那样自发地形成信息活动。虽然有些机器人拥有自行能力，但还是基于感知-行动或者人的指令产生的，它的信息活动仍然不是自发形成。目前的计算机只是实现了半自主信息活动能力，只能算是半自主信息系统。在演化方面，计算机中的新信息概念是由人输入形成的，它的演化是在人的辅助下的演化，和自主演化有本质的区别。 根据对DNA、大脑、计算机的观察和分析，我在体系论中提出了偶发信令、可控信令、信令协调控制机制和信息概念的观点。DNA和大脑都可以形成偶发信令，然后偶发信令在信令控制机制的协调下引发一系列可控信令，形成信息活动，即自主信息活动。计算机本身无法产生偶发信令，只能由外界引发起始信令后，在信令控制机制的协调下产生一系列可控信令，形成信息活动，即半自主信息活动。DNA可以由突变形成新信息概念——新基因，实现自主演化。大脑可以由偶发信令形成新的信息概念，实现自主演化。而计算机还形成不了偶发信令，也没有突变，无法形成自主演化，只能在人的作用下实现升级、演化。 自然界中，正是突发、偶发事件引起的一系列变化推动了事物的发展和演变。信息系统的出现使这些突发、偶发事件及连锁变化更可靠了。在DNA中，有偶发信令、突变来形成自主信息活动，产生新信息概念，推动演化；在大脑中，有偶发信令来形成自主信息活动，产生新信息概念，推动演化；在社会信息系统中，有大脑的偶发信令来形成自主信息活动，产生新信息概念，推动演化。 目前的计算机与人脑的差距就在于无法产生偶发信令，也形成不了新信息概念，所以无法产生自主信息活动，无法实现自主演化。现在计算机实现的智能可以在特定情景中达到很好的预期效果，而在情景改变后就变得极其笨拙了，更不要说适应更为广泛的情景了。然而人就不一样，到了新环境后经过学习思考可以很好地适应新环境。可见，计算机、人工智能若想要达到大脑那样的智能，必须能够产生偶发信令，形成新信息概念，实现自主演化。计算机的普适性应该通过提高其自主演化活性来实现。 通过以上对信息系统的分析，我们提出了新的关于智能的定义，即偶发信令形成新信息概念的能力为智能。这样我们会认识到计算机和DNA都没有智能，只有大脑-神经系统和社会信息系统拥有智能。目前计算机实现的只是功能上的类智能，达到一定程度地智能化，距真正的智能似乎还很遥远。虽然如此，计算机仅是类智能的半自主信息系统，就已经使人类社会产生了跨越式的改变，那么可以预见真正人工智能实现的时候，必定会产生更深远的影响。 备注：体系论是一个全新的理论，它将人类社会也归为一个生物体系，进而划分出细胞（一级生物体系）、动植物（二级生物体系）、人类社会（三级生物体系）三个生物级别，并对各级别生物体系的演化以及信息系统进行分析，发现了许多有意思的东西，对目前解决生物分类、演化、大脑意识、智能、经济、哲学等相关领域的一些问题会有很大启发。 《体系论》 全文百度可见。

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生物的大一统理论，进化论的升级版 ——体系论

热度 3 shaopenghan 2019-1-21 15:47

体系论是进化论的升级版，它将我们对生物进化的认识大大推进了。 在体系论中，细胞是第一级生物体系，DNA为其信息系统；人是第二级生物体系，大脑-神经系统为其信息系统；人类社会体系是第三级生物体系，社会信息系统为其信息系统。它们的进化都是由其自身信息系统主导的。 大脑通过思考学习，获得了更好的知识技能，可以找到更好的工作，更好的适应社会、环境，这就是大脑-神经系统推动的人的进化。这与DNA突变发生进化是相同的，只是大脑的进化主要表现在人的行为上，而DNA的进化可以同时表现在后代的身体结构和行为上。大脑可以通过交流学习，将信息从一个个体传输到其他个体（比如老师教学生知识），这与DNA通过分裂增殖将信息遗传到子代是相同的。教育学习就相当于细胞的信息遗传，区别在于，细胞的信息遗传发生在亲代与子代之间，人体大脑信息的遗传则可以是其他任何人。在人体的进化中，DNA和大脑-神经系统都在其中发生了作用，前者主导了人身体结构的生长发育，后者主导了人的行为。在人类繁殖中，DNA通过分裂繁殖、胚胎发育，将信息从父母遗传到后代，大脑信息通过人与人之间的交流学习，将信息遗传给后代。 因为第二级生物体系——人，是紧致实体，发育成熟后，身体结构很难再改变，大脑的进化只能体现在行为上，很难再体现在身体结构上。但第三级生物体系——人类社会体系是离散的，它的形态结构不是固定的，而是像水那样拥有自由形态，其信息系统的进化可以直接体现在其身体结构和行为上。社会改革、科技进步这些人们思想认识的变化推动经济、社会的进步，就是人类社会体系的进化。这与DNA推动细胞进化，大脑推动人行为的进化是相同的。而且人类社会体系的进化是直接根据社会信息系统的变化改变自身，这就是进化的最高形式——自我进化。 体系论让我们认识到大脑-神经系统和社会信息系统在生物进化中的作用，与DNA没什么两样，也让我们认识到人类社会体系的进化与细胞和人体的进化没什么两样，它们的进化方向都是熵减。细胞、动植物和人类社会体系，它们的演化进化遵循着相同的规律。 体系论打破空间一体的局限性，从关系一体的角度重新对生物进行了审视，将生物的概念从“生物体”拓展到了“生物体系”，从而很好的解释了一二三级生物——细胞、动植物和人类社会体系的演化，将自然科学和社会科学统一起来。 体系论总结了个体演化、种类演化、种内演化和升级演化，阐述了信息系统——DNA、大脑-神经系统、社会信息系统在演化中所起的推动作用，发现了人类社会体系的自我演化（即直接依据信息系统的变化改造自身）。它很好的阐释了生物演化进化的动因、速率以及各类表现形态，是进化论的升级版。 体系论是生物领域的大一统理论，它将细胞、动植物和人类社会，从微观到宏观都统一起来，以进化和熵减贯穿始终。体系论改变了人们对生物的认识，就像一百年前相对论改变人们对时空的认识那样。 备注：体系论是一个全新的理论，它将人类社会也归为一个生物体系，进而划分出细胞（一级生物体系）、动植物（二级生物体系）、人类社会（三级生物体系）三个生物级别，并对各级别生物体系的演化以及信息系统进行分析，发现了许多有意思的东西，对目前解决生物分类、演化、大脑意识、智能、经济、哲学等相关领域的一些问题会有很大启发。 《体系论》 全文百度即可查看。

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[转载]城市大脑来了

lyxiang 2018-11-29 08:29

城市大脑来了 “ 城市大脑的内核采用阿里云ET人工智能技术，可以对城市进行全局实时分析，自动调配公共资源，修正城市运行中的缺陷，成为治理城市的超级人工智能。” 利用人工智能体系，将交通、能源、供水等基础设施全部数据化，将散落在城市各个角落的数据进行汇聚，再通过超强分析、超大规模计算，实现对整个城市的全局实时分析！ 科技发展的大潮是不可阻挡的！面对人工智能，我们改变不了科技的进程，但是，我们可以改变自己，以及我们下一代的知识结构。 原文来自 http://www.sohu.com/a/278393925_467251 网页 定了！北京传来大消息！马云笑了，巨头们或将无眠！ 曼哈君说 目前，城市大脑V2.0日均自动发现警情3万余起，准确率达95%以上，且从发现至报警平均用时仅10秒钟。 有了城市大脑，孩子被拐骗之后就可以更快速地找回。因为每个路上行人都可以被人脸识别，一旦发现孩子，第一时间就可以报警。 一 于无声处听惊雷！ 一场变革正在发生，但很多人或不知不觉！ 刚刚，北京传来大消息：公安部发出通知，决定将城市大脑指挥“治堵”和深化警务机制改革的“杭州方案”，正式推向全国。 这意味着，马云又一个人工智能项目，即将在全国范围内，多点开花、生根发芽！ 什么是城市大脑？引述阿里云之父、阿里巴巴集团技术委员会主席王坚在大会演讲时的定义： “ 城市大脑的内核采用阿里云ET人工智能技术，可以对城市进行全局实时分析，自动调配公共资源，修正城市运行中的缺陷，成为治理城市的超级人工智能。” 这话估计听起来不好理解。其实，所谓城市大脑，就是利用人工智能体系，将交通、能源、供水等基础设施全部数据化，将散落在城市各个角落的数据进行汇聚，再通过超强分析、超大规模计算，实现对整个城市的全局实时分析！ 是的，城市管理与人工智能深度融合的“黑科技”，真的来了。今后，城市大脑将让数据来帮城市做思考、做决策！ 城市即将醒来！ 二 有人会说：行了，别危言耸听了。你吹的牛皮，我都不信！ 对于这种论调，内参君只想说：亲，可千万不要低估了这个时代科技的力量，不要再觉得一切还很遥远！ 马云的城市大脑已经告诉我们，人工智能即将杀入世界的每一个角落，包括城市。 一个人工智能时代，正以前所未有的速度和影响，向我们迎面而来。 1 、城市大脑让城市不再拥堵：定时为城市道路做“CT”，成功将车辆通行速度最高提升了11%，大大改善了出行体验！ 堵车，一直是大城市最让人头疼的事情。造成堵车很大一个原因，是红绿灯傻乎乎的，红灯绿灯长度刻板不变。 今年3月，马云就已悄然在杭州萧山试点启动，当头一棒就是被称为世纪难题的堵车。 城市大脑每2分钟对城市道路交通进行一次扫描，通过对地图数据、摄像头数据进行智能分析，从而智能地调节红绿灯，成功将车辆通行速度最高提升了11%，大大改善了出行体验。 目前，杭州交通拥堵排名从前几名，已降至全国大中城市第30位，道路交通事故死亡人数连续15年下降。 2 、城市大脑让城市更加安全：360度全天候自动报警，日均自动发现警情3万余起，准确率95%以上。 杭州城市大脑可自动发现110种警情，实现对城市道路交通360度全天候自动巡检，第一时间自动报警。 目前，城市大脑V2.0日均自动发现警情3万余起，准确率达95%以上，且从发现至报警平均用时仅10秒钟。 有了城市大脑，孩子被拐骗之后就可以更快速地找回。因为每个路上行人都可以被人脸识别，一旦发现孩子，第一时间就可以报警。 3 、城市大脑让城市更好利用能源资源，让各种稀缺资源得到最充分应用，并且在里面发现有用的大数据。 当然，城市大脑不止步于此。今后，城市大脑还将渗透到智慧商业、城市医疗、智能电表、公园景区、排水防涝、垃圾收集等，它们未来都将成为城市大脑的一部分，让城市变得更好。 有了城市大脑之后，很多的“城市病”，比如交通问题、空气污染问题、能源问题等会被城市大脑自动免疫。 更牛的是，城市大脑的自学能力： 即使在你睡觉的时候，城市大脑也在孜孜不倦地读着城市的数据。 据报道，为了准确辨认人脸，城市大脑已经分别过千万级甚至亿级的面孔了。 城市，正在被唤醒！ 三 不是我不明白，这世界变化快！ 一日千里的科技，正使一切坚固的，变成脆弱的；使一切岿然不动的，变成变动不居的。 我们的交通、我们的医院、我们的金融、我们的城市、我们的社会效率，正在面临一场前所未有的技术变革！ 请记住： 科技发展的大潮是不可阻挡的！面对人工智能，我们改变不了科技的进程，但是，我们可以改变自己，以及我们下一代的知识结构。 要知道，如果说 中国经济的上一波红利是“人口红利”，人口红利是按人头算的。下一波红利是“人心红利”，将每个人内心深处的热爱和兴趣激发出来。 千万别像唐山撤销周边所有路桥收费站时，那个收费站工作人员说的那样：我今年36岁了，除了收费啥也不会！ 因为， 时代抛弃你时，连一声再见都不会跟你说！

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人脑的前世今生

热度 5 Wildbull 2018-6-13 07:54

人类的神奇常常归结于一个智慧的大脑以及贯穿于其中的无比复杂的神经网络，并认为这源自上帝之手，但其实它并不是无中生有的，而是自然演化的产物，虽然是一个无与伦比的杰作，但人的大脑依然留有祖先（种系发生）的印记。如果我们试图构建一个可与人脑比拟的智能系统，大脑结构的自然演化轨迹或许能给我们在智能设计时带来一定启示 …… 在动物界，神经系统经历了从无到有、从简单到复杂的演化过程，是多细胞动物的身体结构日益大型化和复杂化的产物。大约于 5.5-6.0 亿年之前，在蠕虫状动物中首次出现了神经组织。水螅（一种刺胞动物）的神经网（ nerve net ）代表了一种最简单的神经组织（ 图 1a ）。 图 1b 显示了一种真涡虫的脑和成对的神经索，这里神经系统首次分化出周围神经系统和中枢神经系统。 图 1c 显示了蚯蚓（一种环节的蠕虫）的脑、腹神经索、神经节和外周神经。 图 1d 显示了一种甲壳动物的主神经节和内脏结缔神经，这是最原始的甲壳动物，有类似于扁形动物的神经系统。但一些头足类（如鱿鱼）有脑（ 图 1e ），其行为如同鱼一般复杂。 图 1f 是海星腕的横断面，从外神经系的神经终止于下神经系的表面，但两个系统没有接触。 图 1 一些无脊椎动物的神经系统（引自 Miller and Harley 2001 ） 据说，在无脊椎动物中以章鱼的脑最大，可与鱼脑相仿，其神经细胞数多达 1.7 亿个，但与人脑的 1 千亿个神经细胞相比，依然是微不足道的。尽管如此，由于章鱼具有发达的眼睛和由众多触手组成的十分精巧的触觉系统，因此，它被广泛地应用于关于学习与记忆的实验研究。 在无脊椎动物的神经系统中，脑并未占据主导地位，而在脊椎动物中，大脑结构复杂化成为进化的主流，在一些鱼类和鸟类中，司职躯体平衡和运动协调的小脑高度发达（ 图 2 ）。 图 2 脑的演化（来源： HowStuffWorks ） 从总的趋势来看，在脊椎动物的演化历程中，脑越来越发达，即越是进化（ advanced ）的类群，大脑的体积越大，神经之间的连接也越复杂。譬如，恐龙的大脑只有体重的 1/100000 ，鲸鱼为 1/1000 ，大象为 1/600 ，人类则达到了 1/45 ，但是，也不都像我们预期的那样，因为老鼠的大脑占到体重的 1/40 ，美洲产的一种小型长尾猴则更是高达 1/25 （ Myers 2004 ）。 在脊椎动物中，象征着智慧的大脑皮层也经历了从无到有的过程。鱼和两栖动物缺少大脑皮层，但爬行动物和鸟类有少量的灰质覆盖它们的大脑，大多数原始哺乳动物，如负鼠，有光滑的皮层。肉食类，如短尾猫，有较大的大脑，以及若干脑回，在灵长类动物（特别是人）中，相对于其它脑组织，大脑皮层大大增加，且高度褶皱（ 图 3 ）。皮层有“树皮”之意，即大脑皮层像树皮一样包裹大脑半球。 图 3 不同脊椎动物的大脑（引自 Miller and Harley 2001 ） 20 世纪 60 年代，美国神经生物学家麦克里恩（ Paul D. MacLean, 1913 – 2007 ）提出了三位一体的大脑进化理论（ MacLean's evolutionary triune brain theory ），认为人类由留有进化痕迹的三个大脑（ 图 4 ）——爬行动物脑（ reptilian complex ）、边缘系统（ limbic system ）和新皮质（ neocortex ）复合而成（ MacLean 1990 ），这三个大脑作为不同进化阶段的产物，依次叠加在已有的大脑层之上，如同考古遗址一样（王邈 2013 ）。 图 4 三位一体的人脑（修改自 https://in.pinterest.com/explore/triune-brain/ ） 爬行动物脑也称为古皮质（ archeocortex ），它由脑干—延髓、脑桥、小脑、中脑，以及最古老的基底核——苍白球与嗅球组成。据认为，脑干是第一个发展的脑，与爬行动物的脑十分相似，但不是一个思维脑，所有信息在进入执行高级思维功能的脑区之前，都必须经过脑干，而脑干执行基本的生存功能，如控制心跳和呼吸等（ Sprenger 1999 ）。 边缘系统，可以称作旧皮质（ paleocortex ）或中间脑（古哺乳动物脑），与大部分尤其是进化早期的哺乳动物脑相对应。边缘系统包括下丘脑、海马体和杏仁核等。据说，边缘系统的功能主要是控制进食、饮水、睡眠、激素和情感等，它不断寻求某种动态平衡，之后才会允许外部信息进入最高层次的脑区，进行逻辑推理（ Sprenger 1999 ）。在结构上来看，边缘系统是通向高级思维区域的一个中继。 Hess （ 1932 ）通过刺激清醒实验动物的边缘系统发现，可引起恐惧和防卫反应（咆哮、发出嘶嘶声、毛发耸立），或不管有无需求地吃喝、呕吐、排便、排尿和性欲亢奋。 Klüver and Bucy （ 1939 ）对恒河猴进行了外科手术，切除了包括杏仁核在内的部分大脑，结果一向脾气暴躁的猴子变成了最温顺的动物，无论用针、掐或对其做任何在通常情况下引起凶猛反应的动作，它依旧平静。随后在猞猁、豹熊和野鼠等动物中也发现了同样的结果。 新皮质，也称新哺乳动物脑，占据了整个脑容量的约 2/3 。一般认为，新皮质负责所有高级思维，处于整个体系的最高水平。其他动物虽然也有新皮质，但相对很小，少有甚至没有褶皱。在人脑新皮层的四大区块中，额叶管理运动、视觉、语言以及个性特征等功能，顶叶处理感觉信息，颞叶负责听觉和记忆，枕叶管理视觉。 麦克里恩认为，这三个脑就像三台互联的电脑，各自拥有独立的智能、主体性、时空感与记忆等，并根据它们祖先的特性推断了在人脑中的分工：在爬行动物脑操控下，人与蛇、蜥蜴有着相同的行为模式——呆板、偏执、冲动、一成不变和多疑妄想等，古哺乳动物脑则与情感、直觉、哺育、搏斗、逃避、以及性行为紧密相关，新皮质具有高阶认知功能，令人类从动物群体中脱颖而出，可谓“发明创造之母，抽象思维之父”。 人脑的复杂与神秘绝不亚于浩瀚的宇宙，我们每个人都拥有一个无比复杂的内心世界——称之为心智或智能，但它在生理上不是神经系统的自然产物。毫无疑问，神经系统的复杂化必然导致了心智或动物意识的出现——这应该是生命世界中最神奇的事件之一。 Eccles （ 1989 ）曾问，“进化过程中，心智或动物的意识是怎样在此前无意识的世界里萌发的？动物在进化发展中体验到的内心事件最早是什么时候？到底早在进化的哪一时刻，内心体验的第一道曙光开始出现在漫无边际的无意识黑暗世界里？ …… 最后，什么是内心世界的实体形态”？ 人类用这个神奇的大脑创造了自然界的最大奇迹，但我们却不知道这个大脑是如何实现这一壮举的。我们虽然对自己的大脑是如何工作的几乎一无所知，但却凭借它从森罗万象的表象中抽象出了精致迷人的本质，进而构筑出了惊天的知识与技术体系，并迈进了超凡的智能时代，并试图构建一个汇集生物学智慧以及由它创造的全部技术智慧于一体的智能实体，简直就是一个超越范式与逻辑的惊天壮举 ! 本文根据《 探索大脑的终极秘密——学习、记忆、梦和意识 》（谢平著， 2018 ，科学出版社）的“第一章 大脑和神经系统及其演化”的部分内容改编而成。 高级管理者书单科技类十本好书 明清书话文章.pdf “探索大脑的终极秘密——学习、记忆、梦和意识”一书的电子版免费下载地址： http://wetland.ihb.cas.cn/lwycbw/qt/201811/P020181119397549207145.pdf

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[转载]宇宙依凭的钉子——未来简史（56）

罗非 2017-11-9 09:11

宇宙依凭的钉子 科技人文主义还面临另一个恐怖威胁。一如所有人文主义教派，科技人文主义也认为人的意志是神圣的，认为这是整个宇宙的依凭。科技人文主义希望用人类的期望来选择发展某种心智能力，进而决定未来心智的模样。然而，如果未来科技能够重塑、改造这些期望，会是什么情形？ 人文主义总是强调，我们不太容易确定自己真正的意志。每次想聆听真实的自己，总有许多嘈杂噪声铺天盖地而来。而且事实上，有时候我们不见得真想听到自己真实的声音，因为那可能会是些不受欢迎的秘密和令人难堪的要求。有许多人根本是处心积虑不想对自己了解太深。一位事业上平步青云的律师，可能就不想听到内心叫她放轻松赶快生个宝宝的声音。困在痛苦婚姻中的女性，也可能害怕失去婚姻提供的安全感。背负罪恶感的士兵，曾犯下的暴行化成噩梦，如影随形。对自己性倾向还不太确定的年轻人，告诉自己先保持沉默。对人文主义来说，任何一个情境都不会有通用的解决方案，但人文主义要求我们要坚强，不论内心的声音有多么丑恶，也要勇敢面对，要听到自己最真实的声音，再听从它的指导、排除万难。 但根据科技进步主义的观点，一切就大不相同了。科技不想听我们内在的声音，而是要控制这些声音。一旦我们了解了生化系统如何产生这些声音，我们就能玩弄这些开关，把这里音量调高、那里音量调低，让人生过得更轻松自在。容易分心的律师可以来颗派甲酯，有罪恶感的士兵可以吞颗百忧解（ Prozac ），至于对生活不满的妻子，替你忧（ Citao ）就是答案。而且，这还只是开始。 人文主义者常常难以接受这种方法，但还是别太早就下判断。人文主义者建议 “ 聆听自己内心的声音 ” ，这其实毁了许多人的生命；适当用药，反而是大大改善了几百万人的健康状况和人际关系。为了真正听到自己内心的声音，有些人得先把心中现有的尖叫和怒骂音量调小。现代精神病学认为，许多 “ 内心的声音 ” 和 “ 真实的愿望 ” 只不过是生化失衡和神经疾病的产物。生化失衡让患有抑郁症的人总是戴着一副抑郁的眼镜看待事物，于是一再抛弃大好的前途和健康的关系。这时该做的，可能不是聆听这种破坏性的内心的声音，而是直接叫它们闭嘴。比如前面提过的记者萨莉 · 艾蒂，她戴上 “ 专注头盔 ” ，让脑中其他声音安静下来之后，不但成了神射手，自我感觉也大大提升。 就个人而言，每个人都可能对这些问题有不同的看法。但从历史角度来看，变革酝酿已久。人文主义的最高诫命 “ 聆听自己内心的声音 ” 已经不再不证自明。我们学会调节内心声音的音量之后，也得放弃对 “ 真实 ” 的信念，因为我们再也不清楚现在是谁在调节开关。把脑中的噪声关掉似乎是个好主意，但前提是要能让我听到真正的自我。如果没有 “ 真正的自我 ” ，又怎么决定该关掉哪些声音、放大哪些声音呢？ 让我们单纯为了讨论而做个假设：假设几十年内，脑科学家就能让我们轻松且准确地控制许多内心的声音。再假设有一个来自虔诚的摩门教家庭的年轻男性同性恋，许多年来一直不出柜，终于存够了钱，想去动手术。他带着 10 万美元前往诊所，决心自己走出来的时候就像摩门教创始人约瑟夫 · 史密斯（ Joseph Smith ）一样是异性恋。站在诊所门前，他心里又重复了一次想对医生说的话： “ 医生，这里是 10 万美元。请把我治好，让我以后永远不要再想男人了。 ” 接着他按了门铃，但开门之后，看到《急诊室的春天》里的乔治 · 克鲁尼活生生站在他眼前。这个小伙子魂儿都飞了，喃喃说着： “ 医生，这里是 10 万美元。请把我治好，让我以后永远不要再想变成异性恋了。 ” 这个年轻人真实的自我，打败了过去经历的宗教洗脑吗？又或是一时的诱惑，让他背叛了自己？又或者，根本没有什么真实的自我，所以也不会有所谓的听从或背叛？只要我们能够设计及重塑意志，就无法再把意志看作意义和权威的本源。因为不管我们的意志为何，我们总能让它改变主意。 人文主义认为，只有人的欲望才能使世界充满意义。但如果我们连欲望都能选择，又凭借什么来做这种选择？假设在《罗密欧与朱丽叶》的开场，罗密欧可以决定要爱上谁，而且就算决定了，还是随时能够反悔重来。这样一来，这出剧会变成什么样子？但这正是科技进步为我们刻画的未来。如果我们的欲望让我们不舒服，就让科技消灭这个欲望。如果整个宇宙所凭依的钉子钉错了地方，就用科技把整颗钉子拔出来，钉到别的地方去。但究竟要钉在哪儿？如果寰宇四方均能落钉，我该挑哪里？又为什么该挑那里呢？ 人文主义的戏剧，多半是以某个令人痛苦的欲望展开。例如，蒙太古（ Montague ）家族的罗密欧，爱上了凯普莱特（ Capulet ）家族的朱丽叶，可两家却是世仇，于是双方都非常痛苦。科技对这种情节的解法，就是确保让我们不会有令人痛苦的欲望。如果罗密欧和朱丽叶服个药丸或是戴个头盔，直接把那些对彼此造成不幸的爱意给消灭掉，不就没事了吗？ 在此，科技人文主义面临着一个无解的两难。人的意志是宇宙中最重要的东西，同时人类在开发能够控制、重新设计意志的科技。毕竟，能够控制全世界最重要的东西，岂不是太棒了？然而一旦这样的控制成真，过去神圣的人类就会成为另外一种设计品，反而让科技人文主义不知该何去何从。只要我们仍然相信人类的意志和经验是权威和意义的本源，就永远无法处理和这些科技的关系。 因此，有个更大胆的科技宗教，打算直接彻底切断人文主义的脐带。这个科技宗教所预见的世界，并不是围绕任何人类生命形式的欲望和经验。那么，是什么东西能够取代欲望和经验，成为一切意义和权威的本源？ 2016 年，有一位候选人坐在历史的接待室，等待面试。这位候选人名叫 “ 信息 ” 。目前最耐人寻味的新兴宗教正是 “ 数据主义 ” （ Dataism ），它崇拜的既不是神也不是人，而是数据。

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[转载]未来简史（19）

罗非 2017-10-3 10:26

为什么股票交易所没有意识？ 另一种证明人比其他动物优越的理由，是说地球上所有的动物中，只有智人拥有心灵。心灵（ mind ）和灵魂大不相同。心灵并不是什么神秘而永恒的概念，也不是像眼睛或大脑之类的器官，而是脑中主观体验（例如痛苦、快乐、愤怒和爱）的流动。这些心理上的体验，就是各种紧密相连的感觉、情感和思想，忽然闪现、立刻消失，接着其他体验又倏然浮现与消散，于电光火石间来了又去。（回想这些体验，我们常常试图把它们分成感觉、情感和思想之类，但事实上一切都是交织在一起的。）把这种种体验集合起来，就构成了意识流。心灵与永恒的灵魂不同，心灵可以分成许多部分，又不断变动，而且没有理由认为心灵是永恒的。 灵魂是个有人相信、有人不相信的故事。但意识流则相反，这是我们每分每秒都能直接观察到的具体现实，再明确也不过，无法怀疑它的存在。也许我们会充满怀疑地自问： “ 真的有主观体验这种事吗？ ” 即便如此，我们也能百分百确定自己正在经历着怀疑。 到底是哪些意识体验构成了心流？主观体验有两个基本特征：感觉和欲望。之所以说机器人和计算机没有意识，是因为虽然它们能力强大，却没有感觉，也没有欲望。机器人可能有电能传感器，在电池快没电时向中央处理器发出信号，让机器人移向插座，自己插上插头充电。但在整个过程中，机器人不会有什么感觉。相对的，快要耗尽能量的人类则会感觉饥饿，渴望停止这种不愉快的感觉。正因为如此，我们才会说人类是有意识的生物，而机器人则不然，逼人工作到因为饥饿和疲惫而崩溃是一种罪，而让机器人工作到电池耗尽却没有任何道德问题。 那么，动物呢？它们有意识吗？它们有主观体验吗？如果逼一匹马工作，直到它精疲力竭而崩溃，有没有问题？前面已经提过，目前生命科学认为，所有哺乳动物和鸟类以及至少某些爬行动物和鱼类，都具有感觉和情感。但也有最新理论认为，感觉和情感只是生化数据处理算法。既然机器人和计算机处理数据的时候不会有任何主观体验，也许动物也是一样？事实上，我们知道就算是人类，也有许多感觉和情感的大脑回路是在人类完全无意识的情况下处理数据的。所以，或许我们以为动物会有的感觉和情感（像饥饿、恐惧、爱、忠诚）都是无意识的算法，而不是主观体验？ 2 现代哲学之父笛卡儿也支持这种理论。 17 世纪的笛卡儿认为，只有人类才有感觉和渴望，而其他动物都是没有心灵的自动物（ automata ），和机器人或自助饮料机没有什么不同。所以，如果有个人踢狗，狗并不会有什么体验。它会自动地退缩，并开始狂吠，但它就像台会自动冲咖啡的饮料机，并不会有什么感觉，或是有什么渴望。 在笛卡儿的时代，一般人都接受这种理论。 17 世纪的医生和学者会做活狗解剖，观察其内脏器官如何运作，但完全不用麻醉，他们也不会感到不安。在他们眼中，这实在没什么不对的，就像我们把自助饮料机打开，观察一下齿轮和皮带如何运作，哪有什么问题？就算到了 21 世纪早期，仍然有许多人认为动物没有意识，而且就算有意识，也是一种与人非常不同、等而下之的意识。 想知道动物究竟有没有像人一样的心灵意识，首先要进一步理解心灵如何运作，又扮演着怎样的角色。这些问题非常困难，但因为也是后续几个章节的重点，值得在此花上一点时间。如果不知道心灵是什么，就不可能完全掌握人工智能等新科技意味着什么。所以，让我们暂时放下关于动物心灵的问题，先谈谈目前科学对于心灵和意识的认识。我们先将焦点放在研究人类意识的例子上（这样比较容易理解），稍后再回到动物身上，来看看人类的情形是不是也能套用在这些长了皮毛或羽毛的表亲上。 老实说，目前科学对心灵和意识的理解少得惊人。目前的正统科学认为，意识是由大脑中的电化学反应产生的，而这样的心理体验能够完成某些重要的数据处理功能。 3 然而，大脑里的各种生化反应和电流是怎么创造出痛苦、愤怒或爱等主观体验的，至今仍无解答。或许再过 10 年或 50 年，我们会有很好的答案，但这里必须强调：直到 2016 年，我们仍然无解。 利用功能性磁共振成像（ fMRI ）扫描、植入电极和其他复杂的小工具，科学家已经能够肯定大脑中的电流与各种主观体验之间存在着相关性，甚至是因果关系。只要看看大脑的活动，科学家就能知道你是醒着、正在做梦还是正在熟睡。他们只要在你眼前闪过一张图像，时间稍微超过意识感知的门槛值，就能判断你是否意识到这张图像，而且完全不需要问你问题。他们甚至已经能够找出某个脑神经元与特定的心理内容的关联，比如找出 “ 比尔 · 克林顿 ” 神经元，或是 “ 荷马 · 辛普森 ” 神经元。在比尔 · 克林顿神经元活跃时，看到图像的人就会想到美国第 42 任总统；如果在这个人眼前出示荷马 · 辛普森的图像，相应的神经元也必然会活跃起来。 把范围放宽，科学家也知道如果大脑某区域的电磁活动特别活跃，你可能正在生气。而如果这个区域的活动平息了，另一区域又活跃起来，你可能正在体验爱情。而且事实上，科学家已经可以用电流刺激相应的神经元，诱发出愤怒或爱情的感觉。然而，仅仅电子跑来跑去，又怎么会变成一个主观的比尔 · 克林顿的图像，又或是愤怒或爱情这种主观感受？ 最常见的解释认为，大脑是一个非常复杂的系统，有超过 800 亿个神经元互相连接，组成无数细密的网络。而在几百亿神经元传递出几百亿电子信号时，主观体验就此浮现。虽然电子信号的传递和接收只是个简单的生化现象，但这些信号的互动却会创造出复杂得多的意识流。我们在许多其他领域也能观察到同样的动态。单一车辆的移动只是个简单的动作，但几百万辆车同时移动及互动，就出现了交通堵塞。单一股票的买卖再简单不过，但几百万股民同时买卖几百万只股票，就可能造成让专家也跌破眼镜的经济危机。 然而，这种解释等于什么都没解释，只不过确认了这个问题非常复杂，并未解释为何某个现象（几百亿电子信号从这里到那里）会创造出另一个完全不同的现象（愤怒或爱情的主观体验）。用其他复杂的过程（例如交通堵塞和经济危机）来类比也有漏洞。究竟为什么会交通堵塞？如果你只看某一辆车，永远都不会明白，因为堵塞是许多车之间互动的结果。 A 车影响了 B 车的移动， B 车又挡了 C 车的路，诸如此类。所以，只要你把所有相关车辆的移动状况、彼此互动都对应出来，就能找出交通堵塞的完整解释。问这些移动是怎么导致交通堵塞的，其实并没有意义。因为 “ 交通堵塞 ” 只是人类创出来的一个抽象词语，讲的正是这里所有车辆移动的集合。 但相较之下， “ 愤怒 ” 并不是我们用来简单描绘几百亿电子信号互动情况的抽象词语。早在人类还不知道任何关于电的知识之前，就已经对愤怒有了非常实际具体的体验。我说 “ 我很生气！ ” 的时候，讲的是一个非常具体的感受。不管再怎么清楚地描述某个神经元的化学反应如何转变成电子信号，几百亿个类似的反应又转变出几十亿个其他电子信号，还是要进一步问： “ 那么，这几百亿电子信号结合在一起之后，是怎么创造出我具体感受到的愤怒的？ ” 当成千上万辆车在伦敦缓慢前进的时候，我们会把它称为交通堵塞，但这时候并不会因此创造出某个伦敦的意识，浮在著名的皮卡迪利广场上方，自语道： “ 老天啊，我有种堵塞的感觉！ ” 当几百万人卖掉几十亿只股票的时候，我们会把它称为经济危机，但也不会跑出一个华尔街的幽灵嘟囔着说： “ 见鬼，我有种身陷危机的感觉。 ” 当几万亿水分子在天空中结合的时候，我们会把它称为云，但也不会出现某个云的意识宣告着： “ 我有种要下雨的感觉。 ” 所以，到底是为什么，如果有几百亿电子信号在我脑子里运作，就会出现某个心灵的感觉，说 “ 我很愤怒 ” ？直到 2016 年，我们还是完全无法解释。 因此，如果这项讨论已经让你觉得一头雾水，别担心，同样想不通的人不在少数。就连最优秀的科学家，距离要破译心灵和意识的谜团，也还有一大段路要走。科学的一个美妙之处就在于，科学家面对未知，可以自由尝试各种理论和猜测，但到头来也可以承认自己就是没找出答案。

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[转载]开放的教育——普及宇宙基础知识

热度 1 xuhf 2017-4-26 17:02

……能帮助你们多少，能为你们解答多少，你们各自吸收到多少，那就靠你们每个人去努力，去悟。我们能做到的，就是如实地回答你们，告诉你们更多的真相，让你们储备更多的知识，增长更大的智慧，去把这个地球建设得更加美丽，让地球上的这些子孙后代们心灵更加的充实。 不要像现在一样，每个人的心灵都非常的空虚、无助、迷茫；也就是缺乏真理的教育，不明白宇宙的真相，对自己的来历都弄不明白，所以没有找到自己的根，所以他们感觉到非常的空虚与无助。没根的感觉让他们非常的迷茫！因为他们没有依靠，所以才会逐渐地堕落，甚至堕入万丈深渊。 我们现在已经发现了这样的问题存在，所以我们将来的教育要从根本抓起，要告诉全部的子孙后代整个宇宙的真相，把这些知识普及化，从幼儿普及；只要把这些宇宙信息全部公诸于世，我相信将来的世界会一片光明！因为我们是大爱的家族，我相信我的子孙后代们，在开放的教育之下会前途一片光明。因为每个人都有本源的根，都有爱的信息，只是现在受到大环境的污染，变成如今的样子，所以这也是之前教育的失败。 我们太过于保守，顾及很多，想让这些子孙后代自己去悟，所以没有普及整个宇宙的知识与真相，被妖魔钻了空子，利用人的愚痴，利用人的贪嗔痴慢疑之心，不断地控制他们；首先去迷惑他们，从而再控制他们的心，让这个世界现在变得如此的迷惑颠倒，如此的污浊。 所以现在我们也不断地改进，修改之前失败的教育，把能说的这些基础知识，一定要在各界、各维次空间普及化，不要让这些子孙后代都成为迷惑的众生。只要好好学习，都能接收到我们传递的信息，我们给到的爱。 实在是不爱学习的那些子孙后代，只要他相信因果，也不至于造业，因为造有恶因，一定会承受恶的果报。所有的一切，虽然是源于个人的选择，但是起码我们作为老祖宗，我们一定要做到公平公正，普及所有的知识，让子孙后代们能得到良好的教育。…… 关于左脑与右脑的这个问题，其实不像你们说的那样复杂。最基本的知识是：使用右手的人，他的脑活跃部分在左边；相反，使用左手的人，他的脑活跃部分在右边。这并没有产生怎样的记忆，那是无知的人在这方面大做文章。……修行就是修心！心中有爱，你们全身心每个夸克都会接受到我们的正能量，跟脑有什么关系？这个脑也就是用来储存我们的记忆，让我们这颗心去支配它，跟你们的手脚，任何一个器官没有什么不同。 …… 只要你们能找到真正的本我智慧，你们的智慧才能大开；同样的道理，找不到我们，我们也指导不了你们。如果你们不修行，你们找不到自己，你们用怎样的脑都不可能开悟。就凭着你们现在人世间的那些知识，能让你们开悟这是非常的困难！而且你们那些知识都是颠倒的，都是迷惑众生的，让你们更加的凌乱，清静不了，因为你们没有智慧去分辨。…… 将来你们打坐的时候，无须观任何东西。打坐就静静地坐在那里，什么都不要想，也不要有什么感觉；如果有，就是着相修行。你想什么，别人就会显现什么；你有什么心念，就会感召什么样的形象显化给你们。 打坐，就是让自己清静，可以跟自己的内心不断地互动交流。寻找自己无需去观想，去着相；如果你们打坐的时候，所谓感觉到自己得到了什么，或看到了什么，这就是着相，这就是魔给你们的信息。身外的东西都不究竟，所以一切内观自己，可以去看清楚自己的毛病，去除自己的妄念。如果你们打坐还禁锢在这些表象的文章，那就证明你们的心根本清静不下来，那就是着相修行。 今天给你们说这些基本的知识，希望你们每个人都要好好地去悟、去想,我讲得有没有道理。因为这些知识会运用到其它相同的经历，我相信你们在座的每一位，都有类似或者不同的经历；只要着相的，尤其是外相，你们都不要去相信。 ……因为魔有魔的法，牠的神通并不在我们之下。牠会迎合你们，知道你们想要什么，就给你们什么，就显化什么。 …… 至于另外一位学员的提问（注：进入埃及金字塔看见木乃伊后出现死亡的情况）。那不是什么诅咒，而是在地下没有氧气，也就是缺乏氧气，是长年累月积累了很多毒气。但是在地下面的时候，人不一定死亡，因为那种毒，是出到外面见光的时候，才发生化学反应，所以根据不同的体质，会有不一样的反应。 所以，现在地球上，所有的科学研究不出来的问题，太多太多！同时你们这个肉身载体想去超越其它，但是自己又没有保证，没有把握的那些领域，最好不要去冒这样的险。因为你们没有这种知识，没有这样的常识。 ……懂得尊重，包括尊重所有的万事万物，更别说人类这种高级生命。这就是炼就你们的爱心，把爱心提到最高，也就成为了大爱心。 我就是有这样的大爱心，才创造出这么大的宇宙，所有的子孙后代与万事万物都是我的一部分。如果我没有这样的智慧与能力，这么大的爱心，我如何成就你们，成就这个宇宙？ 虽然现在这个三维的地球，是相当的污浊，层次非常的低，但是起码我现在想到去扬升它，去救度那些值得让我救度的子孙后代们，让他们顺利地扬升，让他们能够为整个宇宙大家庭继续奉献自己，体现自己的价值所在。 我这样的愿望，其实不算大。但是，由于每一个维次空间的子孙后代们层次不同，智慧有高低，所以操作起来非常的艰难！不过再艰难，我们也要去做！因为我们是爱的家族，我们必须要对这个世界负起责任。 ……就是让这些有善根的子孙后代们觉醒，……，懂得回归本性，找到真正的自己，继续好好地生存在这个 宇宙大家庭当中。……

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思考是一种乐趣

热度 1 iron038 2017-3-19 23:10

儿子洗脚时问我：爸爸，我们是怎么知道洗脚水烫了的？ 我告诉他说：是皮肤上的神经感觉到了温度就告诉我们的大脑这水是烫的，然后大脑就命令我们的脚赶紧离开水盆。 儿子点点头表示听懂了。倒是我突然一下感觉有些迷糊了：整个过程似乎是神经、大脑、脚这三者在扮演着信息传递、命令与执行的角色，与其它东西毫无关联。那么“我”在哪里？难道说“我”就是大脑？“我”的存在就是由一些脂肪、蛋白质、维生素等组成？这显然不对，这明显只是“我”存在的客观部分，那么主观部分怎么体现呢？“我”到底去了哪里？ （来个川味的麻辣脑花提提神） 一直都自诩为一个伪哲学爱好者，因为读哲学的书籍会让我思考许多有趣的问题，故而这样标榜自己 。记得第一次读罗素的《哲学问题》时，就在他对桌子的本质问题阐述那一章节里盘旋了很久很久，若你能在读的过程中顺着他的思路走，那真是妙趣横生，你想停止思考都难！以至于后来有朋友让我这个学理工科的外行给他们推荐两本入门的哲学书籍时，我都是从门外汉能读到趣味的角度向他们首推《哲学问题》。我相信他们是相信我的：你都能读懂的我们肯定也能读懂 。 （请别误会我是在为这本书打广告） 今天写下这段小感悟，其实就是想传递一种思考的乐趣，或许这样会让我们枯燥而又极具压力的生活多那么几许惬意 。

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再继续发觉我的理论，结果就是反人类

jiazhang55 2017-3-7 14:16

其实，慢慢想我的理论，最后会发现，我们的所有思想全部都是错误的。而真实的情况就是，我们的大脑在一直欺骗我们自己让我们永远看不到真实的世界。因为物竞天择，适者生存。哪些能看到真实世界的物种，最终被我们所取代，被世界所淘汰......

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扫描大脑就能预测孩子是否自闭症？

hongkuan15 2017-2-18 08:59

自闭症（Autism或Autistic disorder）又称孤独症，是一种有生物基础的发育障碍类疾病，包括一系列复杂的神经发育障碍。 可参考： 关注自闭症，关注肠道微生物 自闭症的 患病人数在逐年增加 ，据统计，美国儿童中每68人中就有一人，并且男性是女性的四到五倍。来自不同国家的统计表明，自闭症在总人口的 患病比例可达2%甚至更高 。 据世卫组织统计，中国大陆的自闭症儿童数量约为60-180万人，有学者则认为实际数量可能达到260-800万人。 自闭症是环境因素，生物和遗传因素等共同作用引起的。 自闭症的病因并不清楚，可能是遗传和环境因素共同导致的。 如病毒感染、免疫异常、营养缺乏、重金属、出生时父母年龄、父母疾病等。现在，越来越多的研究显示，肠道微生物与自闭症关系密切。兄弟姐妹中有自闭症患者的婴儿患自闭症的概率非常高。自闭症的发病时间通常是三岁以内，关键时期是出生之前、期间或出生后不久。有的患者在6—24月就表现出孤独症症状。但针对自闭症并没有确定的治疗方式，最好是通过早发现，早干预的方式来预防。自闭症儿童在一两岁后就开始出现眼神交流困难等自闭症症状。在出现症状前，其实儿童的大脑已经发生了变化，比如大脑体积更大。大脑的变化甚至可能孩子在子宫里时就已经出现了。等到出现症状，实际上已经有点晚了。 发表在2月17日《Nature》 上的一项研究可能让人们能够 通过扫描儿童大脑来预测自闭症的发生。 来自北卡莱罗纳大学教堂山分校的精神病学家Piven和心理学家Hazlett通过对家庭中有自闭症患者的婴儿进行大脑扫描，借助目前比较火热的基于深度学习的人工智能分析算法，有望在儿童表现出相关症状之前便提前数月预测这些高风险婴儿以后是否会患自闭症。 自闭症婴儿的大脑皮层生长速度更快 Piven与Hazlett的团队从318名家族性高风险（家族中哥哥姐姐中有被诊断为自闭症）的婴儿中选择了106名“高风险”婴儿和对应的42名低风险婴儿，然后在他们6个月、12个月和24个月的时侯用核磁共振成像（MRI）扫描他们的大脑。 在这些“高风险”婴儿中有15名在24个月时被诊断为自闭症。同时，大脑MRI扫描显示，在12-24个月之间，这些婴儿的大脑体积要比那些未诊断出自闭症的儿童更快更大，生长速度更快。他们还发现，在出现自闭症症状之前， 6-12个月时大脑就已经发生了变化，那些后来被诊断为自闭症的婴儿的大脑皮层生长速度更快。 下图显示了生长速度更快的脑区。 图显示： 6到12个月高风险自闭症孩子 大脑皮层区域面积显著扩大 大脑区域的变化是否可预测婴儿自闭症? Piven和Hazlett的团队采用了一种深度学习算法来不断的分析6-12个月的高风险婴儿MRI扫描结果。最终找到了40个特征脑区，然后再建立模型，进行优化，最终该模型能预测婴儿将在2岁时出现自闭症的检出率达81%（30/37），敏感性达到88%，而假阳性仅为3% （4/142）。 图示：深度学习观察到的40个主要大脑区域功能包括：左额上回、中央后回、顶叶脑回等。 何时可以应用于临床？ 目前的研究只是初步发现，还需要对更多高风险婴儿进行后续研究来验证这些研究成果。该团队已申请NIH基金继续深入研究。表面 看起来，预测准确率还是相当高！但其实 只是对高风险婴儿预测准确性高，因为这些高风险孩子本身患病风险就很高，对普通的婴儿的预测准确性还不得而知 ，因此，其临床应用到目前为止是非常有限的。 未来的方向？ 以往研究发现，自闭症患者的肠道菌群和大脑神经发育存在异常。如果能够在出现自闭症症状前能够从上述两方面发现任何“蛛丝马迹”，能够提早预测，就有可能及早采取措施防止悲剧的发生。 参考文献： 1，Shen M D, Nordahl C W, Young G S, et al. Early brain enlargement and elevated extra-axial fluid in infants who develop autism spectrum disorder . Brain, 2013, 136(9):2825. 2，Early brain development in infants at high risk for autism spectrum disorder.Nature, 542:318,2017.doi:10.1038/nature21369 3，http://www.nature.com/news/brain-scans-spot-early-signs-of-autism-in-high-risk-babies-1.21484 小贴士： 1，为了提高自闭症患者生存质量，减少患者和家人负担的目的，应该积极主动进行治疗，并且越早进行治疗和干预越好。 2，自闭症的发病可能在胎儿时期，甚至母亲怀孕时已经开始了，应该做到及早预防，在怀孕期间或怀孕之前，尽早咨询相关医生或专家。 3，要 特别注意母亲怀孕前和怀孕期间的营养状况和代谢情况。 4，孩子出生之后，也应密切注意孩子异常的啼哭，手捂肚子、拱起背部等行为，注意观察孩子的粪便、腹泻、便秘、打嗝及放屁等胃肠道异常状况。 5，注意孩子的饮食，培养孩子良好的饮食习惯。 6，密切关注孕前和孕期妈妈以及孩子出生后的肠道微生物的发育情况，有条件的可以进行肠道微生物检测。 7，根据孩子的健康状况，适时选择合适的益生菌，保持肠道微生物健康状况。 肠脑健康状况与自闭症，多动症等神经发育障碍类疾病关系密切，来测测 孩子的肠脑健康状况 吧。 点击如下链接，或扫描下方二维码：https://www.wenjuan.com/s/riQfMzn/ 妈妈 也可以测测自己的肠脑健康状况哟。请来测测 妈妈的肠脑健康状况 吧。 点击如下链接，或扫描下方二维码：https://www.wenjuan.com/s/FFFRN3/

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拨开经典的迷雾，袒露大脑的秘密——学习、记忆、梦和意识

热度 29 Wildbull 2017-2-10 06:25

我们的存在就是用一个主观的虚拟世界来感受一个客观的现实世界。一方面，我们能感知身边的大自然，看到颜色、听到声音、闻到芬芳、品尝美味、感触肌肤 …… 另一方面，我们能感知自我，体验自身的冷热、快乐、惆怅、妒忌、痛苦或恐惧 …… 其实，我们每个人都会体验（直接或间接地）自身或他人的喜怒哀愁。 我们又能在虚拟世界中重演现实世界。在睡梦中，我们的大脑，虽然是无意识的，呈现出一幕一幕的浮现——缥缈无定的姿影、毛骨悚然的幽灵、飘飘荡漾的欢悦 ...... 它既可以是现实，又可以超越现实。 人类的神奇被归结为我们具有的一种特殊能力——意识，它被誉为大自然最大的神奇之一，亦是人们渴望知晓的心理谜题。我们拥有意识，但并不是每时每刻，譬如，我们会在癫痫发作、使用镇静剂或睡眠时进入无意识的状态，但在梦中，我们似乎又与现实的意识若离若即，沉浸在一种无意识的漫游之中。精神分裂症病人失去了清醒时的意识，好像游荡在无拘无束的梦境之中，虽然活着，其精神却被禁锢在一个无视他人的自我世界之中。 我们很轻松地欣赏着大自然的色彩斑斓与瞬息万状，却不清楚是如何实现这种视觉过程的。美国心理学家迈尔斯（ David G. Myers ）猜测说，“当你注意某人时，视觉信息是以几百万神经冲动的形式发送到大脑，然后构造出其成分特征，最后，以某种神秘的方式，组成一个有意义的知觉图像，之后与大脑先前储存的图像进行比较并加以识别，例如，认出你的祖母。整个过程比把汽车拆卸成一块一块的零件，并把它们放在不同的位置，然后让专业工人把它重新装起来更复杂。所有这些过程的发生是迅速而毫不费力的连续过程，这确实很神奇”（ Myers 2004 ）。 从有历史记载时起，人们就开始思考和争论人的本性。身体和精神是如何联系的？我们的大部分知识是与生俱来的，还是我们生来就像‘白板’以供经验在上面书写（ Myers 2004 ）？迈尔斯说道：人脑最大的挑战是什么？就是理解人脑本身。我们的大脑如何进行自我组织和信息交流？我们的遗传如何预设大脑？我们的经验又如何修改大脑（ Myers 2004 ）？ 一、我们并不了解自己的内心 英国文学家斯威夫特（ Jonathan Swift, 1667-1745 年）在《礼仪对话》中留有这样一句名言：“你并不了解你的内心”。从古至今，人类对自身认知和心理——感知、记忆、思维、梦、心灵、意识、精神等——的思索与探求从未歇息，包括了无数的思想界、哲学家、文学家、政治家、科学家 …… 早在古希腊时代，哲学家柏拉图就认为脑是心理的场所。但我们并不真正了解自己的内心，它既神秘，又脆弱，还惰性！ 我们内心的复杂与神秘绝不亚于浩瀚的宇宙。古罗马帝国的思想家奥古斯丁（ Saint Aurelius Augustinus ， 354 － 430 年）曾在《忏悔录》中说道，“我考察的不是天空的广阔，丈量的不是星星的远近，也不是试图发现地球是如何挂在空中，我要探究的是我自己，我的记忆，我的心灵”。英国散文家刘易斯（ Clive Staples Lewis, 1898-1963 ）曾说，在整个宇宙中有且只有一种事物，我们对它的了解比从外部观察所获得的要多得多，这种事物就是我们自己，可以说，我们拥有内在的信息。 在大多数情况下，内心似乎是一种自洽的过程。正如法国数学家和思想家帕斯卡尔（ Blaise Pascal ， 1623-1662 ）在《沉思》中所说，“心有自己的逻辑，而这是理性所无法知晓的”。但人性有时是脆弱的，因为，并不是所有人都能有效地管控自己的内心。英国哲学家培根（ Francis Bacon, 1561-1626 ）在《新工具论》一书中说道，“所有的迷信大抵都是相同的，不管是占星术、释梦、预言，还是惩罚性的判决等等，被欺骗的人们总是看到这些事件中实现的部分，而将那些未实现的部分都忽略掉，尽管被忽略的部分更常见”。 思维安逸于现状——这是一种惰性，是人类理性的一个缺陷。英国哲学家罗素（ Bertrand Russell ， 1872-1970 年）无情地讽刺道，“绝大多数人还没来得及思考就死了；而实际上，他们根本就没有思考过”。纳粹魁首希特勒（ Adolf Hitler ， 1889-1945 年）嘲笑说，“民众不思考对当权者而言是一件多么幸运的事啊”。 二、关于内心的科学——认知心理学 人具有认知能力，这也是一种心理现象，亦被认为是哺乳动物的本质特征。学习、记忆、梦和意识等问题属于认知心理学的范畴。根据维基百科的定义，所谓认知心理学主要研究像注意、语言使用、记忆、知觉、问题解决、创造、思维等精神过程（ Cognitive psychology is the study of mentalprocesses such as attention, language use, memory, perception, problem solving,creativity, and thinking ）。亚里士多德曾问：感觉和感知是什么 ? 这种属性为什么会在动物中出现？遗憾的是，即使是今天，我们也依然难以回答清楚这些问题。 心理在本质上是一种生物现象，这是不言而喻的，即你所有的想法、心情、冲动都可归结为生物过程，无论它是多么的复杂！难道你不是用你的身体来思考、感受和行动吗？你可以不通过自己的身体与外部世界进行联系吗？试试看，如果不通过身体，你能笑、能哭，能爱别人吗？没有身体——基因、大脑、身体中的化学过程、外貌——你谁都不是（ Myers 2004 ）。 另一方面，认知问题并不是孤立的，而是相互耦联的。有了感觉经历之后，才可能留下记忆；没有记忆，就不可能有学习。从感觉到知觉就出现了意识现象，它是大脑的一种复杂的生理和心理现象。人的生理活动大多都不是有意识的，甚至有些心理现象（如梦）都不受人的主观意识的控制。 目前对大脑认知过程的探索主要是沿着两条主要的路径——传统的心理学分析和神经生物学研究。心理学仿佛到了穷途末路的境地，而认知神经生物学研究则是一派生机盎然，人们倾情于从各种层次（如分子、细胞或整体）以及各种手段（物理、化学、分子生物学、遗传学、大数据分析等）对大脑功能模块和网络连接的深度解析，特别是脑成像、电生理、神经递质等的飞速发展仿佛让我们如鱼得水、如虎添翼。 一些科学还原论者，如美国生物学家威尔逊（ Edward O. Wilson ），乐观地认为，一旦我们了解了大脑形成和运作的后天规则，我们就能应用这些规则来理解人类行为，包括标准行为，甚至伦理学和美学也能这样还原分析，他称之为协调（ consilience ）（ Wilson 1998 ）。 美国生物化学家、 1972 年的诺贝尔生理学或医学奖得主埃德尔曼（ Gerald Maurice Edelman ）指出，“神经科学有坚实证据表明，我们的认知能力是自然界中进化的产物。显然，这种能力不是来自逻辑或计算，而是随着感知、记忆、运动控制、情感和意识本身等各种大脑功能的出现而涌现出来的” （ Edelman 2006 ）。 但遗憾的是，关于意识，现在基本停留在心理学家的抽象定义或生物学家的过程勾画上，偶尔也会出现量子意识这样的物理学猜测。但可以肯定的是，我们离识别、量化、模仿和理解意识还差得十万八千里！ 三、为什么做梦？ 梦，一种沉睡心灵的幻想，既生动又情绪化，有时还具有奇异的色彩。一个晚上会有那么几次，你创作着超现实的心灵电影，这些事件经常以混乱的顺序出现，突然进行场景的切换，有人出现又会消失，而且可能经常违背类似重力这样的物理定律。然而，梦是如此生动以至于我们可能会将其与现实混淆（ Myers 2004 ）。 在整个人类史上，人们一直在寻找梦的意义，梦——灵魂的脱离，还是现实的预兆？奥地利精神病医师、心理学家弗洛伊德（ Sigmund Freud ）指出，梦是梦者的镜子，不是神的显圣，也不是现实的预兆（卢斯和西格尔 1991 ）。美国精神分析心理学家弗洛姆（ Erich Fromm ）问道：“梦是低级自我的声音，抑或是高级自我的声音”（弗洛姆 1991 ）？ 1900 年， 弗洛伊德在《释梦》中指出，梦表现了被压抑的内驱动力和梦者潜意识中的情感冲突，这些东西在睡眠时表现为可见的象征（戴明 1991 ）。 弗洛伊德将梦比作可以理解我们内部心理冲突的钥匙。但批评者认为，弗洛伊德的理论本身实际上就是一个科学噩梦，到了该从其梦论中觉醒的时候了。美国心理学家霍伯森（ John Allan Hobson ）批评道，“人们将（梦境）解释为有意义的，并且随后会兜售一解释，这是骗子行径”。早在十八世纪，英国文学家斯威夫特（ Jonathan Swift, 1667-1745 ）在《论梦》中说，“那些在宁静的夜晚闯入并迷惑我们心灵，而且经过转化伪装的梦只是大脑的一种产物。只有傻瓜才会考虑那些无谓的梦”（ Myers 2004 ）。 其实人们对梦的生理学机制依然是知之甚少，基本停留于心理学的猜测。虽然有些人认为梦可能有利于大脑的信息加工，即梦可以帮助我们对进入我们记忆的白天的经历进行筛选、分类和巩固，但具体为何如此则无人知晓。 四、记忆是什么？ 人们给“记忆”下了十分洋气的定义——“信息的编码、储存与提取”，但可笑的是人们既不知道记忆如何编码，也不知道如何储存，更不知道如何提取。人们发现了一些破坏记忆的蛋白，如一种称为 CPEB3 的朊蛋白（ Pavlopoulos et al. 2011, Fioriti et al. 2015 ），一种名为 DNMT3A2 的蛋白，还有一种叫做 PKMzeta 的蛋白（ Shema et al. 2007, Sacktor 2010 ），等等，但这能告诉我们记忆是如何形成或储存的吗？这与人人熟知的“睡眠不足导致记忆力减退”的说法基本是异曲同工。 当你合上双眼，可以回忆刚才、几天前甚至几十年前的往事，这就是记忆。记忆是我们在童年就开始形成的能力，它将伴你终身，幼年的，成年的，老年的 …… 记忆可谓大自然的奇迹，但无人知道物质世界为何演变出这种不可思议的能力？ 记忆渗透入生活的方方面面，譬如，你可以凭借记忆旅行到曾经去过的地方。你可以和接触的人分享记忆，美好的记忆你想珍藏，而痛苦的记忆你想遗忘。记忆丢弃生活中的大多数细节，但勾勒出生活的脉络与原则，并使人憧憬未来。记忆提供行为的决策，也形成对自我的约束 ...... 记忆既塑造人生，也定义了自我 ...... 因此，你的记忆代表了你自己，就是你自己。如果一个人的记忆能力丧失，后果将不堪设想，当然，随着人的衰老，我们曾经的大部分记忆也将会慢慢逝去，甚至会彻底丧失对自我的感知。 人们对自身的记忆充满困惑，很多问题都是未解之谜：人的大脑是如何对一个有形并具有色彩的物体进行记忆的呢？是存放在单一的脑区还是拆分成不同的特性分存放在不同的脑区？如何对时空场景中所发生的系列事件进行记忆？记忆的对象是完整的事件还是随机的单元？如果是随机的单元，它们为何以及如何得以组合成一个工作网络呢？迄今为止，我们并不知道大脑对感觉信息（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）是否进行了编码以及如果是，那是如何编码的，因此也就谈不上它们是如何被准确储存以及如何被快速提取的。我们对记忆的认识都还只停留在表象上，对本质几乎是一无所知。我们对记忆机制的解读还得依赖传统的办法，即主要根据伴随着病人或动物模型中特定区域的损伤出现的记忆缺陷来构建逻辑。 从生物学上来说，记忆就是细胞本身。人生的春天会渐渐逝去，花蕾会凋萎，叶子会干枯，生命的血液会凝固 ...... 当我们虚弱的躯体被光阴焚毁时，还剩下什么呢？什么也没有，这当然包括印刻在那些神经细胞之中的我们曾经拥有的一切记忆。当弥留之际，记忆或许填满了自我的经历——神秘与梦想 …… 在死亡的霎那，记忆随意识的静静消失而坍塌，它们与累赘的躯体一道挣脱了光焰，返归了昏冥。 五、意识可被认识吗？ 20 世纪 80 年代之前，意识曾是自然科学的禁忌之地，随着脑科学特别是脑成像技术的发展以及临床医学证据的积累，意识之火开始在自然科学家眼前燃烧，对此，一些知名科学家如克里克（ Francis Crick ）、埃德尔曼和坎德尔（ Eric R. Kandel ）等诺贝尔奖得主的添材加油功不可没（顾凡及 2012 ）。 意识是第一人称事物，而科学的客观方法论是第三人称立场，信念、主观性之类的东西不被科学实验所承认。科学是辅以可验证真理的想象，而想象实际上是依赖于意识的，因此，科学本身也必须依赖于意识，然而我们的意识却长期被排除在科学之外（ Edelman 2006 ）。 笛卡尔早就将思维从自然中完全除去了，认为只存在两种物质： 1 ）广延之物——可被物理学研究的事物，和 2 ）思维之物——既没有实体也不能被物理学研究的思想之物。正是受到这种二元论观念的影响，意识长期无法成为科学研究的合法对象。 奥地利物理学家、 1933 年的诺贝尔物理学奖得主薛定谔（ Erwin Schrödinger ）曾说，物理学的所有理论都不包括感官知觉，因此要发展就必须认定这些现象超出了科学所能理解的范围（ Schrödinger 1958 ）。澳大利亚神经生物学家、 1962 年的诺贝尔生理学或医学奖得主埃克尔斯（ John Eccles ）宣称，“我的使命是专注于我们经验世界里最卓越的事件，即我们每个人是怎样成为有自我意识的、独一无二的存在的。这是超越科学之所及的一个奇迹”（ Eccles 1989 ）。 美国哲学家塞尔（ John Searle ）认为，意识在本体上是主观的，而科学研究的对象在本体上是客观的，因此将意识作为科学研究的对象是不可能的。他批评道，“科学还原论宣称，唯物主义最终能以神经活动模式来解释精神世界里所发生的一切。我坚持认为，科学还原论（简化发）极度贬低了人类的奥妙。这种信念肯定会被归类为迷信那一类”（ Searle 1997 ）。 我们知道很多物理定律，但却不知道它是如何构建出大脑这样一个物理系统中的意识的。我们知道自己的身体由大约 10 29 个夸克和电子组成，它们的运动都得遵守基本的物理定律。因此，意识发生在特定的物理系统中，但为何有些物质实体有，而另一些又没有呢？ Edelman and Tononi （ 2000 ）认为，意识是由一般物质的组合中浮现。意识肯定是生命系统复杂到一定程度之后涌现出来的客观属性，然而，意识的生物学机制依然是个未解之谜。譬如，我们并不清楚在神经系统中运行的意识需不需要重新编码，如果需要，是如何被编码的呢？此外，我们也不知晓意识是否像一台计算机那样进行运算，如果是，那它是如何根据输入进行运算并产生输出的呢？可否进行这样的物理学比喻，即大脑像一个线圈，外部世界的信息如同磁场，意识恰似所产生的感应电流？还有，我们也不知道意识是否是生命复杂化造就的一个副产物？为何神经细胞能从相互作用中涌现出意识？其实，我们亦不知道如何去实证这些问题的真伪。 六、脑科学的二个伟大发现——二个“死胡同”？ 1. 脑电波的发现 1924 年，德国医生汉斯·贝格尔（ Hans Berger, 1873-1941 ）从一个颅骨受损的病人头部检测出极为微弱的电流，后来他确认了这种电流来自于脑部活动，并发明了脑电图（ Electroencephalogram ， EEG ）。现在认为，大脑在活动时，大量神经元同步发生突触后电位，经总和后形成谓脑电波，它是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层的总体反映。脑电波来源于锥体细胞顶端树突的突触后电位，根据频率高低区分为 4 种主要类型：α波（ 8-13HZ ）、β波（ 14HZ 以上）、θ波（ 4-8HZ ）和δ波（ 0.5-3HZ ）。其实，直到今天，人们都还不清楚这些波意味着什么（ Crick 1994 ）。 Hans Berger (1873-1941) 但是，这一伟大发现引来了潮水般的跟踪研究，导致了一种将大脑的活动局限于一种电化学信号的根深蒂固的偏见。美国神经科学家所斯奈德（ Solomon H.Snyder ）说，“在大脑里加工的所有信息都涉及神经元在突触间隙彼此‘交谈’”，美国神经解剖学家布卢姆（ FloydBloom ）也说， “当我们谈到大脑时，如果你想了解大脑的活动，跟随神经递质即可”。 Myers （ 2004 ）宣称，“神经元是神经系统的基本成分，是我们身体的一种快速的电化学信息系统”。可是，神经冲动的传递比计算机的内部信息慢一百万倍，虽然我们已经设计出装有识别面孔软件的安全相机，但是我们的大脑即刻识别一个熟悉面孔的能力却超过任何一台计算机（ Myers 2004 ）。我的问题是，如果视觉需要通过编码转变为电信号，那我们瞬间的视觉辨识何以可能？ 这种偏见淋漓至尽地体现在我们所发明的研究大脑的许多所谓的“先进”技术上，几乎都聚焦于神经元的电化学（或能量）过程，借助它们生产了无数“宝贵”的数据。像很多其他领域的科学家一样，不少神经科学家对获取这样的数据可谓欲壑难填，图谋着从这种海量信息中找出一些规律性，但我们却依然是雾里看花。脑电图（ electroencephalogram ， EEG ）被用来检测大脑表面由几十亿神经元的电活动产生的电波，这被誉为就像通过听马达的轰鸣声来研究汽车引擎的活动一样（ Myers 2004 ）。类似的技术还有通过 X 射线的 CT 扫描（ computed tomography scan ）、通过各个脑区的化学燃料——葡萄糖的消耗来描述脑活动的 PET 扫描（ positron emission tomography scan ）、利用结合在神经细胞脂膜上的染料将膜电位转化为荧光或光吸收信号，并用光学成像方法对神经电活动进行多点测量的电压敏感染料成像（ voltage sensitive dye imaging, VSDI ）技术、采用静磁场和射频磁场获得高对比度的大脑清晰图像成像（既不用电子离辐射、也不用造影剂就可）的核磁共振成像（ magnetic resonance imaging, MRI ）以及在 MRI 基础上发展出的弥散张量成像（ diffusion tensor imaging ），等等。还有一些衍生的多通道技术，如多道 EEG 、胞外多通微电极记录、微电极阵列，等等。 这些所谓的新技术创造出了海量的电生理数据，对此一些人信誓旦旦地宣称我们拥有大数据运算能力，但问题是，有谁知道什么是我们试图检验的关键性科学假说吗？还有，请不要忘记，神经细胞有数百亿之多！虽然不能否认这些新技术带来了些许进步，但还远未达到揭秘大脑工作原理的地步。笔者认为，这些所谓的脑成像新工具绝不可能像 Myers （ 2004 ）宣称的那样如显微镜之于生物学、望远镜至于天文学。试问，何以能从马达的响声中窥视出汽车引擎的工作原理？这似乎是天方夜谭！ 海量的数据并不一定意味科学探索就能尘埃落定。譬如，人们曾经予以厚望的人类基因组计划早已曲终人散，但人们并未能实现当初的期许，面对癌症、衰老这样的医学难题，我们依然还是一筹莫展。收集数据是一回事，揭示匿藏其中的逻各斯（ Logos ）——事物运行的法则又是另一回事。从浩如烟海的脑电数据中寻求顿悟可能是不切实际的期待，无奈的困局或许还会延续下去。 2016 年 1 月 17 日，结构生物学家施一公院士在“未来论坛”年会上发表的题为《生命科学认知的极限》的演讲中感叹道，“对大脑这样一个神秘的器官我们也知之甚少，我们基本上可以说什么都不知道。尽管我们有很好的学习记忆模型，我们可以模拟出学习记忆的过程，但究竟是不是这样？我们真的不知道。我甚至认为包括我们的电信号记录的神经冲动电位，只是一个表象，不一定是学习记忆的本质”。 2. 视觉功能柱的发现 在所有的感觉信息中，视觉机制可能是最复杂的了（ 图 1 ）。我们每个人都能轻而易举地欣赏大自然的美景——青翠的草木、飞舞的蝴蝶、苍茫的白雪 …… 但我们并不知晓大脑是如何浮现曾经目睹过的外部世界的各种图像的。 在美国哈佛大学的两位神经生物学家——美裔加拿大人休伯尔（ DavidHunter Hubel ）与瑞典人维泽尔（ Torsten Nils Wiesel ）自 1958 年开始对视觉机制进行了长达 25 年的合作研究，共同获得了 1981 年诺贝尔生理或医学奖。他们首次用微电极研究外侧膝状体和视皮层神经细胞感受野，并提出视觉信息是通过三条独立的通道进行加工的。 David Hunter Hubel (1926-2013) 他们将动物（猫）麻醉，将头固定于立体定向头架中，将一个细金属电极插入到视皮层（ visual cortex ）中，并尽量靠近（不损伤细胞膜）单个神经细胞或纤维以检测由神经冲动产生的电流。同时使猫的眼睛保持张开并阻止眼球转动。将猫面向几米外的屏幕，使用幻灯机在屏幕上投射与背景不同几何性质的图形（如线条等）（ 图 1 ）。通过利用这样的装置来研究动物神经细胞对不同类型光刺激的反应（电信号）。 图 1 Hubel Wiesel 的实验示意图（引自 Purves et al. 2004 ） 他们在反复多次的实验中发现认，视皮层中的神经细胞对光点或大面积弥散光刺激并无反应，但却在一次偶然中惊喜地观察到，这些细胞对一定朝向（或方位）的亮暗对比边、光棒或暗棒反应强烈（产生密集的电信号），但若偏离该细胞“偏爱”的最优方位，细胞反应停止或骤减。他们发现，绝大多数视皮层细胞都具有强烈的方位选择性，各个细胞的感受野位置连续地发生漂移（ 图 2 ），即最优方位大致以 10 度 /50 μ m 的变化率按顺时针或逆时针方向发生连续变化，有时在旋转 90 ～ 270 度以后，旋转方向发生逆转。 图 2 1958 年发现功能柱的实验，垂直和倾斜穿刺连续纪录得到的细胞最优方位分布，短线的长度代表该细胞反应的强弱，短线的朝向代表每一纪录到细胞的最优方位（引自 Hubel and Wiesel 1962 ） 他们注意到，视觉信息在经由视网膜感受野→外膝体感受野→视皮层的传递过程中，视神经细胞的感受野（ receptive field ）发生了质的变化。其实，感受野并不神秘，譬如，视觉感受野就是指影响视觉神经元的刺激区。他们发现视网膜上神经节细胞的感受野与外膝状体神经元上的感受野是一一对应的，两种神经元对光点照射均呈现中心与周边相互拮抗式的响应模式（同心圆状的感受野），但是，视皮层神经元的感受野对应视网膜上的一个更大的区域，因为它是由若干个外膝体细胞的感受野共同会聚到一个视皮层细胞的感受野上的（ 图 3 ）。他们宣称，简单细胞的感受野再汇聚成复杂细胞的感受野，后者再进一步汇聚成超复杂细胞的感受野。但笔者认为，感受野充其量只是一种电生理响应（发放），只能反映神经活动的一个有限的侧面。 图 3 简单细胞感受野与外侧膝状体神经元和神经节细胞感受野的关系（引自 Hubel and Wiesel 1962 ） 之后，感受野的研究开始疯狂，因为 Hubel and Wiesel （ 1962 ）的这篇文章（发表在 The Journal of Physiology ）的 google 引用已超过 12000 次！人们对类似实验重复的热情使我感到震惊。尤其令我惊讶的是，迄今为止，无人能够回答为何感受野会发生这样的变化！在生命科学领域中，类似的不可思议的事情司空见惯，譬如，人们对遗传密码子、光合作用和生化循环等的工作原理描绘得栩栩如生，但却一点都不知道它们是怎么来的。 20 多年之后，休伯尔与其学生在 Science 上的一篇综述论文（ Livingstone and Hubel 1988 ）中指出，我们的大脑会把一个视觉场景划分为各个子维度，例如颜色、深度、运动和形状，然后对各个维度同时加工（ 图 4 ）。 Hubel （ 1988 ）深信在视觉过程中，信息是先被分解后被整合起来了的，这被称之为视觉信息的加工。但他又无奈地感叹道，像形状、颜色与运动等特征由不同的脑部位所负责，这就产生了一个问题，即不同的信息是如何组合在一起而形成例如跳跃的红球这样的知觉的呢？除了负责捕捉球的运动神经之外，它们显然地要在脑中某个地方进行组合，但关于在哪里组合以及如何组合，我们则一无所知。 图 4 猴子的 V1 视区和 V2 视区内加工形状、颜色、运动和深度知觉信息的分离处理通路（ LGN ：外侧膝状体， MT ：颞中区）（引自 Livingstone and Hubel 1988 ） 自休伯尔和维泽尔于 1958 年开始进行的开拓性的研究之后，已经过去了半个多世纪。最近，在 Nature Reviews Neuroscience 的 1 篇综述论文之中， Nassi and Callaway （ 2009 ）指出，“并行处理是视觉系统的一个独有的特征，十几种类型的神经节细胞将射入的视觉信号解析与导入到在功能和解剖上特化的通道中，再平行地投射到 LGN ，再到 V1 。覆盖在视网膜上的这些神经节细胞提供一个可以传递到大脑的整个特征性视野的完整表征。一旦到了 V1 ，这些平行的输入通道被整合成模块，这些模块具有空间定义以及局域连接，因此，形成一些新的平行信息通道，传送到大脑的其它区域。从 V1 和 V2 的输出进入了纹外皮层中的两个相互分离但相互关联的加工路径——外背侧通路和腹侧通路。这两个通路使用了一套相似的视觉属性，但进行了不同的计算，以介导非重叠的行为目的。但在每个通道中，每个纹外皮层区域可能使用了在 V1 中使用的同样的策略去重组与整合多端输入（ multiple inputs ），形成输送到下游的新的输出”。然而，依笔者之见，对视觉机制，并未见到革命性进展，虽然人们添加了若干新的视觉通道（ 图 5 ），并还在继续挖掘中，但对视觉信息在这些通道中的具体传输机制依然是一无所知。 图 5 视觉信息从丘脑内侧膝状体（ LGN ）到颞中区（ MT ）的多端传输，其中，粗：粗条纹区，细：细条纹区，浅：浅条纹区（引自 Nassi and Callaway 2009 ） 沿着 Hubel and Wiesel 指引的方向，有人将视觉场景的加工进一步细分为三个层次——低水平加工是简单特征（如方位、颜色、对比度、视差、运动方向等）的分析，中等水平的加工用低水平特征解析视觉场景，包括轮廓整合、表面特征、形状区分、对象运动等，高水平加工就是运用表面和轮廓来辨识对象（ Kandel et al. 2013 ）。 迈尔斯说，“要在头脑中表征这个世界，我们必须识别环境中的物理能量，并且将其编码为神经信号，这个过程通常被称为感觉（ sensation ）。同时我们必须选择、组织并且解释我们的感觉，而这个过程通常被称为知觉（ perception ）”（ Myers 2004 ）。但笔者认为，即便在感觉过程中存在神经元产生电活动现象，也难以认定像视觉这样的感觉信息都被编码成了电信号。 3. 视觉信息真的需要重新编码吗？ 很多人相信视觉信息需要编码，提出的各种假说令人眼花缭乱：发放频率编码（ firing ratecoding ）假说（ Barlow 1972 ）、同步振荡（ synchronizationoscillation ）假说（ Gray and Singer 1989 ）、时间编码（ temporal coding ）假说（ Hopfield 1995 ）、神经细胞集群（ cell assembly ）假说（ Hebb 1949 ）、基本图形（ icon alphabet ）假设（ (Tanaka et al. 1991 ）、稀疏和粗编码（ sparse and coarse coding ）假说（ (Rolls and Treves 1990 ），等等。 在 Nature Reviews Neuroscience 的 1 篇论文之中， Harris （ 2005 ）指出，近年围绕神经编码（ neural code ）的争论集中在脉冲发放频率编码（ rate coding ）和时间编码（ temporal coding ）。主张频率编码的人认为，神经元用于传递信息的唯一变量就是瞬时发放率（ instantaneousfiring rate ），一般用一定“编码时间窗口”中的脉冲发放率（ spike rate ）来表征。简单地说，脉冲频率是神经信息的携带者。而主张时间编码的人认为，脉冲发放系列的精确时序在信息传输过程中也起到了部分作用。从理论上来说，时间编码似乎更具有优势，因为所有发放序列的组合比瞬时脉冲发放频率的组合要大得多，因此，能传递更大量的可能信号。但是时间编码是怎样被下游神经元“读取”的却并不清楚。 首先， Hubel and Wiesel （ 1962 ）结果的真实性毋庸置疑。但依笔者之见，不能排除它被错误地解读为视觉信息需要重新编码的可能性，因为在视路中神经细胞感受野的变化并不一定就意味着视觉信息进行了编码。这是否恰恰反过来说明，视觉信息并不是像人们想象的那样都转变成了电信号了呢？因为，如果我们只是为了传输电信号，我们的大脑视觉皮层为何要演化出那么复杂的特征分离的功能超柱呢？还有，难道我们每个人瞬间就能够认出的图形还需要被编码吗？事实上，人们也未发现视觉信息被编码的任何可靠证据。笔者强烈怀疑大脑对视觉信息的处理需要编码与解码，理由赘述如下： 1 ） 如何解释 视觉信息的复杂性？ 视网膜的神经细胞将成像转化为电信号（称之为编码）经视交叉、视束传到视皮层已经成为一个教条。并非说脑电波毫无用处，其背后的电化学涌动在神经系统行为指令的传递中重要作用（轴突外面的脂质髓鞘可能确保了精准的电化学传递）毋庸置疑。但由光驱动的视觉机制是极为复杂的，由亮度、颜色、深度、纹理、形状、轮廓、运动等诸多特性所刻画。如果认为视觉信息都转换成了电信号，我们必须解释大脑是如何通过电信号对复杂的视觉信息进行加工、传输和存储记忆的。 2 ） 如何解释 视觉感知的瞬时性？ 光的传输速度是无与伦比的，在人类可感知的距离范围内都是瞬时的，像一个小小的大脑就更不用说了。因此，如果能直接利用光的反射对物体的外部信息进行传输最符合我们视觉感知的瞬时性。因为无论多么复杂的景物我们都能在瞬时之间可以感知，这表明在视网膜上的景物与视觉中枢之间不大可能存在像编码与解码这样繁琐而耗时的中间过程。即使是我们为了进行辨认或判断需要启动对过往记忆的搜索，也几乎是瞬时性的，也不大可能需要经过编码与解码的介导。总之，我们必须解释电信号何以能如此神速地编码与解码极为复杂的视觉信息。 3 ） 光学印刻还是电化学印刻？ 整个视路（从视网膜 →内侧膝状体→视皮层 ）上的神经元都保留着对光刺激（点、线或更复杂的图形）的电化学响应。如果无需直接对光进行反应，而在视网膜那里的视觉信息都被转换成了电信号，我们必须解释在视皮层中广泛存在的功能柱是如何响应这些电信号的。如果这些功能柱是为了感应光而存在的话，是否表明在视网膜上的光学影像直接传递到了视皮层？如果是，又是如何进行传递的呢？大脑对图像的记忆莫非就是在皮层中对景物的光学印刻、并等待着新的视觉信息之光对它们的再度搜索与辨认？无论如何，大脑对视觉信息的记忆绝不会是直接以神经脉冲的形式，无论是一种电化学印刻，还是一种光学印刻，底板都必须是生物大分子，这是揭秘视觉原理的必经之路，即使是天堑我们也必须越过！既然视锥细胞中视蛋白的改变能导致色觉缺陷，类似的化学机制为何不能出现在视路的其它地方？ 几乎所有的人都相信视觉信息的传递需要重新编码的说法。一些人认为，在视网膜中的信号是逐级压缩的，然后到大脑这些信号又被重新解压缩，因为眼睛的 1.2 亿个感光细胞接受的光信号传递给越 1 千万个双极细胞，再到 120 万的神经节细胞，接着通过长长的轴突传递给外膝体的 50 万个细胞，最后到达皮层（陆绮 2016a ）。 让我们瞧瞧眼前的马路，我们能同时看到道路旁绿叶葱葱的树木、疾驰而过的车辆、来去匆匆的人群 …… 我们区分颜色、亮度、形状、运动等的视觉通道都是同时开启的。难道你不能瞬间就能感知与辨认出进入我们视野的景物，而需要经过繁琐耗时的信息编码、解码和整合这种荒唐的过程？遗传系统是迄今为止我们在生物体内发现的唯一一套需要编码与解码的系统，但其运行的每一步几乎都要酶促反应的支撑，这是一系列复杂而耗时的生化过程，根本不可能满足得了视觉的瞬时性。 在我看来，当今世界的脑科学一方面受到 Berger 电生理的马达轰鸣声所牵引，另一方面又叠加了 Hubel and Wiesel 的令人晕眩的生理之光，为此，很多人（宛如误入歧途的羔羊）颇为忙碌却收获甚微！我推测，大脑皮质对视觉信息的印刻应该是在大分子水平的，无论是通过光还是通过电，这应该是一种化学或生物化学过程，因此，与此相关的结构生物学研究或许能带来一线新的希望。 七、还原视觉的真相——非编码二步式并行传输模型 我们的视觉表象上看似复杂，因为 沿着视路（ 图 6 ）的各种神经细胞的多样性以及它们之间对应关系的复杂性可谓令人眼花缭乱： ① 存在不同的感光神经元， ② 存在不同的神经节细胞， ③ 存在 特征分离的神经通道，以及 ④存在 视网膜中感光细胞与神经节细胞的类型对应、再与外侧膝状体细胞的类型对应、进而再与视皮层细胞的类型对应、还有视皮层中的简单细胞 - 复杂细胞 - 超复杂细胞的对应 …… 等等。但是，这些都不意味视觉信息就一定需要被肢解成诸如颜色、形状、明暗、动作等不同的特征来进行传输。 图 6 大脑的主要分区以及穿越其中的视路（ LGN ：外侧膝状体， MT ：颞中区）（来源： http://www.jamie-terry.com/notes/Learning/Psychology/Biological%20Psycology.html ） 在此，笔者提出一个新的设想，称为非编码二步式并行传输（ Non-coding two-step parallel transportation ）模型，这种传输是在多种特征性神经纤维或微通道（ multiple featured nerve fiber or microchannels ）中进行的。 简单地说，该模型认为，大脑神经系统分二步同时使用着多种不同特性的通道对视觉信息进行传输，视中枢对传递而来的关于同一个景物的视觉信息进行同步感知（ synchronousperception ）。因此，视觉过程并不需要任何编码与解码，也不存在压缩与解压缩（ 图 7 ）。 图 7 关于视觉信息的非编码二步式并行传输（ Non-coding two-step parallel transportation ）模型 第一步是利用多种特征性神经纤维进行的光点传输，路径是从视网膜出发， 经由 丘脑外侧膝状体， 最后到达 纹状皮层（ V1 ）。光点传输的证据是视网膜神经节细胞和丘脑外侧膝状体神经元的感受野均是对光点敏感的同心圆结构（中心和周边相互拮抗）。可以设想，不同的神经纤维具有不同的效应分子（ 图 7 中的 a ， b ， c ， d ， e…… ），因此可传递不同的特性（如颜色、敏感、深度等）。因有足够多的神经纤维，按一定比例排列的特征性神经传输纤维可以满足对景物的分辨率。 第二步是利用多种特征性微通道并行传输，路径是从 V1 到视觉的终点——视中枢。 V1 及其它视区的神经元通过自身的特征性分子及其适当的空间配置组织成不同的功能柱（斑点柱、朝向柱、眼优势柱等）和超柱，并以图形要素（线条、边界等）以及最终以整体的形式感知来自 LGN 的光点信息。形象地说，视皮层就像一台可同时观看的多（微）通道（以功能超柱为单位）望远镜，不同微通道中的镜片就是不同特征的生物大分子，而大量的微通道就可以满足对景物不同特征的视觉分辨。 图 7 中的 A 、 B 、 C 和 D 等表示设想的不同效应分子（如蛋白质）。颜色、运动、形状等不同的视觉特性之所以不能在同一个通道中一次完成，可能是因为需要性质十分不同的效应分子来传输景物的不同特性的缘故。如果某一类通道受损就会丧失对相应特性的传输，如色彩通道受损，我们就只能看到黑白的外部世界，运动通道受损，我们就只能看到静止的物体，等等。既然颜色、形状与运动信息必须使用不同的微通道进行传输，它们就不可能作为同一个模块（神经集群）被一起记忆，而在大脑皮层中的记忆可能主要以轮廓模式为主，色泽可能并不那么重要，就像我们看到一个女性友人，无论她如何打扮（譬如，穿不同颜色的衣服），我们一眼就能认出她来。 视觉是一个信息在传输上的降维与表征上的升维过程。在视网膜那里，对外部景物的三维视觉信息降为一维进行传输，但实际上，信息的三维性借助眼睛中视网膜中神经元的精致空间结构得到了保存。而从视网膜到视觉中枢，视觉信息又经历了一个复（升）维过程，即从点 ∙ 线（ 一维 ）→面（二维）→非完形立体图形（破缺三维）→完形（动态、彩色、立体和复合）三维图景，这是通过按一定空间规则配置的不同效应分子的感应来实现的。也可以认为，这是一种逐级投射过程，即完形三维源自破缺三维的投射，破缺三维源自二维的投射，二维源自一维的投射，而视网膜是一维的初始投射源。这种投射物到底是物质、能量还是信息呢？也许是其一，或其二，或全部。既然色彩、形状、运动是在分离的通道中进行投射的，那在我们依然还未知的那个视觉终点站，是如何形成一个完形三维图景的呢？莫非再现一个类似于视网膜那样的结构？只有实现这样的完形三维图景，我们才会自如地体验直觉与灵感! 还有以下几个疑问还难以回答， 也是未来的研究需要进一步确认的。 1 ）视觉传输通道中的效应分子到底是对电信号感应还是光信号感应？它们是如何感应的？视觉信息的储存应该是通过生物大分子结构的变化及其恰当的空间配置来实现的。我坚信，视觉信息的传输、觉知和储存都不需要进行所谓的编码过程。 2 ）我们的头脑中是否有一幅面前世界的“图像”呢？如果没有，那我们对外部景物的感知为何如此地连续与完整？ Crick （ 1994 ）指出，“很少有人相信，在大脑的某处有一个真正的屏幕，它产生与外部世界相对应的光模式。我们都知道，电视机之类的装置能够完成这种工作。然而，在打开的头颅中，我们并没有发现按规则阵列排列的脑细胞，它们在发射各种颜色的光”。但是，我们见到过的许多外部世界的景象真真切切地镌刻在了我们的大脑皮质（由无数神经细胞编制而成）中，否则我们不会梦见它们。 人类的视觉中枢可能存在一个类似于屏幕的区域，不一定是平面的，也许还是分离的，但它作为一个整体性的功能单元 / 系统承接多种通道投射而来的光学信息（哪怕是间接地），瞬间就自动形成了我们的视觉。而当下的视觉顷刻间自动搜索、比对与激活在层层折叠的视皮质区（展开之后犹如一幅庞大无比的屏幕）中错综复杂地印刻着的过往的各种景物（轮廓或模块），立刻就能形成我们的觉知。 3 ）既然视觉信息未被编码也未被压缩，那它们是如何被储存在大脑的记忆中的呢？用于对物体特征进行记忆的大脑皮层可能是一个不断结构化的过程，它的基本框架在发育关键期伴随最基本生存经历的刺激就被快速搭建起来。之后，就是一个不断被内外部经历填充、瓜分、修正或改写的模块化过程，从特定记忆类型的始点不断向外周扩展，先构建低级模块，再逐渐向高级模块扩展。此外，如果没有对各种类型模块进行快速识别的独特标签，意识的活动窗口如何能在记忆模块之间自由、准确而快速地穿梭？ 八、风靡全球的脑计划——南辕北撤？ 人的大脑虽然只有 1.5 kg ，但它褶皱的皮质含有约 300 亿个神经元细胞，有多达 1000 万亿条神经突触连接，如此复杂结构中的可能反应通道的数量远远超出了宇宙中基本粒子的数量（ Edelman 2006 ）。 大脑是认知的核心，但遗憾的是，我们目前对大脑工作机制的了解几乎是空白，我们对认知的探索依然如在茫茫黑夜中航行。神经生物学家 Ralph Adolphs 说：“我们不了解任何一个单个机体的大脑工作机制，就连只有 302 个神经元的小虫，我们目前也没法了解它的神经体系”。 个别极端的功能主义者宣称，了解脑的细节永远得不到任何东西（ Crick 1994 ）。 Crick （ 1994 ）预言，“新皮层可能是人类无比的荣耀，故它不会轻易地将秘密公诸于世”。美国科学记者霍根（ John Horgan ）说，研究心灵的科学家擅长于分解脑，但却不知如何将其重组回来（ Horgan 1999 ）。 世界各国已经拉开了新一轮脑科学大战的序幕—— 2013 年，美国总统奥巴马宣布启动名为“推进创新神经技术脑研究计划（ Brain Research through Advancing InnovativeNeurotechnologies ）”的计划，同年欧洲也启动了类似的“人脑计划（ Human Brain Project ）”， 2014 年日本启动了名为“通过整合神经技术构建服务于疾病研究的大脑地图（ Brain Mapping by Integrated Neurotechnologiesfor Disease Studies ）”， 2016 年中国也启动了名为“脑科学与类脑科学研究（ Basic Science and Brain-like IntelligenceTechnology ）”的计划，将持续 15 年之久。 美国脑计划 旨在解决： 1 ）统计大脑细胞类型， 2 ）建立大脑结构图， 3 ）开发大规模神经网络记录技术， 4 ）开发神经回路的工具， 5 ）了解神经细胞与个体行为之间的联系， 6 ）把神经科学实验与理论、模型、统计学等进行整合， 7 ）描述人类大脑成像技术的机制， 8 ）为科学研究建立收集人类数据的机制， 9 ）知识传播与培训。 欧盟脑计划 旨在解决： 1 ）研发神经信息学、脑仿真和超级计算机的 ICT 平台， 2 ）全新的医学信息学平台将把全世界的临床数据汇集起来，使医学研究人员得以提取有价值的临床信息，并结合进有关疾病的计算机模拟中， 3 ）仿神经计算平台和神经机器人学平台，根据脑的构筑和回路研发新型的计算系统和机器人。而 日本脑计划 旨在通过对狨猴大脑的研究来加快对人类大脑疾病（如老年性痴呆和精神分裂症）的研究。 中国脑计划 旨在解决： 1 ）大脑对外界环境的感官认知，如人的注意力、学习、记忆以及决策制定等， 2 ）通过动物模型研究人类以及非人灵长类的自我意识、同情心以及意识的形成， 3 ）探究语法以及广泛的句式结构等语言认知，用以研究人工智能技术。 2005 年7月1日, 在纪念美国《科学》杂志创刊125周年之际,科学家们总结出了125个最具挑战性的科学问题（前25个被认为是最重要的问题）,其中，与认知心理学有关的问题见 表1 。再比较一下世界大国的新一轮脑研究计划，面对这些最具挑战性的科学问题，难言具有逢山开道之精神，更像是兜圈绕行之战术，给人的感觉是似乎依然难以从魂牵梦绕的经典之中得以挣脱。而本书斗胆触及了这些问题中的相当一部分，并试图以独特的视角来进行诠释，欢迎读者的客观审读与批判。爱因斯坦曾说，“宇宙最不可理解之处是它是可理解的”，而虽然我们每天都在运转意识，但却一点都不知道它是何物以及是如何工作的。 表1 在与认知心理学相关领域中，最具挑战性的科学问题 序号 问题 领域 2 意识的生物学基础是什么? 生理 15 记忆如何存储和恢复? 生理 16 人类合作行为如何发展? 进化 84 为什么要睡眠? 生理 85 人类为什么会做梦? 生理 86 语言学习为什么存在临界期? 生理 89 导致精神分裂症的原因是什么? 医学 90 引发孤独症的原因是什么? 医学 92 致瘾的生物学基础是什么? 医学 93 大脑如何建立道德观念? 生理 112 是什么提升了现代人类的行为? 进化 113 什么是人类文化的根源? 进化 114 语言和音乐演化的根源是什么? 进化 115 什么是人种，人种如何进化? 进化 九、来自梦的启迪——模块化记忆？ 很少有人关注梦与记忆的关系，除了有人推测梦可能有助于对记忆的整固，这主要是基于一种经验，即缺少睡眠（因此也减少了做梦）会导致记忆力减退。问题是，记忆也不是白天事件的精确重复，而且绝大部分梦都被忘掉了，这如何能整固记忆呢？有人认为，梦是对心的重新编程，但为何以及如何这样呢？ 在睡眠状态下，大脑几乎切断了与外部世界直接的感官联系（如关闭了视觉），这样，梦及其中的景或人只能来源于储存在大脑中的记忆。因此，梦的特性应该可以袒露一些记忆的秘密。我们能梦见我们曾经见过的亲人、朋友、动物、房子、河流 …… 它们也能在梦中组合出一些情节，有时合理，有时离奇 …… ，在梦境中的人物还能跨越时空 …… 在我们的记忆中似乎保存了这些模块及一些情节片段。这是为什么呢？ 生命的演化就是一个不断的模块化过程——生物大分子（核酸、蛋白质、多糖等）由一些小的分子模块拼接而成，真核细胞由一些共生的原核细胞特化而成的细胞器功能性地整合而成，动植物体则包含无数微小的细胞，它们功能性地整合成各种组织和器官，并通过模块化的发育程序构建复杂的躯体，物种的演化就是一系列发育模块的重组。难道只有记忆会脱离这种普遍的模块化原理吗？ 模块在心理学领域亦受到过一定关注。十八世纪的颅相学是在倡导一种心理模块，它被现代的脑功能分区所取代，但不是为了解释记忆原理。 20 世纪初出现的格式塔心理学论述了对图形视觉过程中人的心理活动规律，但不涉及记忆原理。 20 世纪 50 年代 Donald O. Hebb 提出的“细胞集群”概念，但过于微观。 20 世纪 80 年代 Jerry A. Fodor 提出的心理模块虽然富于启迪性，但停留于孤立的模块特性描述。 在模块化的生命世界中，记忆绝不会顾影自怜。本书斗胆提出了一个新的理论——记忆模块学说（ memory module hypothesis ），可以很好地解释人类的记忆特征、我们为何做梦以及梦的特征，亦与记忆分子的标记证据相吻合。从进化上来看，类型模块可满足对动态环境的适应需要，亦可满足快速决策的需要。我甚至曾打算将本书取名为“模块认知心理学（ Modular Cognitive Psychology ）”或“梦——袒露了大脑的终极秘密（ Disclosure of the Brain’s UltimateMysteries by Dreams ）”，虽然很快打消了念头，因为这些题目仅能涵盖本书的部分内容。 十、人脑的终极秘密——用“未知”打开“未知”？ 大脑的精神产物——人性与心智是难以预测的。在我们不足百年的人生之旅，外部现实不断地塑造着我们的内心——铸造理性、理智、智慧 ...... ，我们的心境跌宕起伏——放纵、炫耀、奢望、贪念、幻想、沮丧或绝望 ...... ，一些人性情彪悍，像脱缰的野马，而另一些人萎顿不堪，像长久被关在圈里的羊羔 ...... 一些人聪明伶俐，而另一些人愚昧笨掘 ...... 一些人似天国的爱神，而另一些人如地狱的恶犬 ...... 为何同样一个大脑却产生出如此不同的性情与心智？ 其实，即使是今天，我们都还不知道为何我们的肉体会形成这样那样的主观意识——宛如车水马龙的诗章，或更似不会再现的绝唱，此时，已经消逝的又化为了现实，虽然是在朦胧与虚拟之中。然而，雾霭与惆怅常常笼罩着一些可怜的病人，剥夺着他们的感官体验与情感思维。 一方面，在文明之光被点亮之前的原始人类，只是为了满足其在大自然中的野性生存，因此，绝不需要承载像今天如此之多的复杂知识的记忆，譬如，只需要辨别眼前的花草果木以便充饥果腹，需要认清豺狼野兽以免惨遭杀戮，当然还要学习一些关于渔猎、哺幼、用火、制作工具等方面的技能 …… 人类从野性荒蛮之中的解脱在进化的历史上来看，只是一个短短的瞬间，因此，切忌按现在人脑的法则来复杂化本性纯朴的生物学大脑。 另一方面，我们用这个神奇的大脑创造了自然界的最大奇迹，但我们却不知道这个大脑是如何实现这一壮举的。美国学者 Neil R. Carlson 在《生理心理学》一书中说，“这个世界最后一个有待开发的领域——也许是最重要的——就是我们自身。人类神经系统使我们所能做的，所能了解的，所能体验的一切成为可能。它的复杂性无与伦比，研究它、理解它的任务使先前对我们自身的所有探索都相形见绌”（ Carlson 2007 ）。 Eccles （ 1989 ）问道，“每个人主观上都有精神统一性的经验 …… 然而大脑有几乎无数种不同的神经活动模式。神经活动的这种多样极端性又是怎样每时每刻地整合成我们所体验到的统一性的呢”？ 我们虽然对自己的大脑是如何工作的几乎一无所知，但却凭借它从森罗万象的表象中抽象出了精致迷人的本质，进而构筑了惊天的知识与技术体系，籍此，我们彻底地征服了大自然 ...... 但是，我们能否用这个“未知的”大脑所建立起来的知识体系返回来打开它自身这个未知的黑箱呢？我们能否演奏出一个旖旎的和音？ 我很欣赏这样的名言：很多科学奠基者都是在大自然面前非常谦逊而对权威抱有怀疑的人（ Merton 1938 ， Hooykaas 1972 ）。我们的经验之路由平淡无奇的青枝绿叶所铺垫，是理性在认知的荒原上点缀上了朵朵鲜花，最后，超凡脱俗的天才再用它们编织出彩绘缤纷的荣冠，这——是一种智慧的奔涌，真理的顿悟，滋养与启发一切世人！ ————————————————————————————————————————— 本文源自下列新书的前言： 谢平. 2018. 探索大脑的终极秘密——学习、记忆、梦和意识. 科学出版社，北京 （ Xie P. 2018. Exploring Brain's Ultimate Mysteries - Learning, Memory, Dreams and Consciousness. Science Press, Beijing） “探索大脑的终极秘密——学习、记忆、梦和意识”一书的电子版免费下载地址： http://wetland.ihb.cas.cn/lwycbw/qt/201811/P020181119397549207145.pdf 目录 第一章 大脑和神经系统及其演化 一、人的大脑 二、人的神经系统 1. 中枢神经系统和周围神经系统 2. 神经元 3. 神经胶质细胞 4. 动作电位 三、动物神经系统和脑的演化 四、人脑的演化 1. 三位一体的人脑 2. 新皮层的结构与信息联系 五、脑功能分区与整体论 1. 颅相学 2. 整体论 3. 脑功能分区 4. 认知的发育、可塑性与后天塑造 第二章 感觉——视、听、嗅、味、触 一、何谓感觉？ 二、人类对感觉的认识历程 1. 古希腊时期的感官生理学认识 2. 感觉中心——大脑 vs 心脏之争 3. 专化神经能量定律 三、感觉的多样性 1. 为了生存而感觉 2. 视觉 3. 听觉 4. 嗅觉 5. 味觉 6. 触觉 四、对感觉的再定义 五、难点 第三章 感受野——对刺激的级联响应 一、感觉神经元的感受野 二、视神经元的感受野 三、神经节细胞和内侧膝状体神经元的感受野 1. 明暗感应 2. 颜色感应 3. 感受野的变化 四、视皮层神经元的感受野 第四章 视觉系统的演化——从眼点到眼睛 一、视觉器官的演化 1. 原生动物的眼点 2. 刺胞动物的感觉棒 3. 环节动物、软体动物和节肢动物的复眼 4. 脊椎动物的眼睛 二、光感受器的演化 四、视觉的分子起源 1. 眼睛中的神奇物质——视黄醛 2. 在嗜盐古菌中视黄醛可用于生产 ATP 3. 同样的感光物质服务于完全不同的生存目的 第五章 视觉的原理——信息真的需要加工吗？ 一、视觉分子的发现之旅 二、视循环——视紫红质的分解与合成 三、视觉信息的传递——从视网膜经外侧膝状体到视皮层 四、视觉信息传递过程中感受野的变化 五、视觉的始站——视网膜 1. 基本结构 2. 对明暗和颜色的感知 3. 视网膜内的神经回路 六、视觉的中站——丘脑外侧膝状体 七、视觉的末站——视皮层 1. 从外侧膝状体到初级视皮层的视觉信息投射 2. 视觉皮层功能专门化 3. 柱状结构 八、视觉通道 1. 三条平行的视觉加工通路 2. 视觉信息的传递与折返——前馈与反馈 九、视觉机理 1. 格式塔知觉律 2. Marr 的视觉框架 3. Ramachandran ——拇指规则 4. 神经达尔文主义 5. 视觉层次化加工 第六章 记忆——信息的编码、储存与提取 一、记忆的定义 二、对记忆的认识历史 1. 亚里士多德的“图章假说”和三大联想律 2. 霍布斯的“感觉残迹说” 3. 洛克的联想 4. 哈特莱的神经振动说 5. 艾宾浩斯的记忆遗忘曲线 三、记忆的类型 1. 按感觉类型分类 2. 按记忆时长分类 3. 据信息类型分类 4. 按时间方向分类 四、边缘系统与记忆 1. 海马体 2. 杏仁核 3. 其它脑区 五、记忆的原理 1. 祖母细胞理论 2. 信息如何编码？ 3. 记忆的增强与整固 4. 孔哈克的认知记忆假说 5. 多重储存模式 6. 工作记忆模型 7. 构建假说 六、记忆的特性 1. 模糊性 2. 规律性 3. 选择性 4. 聚类性 5. 模块性 6. 记忆检索的瞬时性 七、影响记忆的因素 1. 遗忘 2. 脑损伤 3. 睡眠 4. 胁迫 5. 干扰 6. 年老 八、记忆蛋白 九、困境 第七章 学习——新知识的获得、修正与强化 一、何谓学习？ 二、古希腊哲学家的认知观 1. 赛诺芬尼——神能认识真理，凡人的认识只是意见 2. 赫拉克利特——逻各斯是万物变动的原则 3. 巴门尼德——感觉提供猜测，思想通向真理 4. 普罗泰戈拉——人是万物的尺度 5. 恩培多克勒——感官考察部分，心灵认识全体 6. 苏格拉底的“回忆说” 7. 柏拉图——理念世界和可感世界 8. 亚里士多德的“蜡块说” 三、近代欧洲哲学家的认知观 1. 笛卡尔的“心物二元论” 2. 斯宾诺莎的实体一元论 3. 洛克的“白板说” 4. 近代唯理论 5. 康德的“先天综合判断” 四、十九世纪之后的学习理论 1. 巴甫洛夫的经典条件反射理论 2. 桑代克的联结—试误论 3. 突触可塑性与赫布法则 4. 苛勒的顿悟学习论 5. 维果斯基的“文化─历史”发展论 6. 皮亚杰的同化和顺应 7. 苏伯尔的认知结构迁移理论 8. 普雷马克的“祖母原则” 五、学习的类型 1. 非联想式学习 2. 联想式学习 3. 主动性学习 4. 玩耍 5. 濡化与涵化 6. 情景学习 7. 机械学习 8. 理解式学习 9. 其它 第八章 梦——脱离现实的自由意识？ 一、何谓梦？ 二、古人论梦 1. 梦——神的启示 2. 梦——自己的世界 3. 梦——残留的（精神）映像 三、梦、脑电波和眼动 1. 不同睡眠阶段的划分 2. 为何在梦中眼动？ 四、为何做梦？ 1. 激活—综合理论 2. 连续激活理论 3. 紧张性不动反射是梦的前身 4. 危险模拟假说 4. 激发长时记忆或强化语义记忆 5. 测试和选择心理图式 6. 梦是随机的副产物 五、为何白日梦？ 六、梦——放飞的本能、预感、启迪或真实？ 1. 梦——被压抑的愿望和本能的释放？ 2. 梦——现实的预兆？ 3. 梦——也能带来启迪？ 4. 梦——偶尔也能成为真实的记忆 七、梦——与现实若离若即？ 1. 梦——对内外刺激的虚幻响应 2. 梦——时空颠倒性 3. 梦——无意识的事件重构 八、梦与记忆 1. 梦——对心的重编程序？ 2. 梦——对记忆模块的整固 3. 夜梦与记忆的偶联——自然选择的产物 第九章 记忆模块学说 一、模块化——生物界的普遍规律 二、与心理模块相关的理论 1. Hebb 的“细胞集群” 2. Fodor 的学说 3. 进化心理学家的观点 4. 符号描述 5. 格式塔图形素描法 三、记忆模块学说 四、模块记忆的进化解释 1. 类型模块可满足对动态环境的适应需要 2. 较小的模块可满足快速决策的需要 五、支持记忆模块学说的若干证据 1. 记忆证据 2. 记忆分子标记证据 3. 记忆归档证据 4. 心理加工理论的支持 5. 视觉加工过程 六、梦——支持记忆模块学说 1. 梦中的记忆模块 2. 自己的一个真梦 3. 用模块学说对梦境的解析 4. 达利的油画——“由飞舞的蜜蜂引起的梦” 5. 记忆模块形成与遗忘的神经生物学机制 七、记忆模块与景物识别 1. 冗余折返回路 2. 互联网系统中的图片搜索 3. 大脑真的会对感觉信息进行编码吗？ 第十章 终极秘密——意识 一、何谓意识？ 1. 意识的定义 2. 意识的特许存取 3. 意识的其它用法 二、关于意识的争论与迷茫 1. 神经科学的无助 2. 哲学家的迷茫 3. 物理学家的狂想——量子意识 4. 心理学派之间的争论 5. 物质与意识之间的鸿沟 三、自我、本我和超我 四、波普尔的三个世界 五、自我意识 六、是否存在动物意识 七、意识在哪里？ 1. 笛卡尔的松果体 2. 爬行动物脑——小脑和脑干 3. 古哺乳动物脑 4. 新皮质 八、意识是如何运行的？ 1. 整合信息理论 2. HOR 理论 3. 自我表达论 4. 自我交互论 九、狮子也能理性思维 十、意识的终极解释 第十一章 人的由来 一、何许人也？ 1. 人的定义 2. 人的生物学本领平淡无奇 3. 人是唯一能用火的动物 4. 人是符号化的动物？ 5. 从猴到人的演化中，体型和脑容量明显增大 二、劳动创造了人？ 三、人类演化简史 1. 现代人起源地点之争 2. 人类演化年表 四、人类起源研究之南辕北辙 1. 独特性≠起源 2. 依旧迷茫 3. 关键何在？ 五、文字创世论 六、自然的超越 1. 技术麻醉了人的动物意识 2. 意识的巅峰——互联网与智能时代 主要参考文献 作者：谢平，研究员，中国科学院水生生物研究所（xieping@ihb.ac.cn）

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看完这些能控制大脑的寄生虫，你会怀疑人类！

热度 19 beckzl 2017-1-23 22:30

　　 在描绘寄生生物的科幻作品中，恐怕《寄生兽》会是最有意思的一个。 　　 《寄生兽》中，来自宇宙的寄生生物大规模感染人类，他们蚕食人类的大脑，并寄生于头部，完全操控失去意识的躯体，继续捕食其它人类。 　　 而主角的右手在偶然中被错误的寄生，随后人类与寄生虫相互影响，两者的思想都发生了重大的变化，人类变得更加冷酷镇定，而寄生虫也渐渐有了人性。 　　 这部作品确实给我们带来了巨大的冲击，但我们都清楚地知道，那也不过是科幻作品，其中的某些逻辑甚至经不起推敲，随意变形的能力简直是无稽之谈。 　　 我们熟悉的寄生虫无非就是那些偷偷钻进体内，好吃懒做靠着宿主过活的低等小生物，虽然有些种类的寄生虫会对人体健康造成巨大的伤害，但最多也就是一个巨大的拖累，所以啃老族也被叫做“社会寄生虫”。 　　 然而，寄生并没有你想象中的那么简单！这些寄生生物不仅吸血吃肉，还能控制宿主的思想，将它们变为自己的傀儡。 　　 在非洲、巴西、泰国、巴西等热带雨林地区，存在着一种神奇的寄生真菌，这种真菌的孢子遍布在各种植物表面，树生的蚂蚁在外出寻找食物的过程中很容易接触到它们，并毫不知情地带回巢穴。 　　 当蚂蚁回到巢穴，会将这些真菌传染给自己兄弟姐妹。孢子通过酶进入到体内，被感染后，蚂蚁渐渐失去了自主能力，完全被真菌所操控，成为了一只“僵尸蚂蚁”。 　　 寄生真菌通过释放生物碱操控“僵尸蚂蚁”，它们会离开巢穴，离开蚁群，寻找高度合适的树叶。 在“僵尸蚂蚁”生命的最后几个小时里，它会爬到树叶的背面，用下颚死死咬住树叶中央的叶脉，在叶脉上留下特殊的死亡印记，等待生命最终的绽放。 　　 这种寄生真菌操控着蚂蚁为自己寻找到温度湿度最合适的地方，完成了菌株的萌发，释放出孢子，生生不息地延续这一过程。这一循环已经持续了4800万年，有考古学家在树叶化石的背面发现了来自“僵尸蚂蚁”死亡前的咬痕。 　　 当人们一位僵尸真菌的寄生手段已经足够高明的同时，却发现，僵尸蚂蚁死亡后生长出来的不止一种真菌。 　　 原来还有另一种真菌专门寄生这种僵尸真菌，在蚂蚁死亡后会破坏绝大多数的僵尸真菌，剧情堪比谍战大片。也正因为这两种真菌的对抗，让被感染的蚂蚁处于一个正常的水平，长治久安。 　　 可怜的蚂蚁除了要遭受真菌的控制外，还会受到某些线虫的感染。一种线虫感染了蚂蚁之后，会让蚂蚁的腹部变得通红，而且还能让蚂蚁主动抬高腹部，在远处看起来就像是成熟的小型浆果。 　　 对红色颇为敏感的鸟类会误将被感染的蚂蚁吃下，那么这种线虫就找到了一个更美好的宿主。 　　 既然讲到了线虫自然不得不提起大名鼎鼎的铁线虫。很多小时候爱抓蟋蟀螳螂的朋友可能比较清楚，这两种昆虫都是很多寄生虫的忠实宿主，铁线虫估计是最常见也最恐怖的一种。 　　 铁线虫感染螳螂后，先会在其体内生长，并逐渐控制它的行为。等到铁线虫长为成虫后，便会控制螳螂让它对水产生强烈的欲望，最终让宿主跳入水中淹死，而铁线虫则进入了它自己的繁殖天堂。 　　 若是宿主在进入水源前发生了意外，失去了行动能力，就会发生恐怖的一幕，铁线虫会从宿主的腹部蠕动破题而出，这就是韩国电影《铁线虫入侵》的灵感来源。 　　 同样惊悚的还有一种双盘吸虫，它本寄生在鸟类的消化系统内，产出的虫卵通过鸟类的粪便排出，落到植物上能感染经过的蜗牛。在蜗牛体内这些虫卵孵化成尾蚴，数百只活跃的尾蚴寄生在蜗牛的消化系统，并形成一条带有花纹的管道，直通蜗牛的长眼睛。 　　 此时的蜗牛已经变成了一具傀儡，不再有恐惧的知觉，而且爱爬上枝头，无所事事地游荡。双盘吸虫则会在蜗牛的眼柄中疯狂蠕动，闪烁着它的斑纹，吸引鸟类来捕食，以完成它生命的轮回。 　　 说了这么多似乎都是离生活比较遥远的，接下来的这个例子可能很多人在无意中都接触过。 　　 有人在从市场买回来的螃蟹中发现了一些异样，有些螃蟹的腹部长了一个大大的组织，不认真看的话还以为那是螃蟹的卵，奇怪的是不论公母似乎都会长有这样一个奇怪的部分。 　　 那其实是一种寄生虫爆出螃蟹体外的卵巢！ 这种寄生虫专门寄生螃蟹，因此得名蟹奴，它通体柔软，雌雄同体，几乎没有什么行动能力，只有极其发达的生殖腺。 蟹奴幼体 　　 幼体的蟹奴只是漂浮在水中的小型软体动物，一旦它找到一只螃蟹，便会疯狂地寻找蟹壳上的缝隙，将自己的躯体全部注入螃蟹体内，抛弃原本的表皮。 　　 进入螃蟹体内后，蟹奴会长出分支状的细管，逐渐蔓延到螃蟹的各个部分，包括肌肉、内脏甚至是神经系统，吸取螃蟹营养的同时，完全侵占螃蟹的大脑。 如果以唯心主义的观点来看，此时的螃蟹已经死去了，它不再蜕壳长大，不再发育生殖器，完全成为蟹奴的傀儡。 　　 蟹奴不断生长，直到生殖腺发育，爆出螃蟹的体外，等待其他蟹奴幼虫赐予它宝贵的精子（雌雄同体），螃蟹就在蟹奴的操控下，穷尽一生为蟹奴养儿育女，最终一同死去。 　　 被蟹奴寄生的螃蟹由于体内已经不再是单纯的蟹肉，因此被煮熟后蟹肉会发臭，不能食用，认真想一想你是不是曾经吃过这样的螃蟹呢？ 被寄生的蟹肉 　　 除了这些简单生物能被寄生虫控制思想外，当然也有寄生虫能够控制高等动物，甚至是人类！ 　　 爱猫人士也许会听说过弓形虫引起的疾病，但肯定不知道弓形虫的势力有多么强大。弓形虫是一种单细胞微生物，其最终宿主正是猫科动物，它寄生在猫的小肠内，产出囊合子（类似卵）随粪便排出，经过1-5天后才具有感染能力（清洁得当的话，感染几率较低），几乎能传染所有温血动物，常见的家畜都是弓形虫的宿主。 刚地弓形虫 　　 有意思的是，弓形虫在感染老鼠后，能劫持树突细胞，在老鼠体内来去自如，无视免疫系统，甚至能突破血脑屏障，改变老鼠的多巴胺分泌机制，对冒险的行为提供多巴胺奖励，让其对冒险充满欲望，失去对捕食者的恐惧，更容易被猫捕食，这样一来弓形虫就找到了最终宿主，完成使命。 　　 千百万年来，弓形虫都遵循这样的繁殖轨迹，将猫科动物这种顶级捕食者作为最终的宿主是在是高明，可是人类出现了。 　　 人类感染弓形虫的比例远超出你我的想象，全世界约有四分之一到二分之一的人曾感染过弓形虫 ，在喜食未完全烹饪的欧美地区，这个比例会更高，法国的比例高达88%。幸运的是，弓形虫大多为隐形感染，并没有临床症状，除了对胎儿有害外，正常人几乎无害。 刚地弓形虫 　　 那么问题出现了，大量人类成为弓形虫的宿主，可弓形虫依旧遵循着祖辈的繁衍路径，它只知道猫科动物站在食物链的最顶层，怎么会理解半路杀出来神一般的人类。它依旧影响着我们的大脑，也许它会将我们改造得和那些老鼠一样，但也许会是另一种效果。 　　 换句话说，弓形虫可能长久以来一直影响着人类的文化。有多种研究显示弓形虫感染与当地的性格特征有一定的关系。 　　 美国俄亥俄州立大学心理学及神经科学教授盖理·温克博士称，弓形虫会让男性性格外向，而女性则会变得多虑且滥交，有自杀倾向。 　　 如果这个说法被证实的话，那人类依靠冒险和进取精神所取得的科学进步多半得归功于寄生虫，细思恐极。 　　 更有较为罕见的急性弓形虫感染出现了幻视幻听以及意识模糊的症状，这不禁让人怀疑起宗教起源，那些见到上帝、大天使的经历，以及死而复生的神迹，也许都只是寄生虫在作怪。 　　 世界充满了寄生现象，所谓控制思想的寄生虫其实也并没有什么神秘的，其动机无非就是驱使宿主做出更利于自身繁殖的行为，正如前面的那些例子，有许多都是让初级宿主主动暴露自己，吸引捕食者捕食，达到更换高级宿主的目的。 　　 人类也并不缺少这样的行为，你看那些天文学家，不是整天对太空发送信号，祈求有朝一日能被其他高等生命发现嘛。 　　 好像哪里不对！ 内容为【SME】公众号原创 欢迎关注

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[转载] 疑人工智能50场连胜中日韩围棋顶级高手

热度 2 wfangimm 2017-1-4 12:16

读后感： 如果说上次AlphaGo战胜李世石还有人觉得是偶然的话，那么这回再次证明人工智能很强大甚至可怕，而未来必然会更强大。 人类引以为傲的大脑被击败，使自尊严重受伤。今后这样的新闻只怕会越来越多，直到很多人不得不用麻木和逃避来面对。不过人类无需逃避，也不是非要打败人工智能，而应该学会化敌为友，利用它提升自己的能力。就像今天的人类不会和机械比谁力气大，比谁不用休息连续工作，比谁的操作精准度更高一样。 ---------------------------------------------------------------------------- 上周，一个网名为Master的“网络棋手”在著名围棋对弈网站弈城登录，连续打败柯洁九段、朴廷桓九段、陈耀烨九段、连笑七段等一流高手，取得30连胜之后，神秘网络ID“Master”给自己放了一天假。随后Master复出，不过他换了个战场，横扫弈城网之后，又来另一著名对弈网站野狐围棋“踢场子”，不到24小时内取得11连胜，对手包括古力、金志锡等5位中韩世界冠军，以及创造日本大满贯传奇的井山裕太和亚洲杯冠军李钦诚等。古力九段昨日在接受成都商报记者采访时表示：“没看出Master有什么弱点，各个阶段都很强。” Master的传奇还在继续，Master（译为中文有“大师”之意）昨晚在野狐围棋先后击败中韩顶级职业高手朴廷桓、元晟溱和柯洁。截至昨晚本报发稿时为止，Master在两家网站的总战绩已经是50胜0败。 Master 大开杀戒 2016年12月29日晚7点，一位名叫“Master”的新手登录弈城，在战胜谢尔豪四段、孟泰龄六段、于之莹五段、韩一洲四段、乔智健四段后，这个账号热度陡增。这晚Master十战全胜。 第二天中午Master再度现身，在对王昊洋六段、严在明三段等职业棋手4连胜后，韩国第一人朴廷桓九段披挂上阵，朴廷桓在必败局面下超时负。此结果在高手中炸了锅，接着国内等级分排名第7的连笑七段登场挑战，却连败两场！ 接下来“吻别”替下连笑挑战，公认的说法是“吻别”即当今围棋世界第一人柯洁，但结果同样令人目瞪口呆，“吻别”执黑执白各败一场，尤其第二局，仅用128手就被对手“吻别”。 24小时内给当今棋界四位高手每人送上一个0比2，谁能做到？12月31日，Master将陈耀烨九段、金庭贤五段、范廷钰九段、芈昱廷九段和唐韦星九段斩于马下。 休息一天之后，在Master战胜的顶级职业棋手名单中，又增加了古力、柁嘉熹、时越、江维杰、朴永训、金志锡、姜东润、井山裕太等“大咖”以及檀啸、李钦诚、杨鼎新等快棋好手。 Master 到底是谁 Master是何方神圣，现在还是个秘密，但他的身份，似乎已经呼之欲出。 有棋迷认为，Master直接获得弈城9段和带“P（专业选手）”资格，弈城韩国方面也许在注册Master账号的时候已经知道Master是谁。从注册的国籍看，很可能是韩国新出的电脑AI（人工智能）。1月2日，Master转战野狐，也是直接注册了世界冠军的9段ID，野狐大当家古力亲自迎战，说明野狐也许已经知晓Master的身份。 一天十局，非常有规律的对局量，显然出于程序测试的规范，电脑AI非常需要这些宝贵的和人类顶级高手对弈的数据，来逐步完善程序函数。 早有未经官方证实的消息透露：现在的阿法狗（AlphaGo）升级版，已经强大到要让战胜李世石版本的阿法狗2至4子的水平，分先胜率达到99%。而Master对人类的胜率目前是100%，达到恐怖的50胜0负，目前这一胜率还在继续更新中。 从这一数据说明，Master已经超越了人类最顶级围棋高手，至于具体棋力，也是仁者见仁智者见智。 谷歌公司的旗下DeepMind团队在推特中发文表示，Master就是阿法狗！但此消息目前还未得到谷歌公司证实。 Master 谁能击败 昨晚，野狐围棋网站里，Master对阵朴廷桓、元晟溱、柯洁的房间里人声鼎沸，此前古力在社交媒体上透露的对阵消息让众多围棋迷前来观战，在微博中他写道：“从今天晚上7点开始 ，将有三位重量级的中韩世界冠军登陆野狐，挑战目前47连胜的Master。也希望有更多的朋友来野狐观战，为他们加油！”虽然Master在对阵期间经历了几次掉线，但仍干净利落的击败了中韩三大顶尖高手，达到惊人的50连胜。 此前的3日下午，已有四位棋手被虐。古力称，“今天又有四位勇士被抬走了（杨鼎新、姜东润、安成浚、时越），安得猛士兮守四方……谁来守护老祖宗留下的文化瑰宝呢。” 一直在暗中观察的古力，眼看已经无人能阻挡Master强势的脚步，1月3日上午正式发布十万元悬赏书。 声明中，古力这样写道：“昨天，神秘的Master携三十连胜余威从弈城转战野狐，在他面前，我们的高手似乎无法抵挡。所以，我们提出能在野狐网击败Master的第一位棋手，将会获得十万元的奖励。而这个决定只是野狐公司和我个人的意愿，与Master账号本人无关，特此声明。” 成都商报记者于昨日下午采访了古力，古力坦承：“没看出Master有什么弱点，有的棋手认为下慢棋可能我们的优势大一点，但我觉得Master各个阶段都很强，滴水不漏。悬赏十万是想让围棋圈内的职业高手来关注并战胜Master。” 悬红十万，这样的物质的刺激，无疑让整个棋坛都为之热议起来。但真正有能力拿到这笔悬赏者，似乎依旧未出现。 Master或将引发围棋大变革 Master在网络上的对局采用的都是“20秒3次”的超快棋方式，几乎都是轻松的中盘胜，它还在弈城与账号为“吻别”的网络棋手交锋两次，均以中盘获胜，很多棋迷认为“吻别”就是拥有4个世界冠军头衔的当今世界围棋第一人柯洁。 在围棋界，曾经出现过“龙飞虎”与“超级玛丽”这两个搅局者，他们都取得了令人瞩目的战绩，但Master的出现，完全打乱了围棋职业棋手的思路，柯洁甚至在微博中留言说，输给Master之后一夜未眠。井山裕太输给了Master之后表示对手实在太强了，相比之下自己显得太弱，下的都不是棋，恐怕要被对手让两子。 柯洁九段表示：“从来没见过这样的招法，围棋还能这么下？看Master的招法，等于说以前学的围棋都是错误的，原来学棋的时候要被骂的招法现在Master都下出来了。”同样的，知乎网友 @赵小康 评论道，Master对阵这些围棋高手，“大多数对局都是中盘取胜，人类数千年时间总结出的定式、大局观在Master面前显得陈腐可笑。” 藤泽秀行先生曾经在连霸棋圣战时说过：“如果围棋是一百，那么我只知六七。”当时大家以为是谦词，现在看来所言不虚。 也许，与象棋和国际象棋一样，围棋高手们也该冷静接受现实，现在需要考虑的不是打败人工智能，而是如何让其为我所用。让人工智能帮着准备开局的套路或定式飞刀，专注于中盘算路、判断力和官子精准度的提高，达到围棋的新境界。像国际象棋的王者卡尔森和中国象棋第一人王天一样，后者更是一个完全凭借象棋软件自学成才的特级大师。 借用阿法狗等人工智能进行训练的那一天说来就来，谁最早转换观念，化敌为友，谁就有可能独辟蹊径，成长为超过当今高手的绝顶高手。 --原载于2017.1.4《成都商报》电子版，“Master何方妖孽”

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[转载]细菌会直接影响阿尔兹海默症的疾病进展

hongkuan15 2016-12-4 22:29

老年痴呆又称阿尔兹海默式症 日前，一项刊登于国际杂志Neurology上的研究报告中，来自加州大学戴维斯分校神经和大脑研究所的研究人员通过研究首次发现，在 晚发性（迟发性）的阿尔兹海默氏症患者大脑样本中存在较高水平的革兰氏阴性菌的抗原，相比对照而言，这些患者大脑样本中细菌脂多糖和大肠杆菌K99菌毛蛋白的水平较高 ，此外研究者还发现，这些脂多糖分子能够聚集在淀粉样斑块中，而这就和阿尔兹海默式症患者的病理学表现及疾病进展直接相关了。 研究者Xinhua Zhan说道，我们通过免疫组化方法对所有18个老化的大脑样本进行检测发现了革兰氏阴性菌的细胞组分：脂多糖和大肠杆菌K99菌毛蛋白，相对用蛋白印迹分析对照的结果而言，k99在阿尔兹海默式症患者的大脑中水平明显会增加，同时脂多糖还能够聚集在β淀粉样斑块上以及患者大脑的血管中。研究者并不确定是否细菌引发了阿尔兹海默式症还是该疾病导致的结果。 本文研究中研究人员将来自患者的24份脑灰质和脑白质样本同18份并无认知功能下降证据的个体样本进行对比，在两组研究对象中研究者均发现了脂多糖和K99，而且在阿尔兹海默式症患者中这种流行率较高，相比利用蛋白印迹进行的10份对照样本而言，研究者在13份患者脑灰质样本中发现有9份样本中都存在K99，而且在患者脑白质样本中K99的水平也较高；同时研究人员在6份样本中都发现了脂多糖的踪迹，但在对照样本中均为发现。研究者认为，在大脑中发现细菌分子让他们非常惊讶，尤其是在阿尔兹海默式症患者大脑中那就更不可思议了，也就是说人们需要注意大脑中感染性因子的存在，这或许只是首批细菌分泌的因子而已。 细菌LPS和大肠杆菌K99在大脑中 这项研究提醒研究人员需要进行更为深入的研究来调查感染性因子影响阿尔兹海默式症的机制，如今研究者在患者大脑中发现了脂多糖和K99的存在，那么他们就必须阐明细菌在阿尔兹海默式症发病过程中所扮演的角色了，阐明细菌感染性因子和阿尔兹海默式症发病之间的关联或未后期开发新型治疗疾病的疗法提供了新的思路和希望。 Sharp说道，如果脂多糖是原因的话，我们或许就会采取措施抵御脂多糖或者治疗革兰氏阴性菌感染，从而抑制患者阿尔兹海默式症的发生。后期研究者还需要进行大量的研究来对此进行证实，此外她们目前并不确定革兰氏阴性菌能够直接影响患者的疾病进展或者仅仅是其它过程的一个副产物而已。最后研究者Zhan指出，我们在老化的大脑组织中检测到了细菌组分的存在，下一步我们将通过更为深入的研究来确定细菌组分是诱发阿尔兹海默式症的原因还是结果，是否革兰氏阴性菌会诱发疾病，或者说是当个体患上阿尔兹海默式症后更容易遭受细菌感染，这有待于后期研究证实。 本文转载：（生物谷Bioon.com） 参考资料： Zhan X, Stamova B, Jin L W, et al. Gram-negative bacterial molecules associate with Alzheimer disease pathology. . Neurology, 2016.

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[转载]细菌怎样控制大脑和行为？

hongkuan15 2016-11-5 10:22

① 神经发育同时受内外信号调控，很多外周信号影响精神疾病的发生； ② 在焦虑、抑郁、认知缺陷和自闭症中，肠道与大脑联系密切； ③ 在产前和产后，来源于肠道菌群的分子信号等关键环境因素，影响健康且功能健全的大脑发育； ④ 肠道菌群影响血脑屏障、髓鞘、神经形成，小胶质细胞成熟等基础性神经发育进程，调控动物的多种行为； ⑤ 本文系统讨论神经发育与菌群的生物学交集，探讨肠道细菌如何参与神经系统发育和功能并平衡精神健康与疾病。 参考文献： Title： The Central Nervous System and the Gut Microbiome DOI： 10.1016/j.cell.2016.10.027 Abstract： Neurodevelopment is a complex process governed by both intrinsic and extrinsic signals. While historically studied by researching the brain, inputs from the periphery impact many neurological conditions. Indeed, emerging data suggest communication between the gut and the brain in anxiety, depression, cognition, and autism spectrum disorder (ASD). The development of a healthy, functional brain depends on key pre- and post-natal events that integrate environmental cues, such as molecular signals from the gut. These cues largely originate from the microbiome, the consortium of symbiotic bacteria that reside within all animals. Research over the past few years reveals that the gut microbiome plays a role in basic neurogenerative processes such as the formation of the blood-brain barrier, myelination, neurogenesis, and microglia maturation and also modulates many aspects of animal behavior. Herein, we discuss the biological intersection of neurodevelopment and the microbiome and explore the hypothesis that gut bacteria are integral contributors to development and function of the nervous system and to the balance between mental health and disease. All Authors： Gil Sharon,Timothy R Sampson,Daniel H Geschwind,Sarkis K Mazmanian

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抗生素可能治疗阿尔茨海默？

热度 5 hongkuan15 2016-8-1 08:50

近期有关肠道微生物的研究非常多，已经来不及看了。人们意识上认为肠道微生物对人体很重要，而抗生素能够杀死肚子里的微生物，使用抗生素对肠道微生物是不友好的。并且，由于抗生素的滥用，多种耐药性基因开始在全球蔓延。但是，最新的的研究显示： 抗生素是调节肠道微生物的有效方法，通过抗生素调节肠道微生物可能治疗 阿尔茨海默病。 图片来自网络 7月21日，芝加哥大学的研究人员发现用广谱抗生素长期治疗能够使小鼠的淀粉样蛋白斑块减少，同时激活了中枢神经系统的炎症性小胶质细胞。 相关研究结果发表在 Scientific Reports 上。 阿尔茨海默病有两个关键特征：第一，脑内β—淀粉样蛋白斑块的积累；第二，在中枢神经系统负责免疫系统功能的小胶质细胞出现炎症。β—淀粉样蛋白斑块的形成对阿尔茨海默病的发病起主要作用，而有研究认为神经炎症状态会影响阿尔茨海默病导致认知下降的速率。 图片来自网络 在这项研究中，研究人员给转基因的 APPSWE/PS1ΔE9阿尔茨海默病模型小鼠，分别使用了无菌水和包含八种抗生素的高剂量广谱抗生素：庆大霉素(1毫克/毫升),万古霉素(0.5毫克/毫升),甲硝哒唑(2毫克/毫升),新霉素(0.5毫克/毫升),氨苄青霉素(1毫克/毫升),卡那霉素(3毫克/毫升),粘菌素(6000 U /毫升)和头孢哌酮(1毫克/毫升)的混合物，期间采集粪便细菌培养平板来检测肠道微生物的生长情况。经过长达5个月的干预后杀掉雌鼠取样，6个月时再杀掉雄鼠取样（真是“男女有别”啊！）。 抗生素处理后肠道微生物组成发生改变 首先，他们对抗生素处理小鼠的肠道微生物组成进行了分析，结果表明虽然与对照组在肠道细菌的总量上大致相当，但是抗生素处理后肠道菌群的多样性改变明显，抗生素能显著降低肠道微生物多样性（见下图）。 图片引自：Scientific Reports 6,30028 (2016) 抗生素处理后脑部淀粉样蛋白斑块明显减小 抗生素处理小鼠的脑部淀粉样蛋白斑块也出现了超过两倍的下降，而脑内小胶质细胞的炎症状态出现了显著增加。抗生素治疗后的小鼠在血液循环中的重要信号的化学物质水平也升高（见下图）。抗生素治疗后肠道菌群发生了显著变化表明肠道菌群的组成和多样性，可能通过调节免疫系统活性，减少 淀粉样蛋白斑块， 进而影响了阿尔茨海默病进展。 图片引自：Scientific Reports 6,30028 (2016) 此外， 抗生素治疗后，除了淀粉样蛋白斑块变小了，大脑中的神经细胞的树突的长度减小，树突的数量增加，并且树突的节点数目也增加了（见下图）。 图片引自：Scientific Reports 6,30028 (2016) 虽然，导致上述变化的机制仍不清楚，但是该研究为进一步探索肠道菌群如何影响脑部和神经系统提供了线索。不过研究人员也表示该研究仅是理解肠道菌群如何影响阿尔茨海默病的一个开始，还需要更多研究来证明。 基于肠道微生物的健康评估和干预任重而道远 实际上，现在还不能确定是否在人体也会出现类似的结果，将这种方法用于治疗阿尔兹海默症仍需要很长时间。 由于 阿尔兹海默症的发病时缓慢的，从 大脑和中枢神经系统发生变化到临床发病至少需要15到20年的时间。如果在这个过程中我们能够通过检测肠道微生物的组成，提前预知或评估中枢神经系统的健康状况，那就可以在病人还没有出现临床症状时进行提早干预，这或许是未来预防这类神经退行性疾病的有效手段。 在将来，如果我们了解肠道细菌变化如何影响发病或进展，或者知道它们产生的分子与中枢神经系统的相互作用，掌握了肠道微生物与人体健康的规律，我们就可以建立一种新的个性化的精准医学干预方法。 任重而道远，我们一起努力！ 原文出处： Myles R. Minter, Can Zhang, Vanessa Leone, Daina L. Ringus, Xiaoqiong Zhang, Paul Oyler-Castrillo, Mark W. Musch, Fan Liao, Joseph F. Ward, David M. Holtzman, Eugene B. Chang, Rudolph E. Tanzi, Sangram S. Sisodia. Antibiotic-induced perturbations in gut microbial diversity influences neuro-inflammation and amyloidosis in a murine model of Alzheimer’s disease. Scientific Reports 6, Article number: 30028 (2016) doi:10.1038/srep30028

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与谢平兄争鸣——基因变异创造了人

热度 8 zhifeichen 2016-6-3 09:07

首先要申明：本人对谢平兄非常敬重，他的著作和在《科学网》的博文所展现出的思想、学识和文采都令我钦佩不已。不过，我也不会神化任何人，再有才学的人也有自己的学识边界，再有思想的人也有思维出错的时候。至于这次谢兄的观点有没有错，他欢迎大家一起讨论，那么我就说说自己的看法。 一、创造出人类的外部因素难以简单化 是劳动创造了人，还是文字创造了人？这种提问本身就有主观性。为什么这些因素是排他性的？为什么不可以是共同起作用的？ 对于“劳动创造了人”的观点，谢兄说：“我有两点疑问。其一，很多在地面活动的四足动物（包括人类的近亲）都没能变成直立行走的模样，能使用工具的也并非只有人类；其二，能够劳动的也不仅仅是人类，而且劳动本身也是人类为自己的目的所定义的，又将它作为人类的起源有悖逻辑。” 因此，谢兄提出“文字创造了人”的观点，认为：“文字的发明是人类从动物界蜕变的拐点，因此是文字创造了人类而不是劳动！再延伸一点，经历了‘采集和狩猎→农业→商业→文字’的历程之后，我们的祖先才正式迈入了‘人类世’”。 但是，如果您同意上述这一历程，岂不是表明劳动在前、文字产生在后？即使你质疑劳动的的定义，可“采集和狩猎”、“农业”活动、“商业”活动都属于劳动的范畴，应该没有争议吧？ 我这样说并不是支持“劳动创造了人”的命题，这是种过度简化的思路。劳动、有句法的语言、火的使用、文字的出现等等，应该都是让我们的祖先从能人进化成晚期智人的外部因素，他们的作用也许大小不一，但是，没有什么站得住脚的理由可以认为，其中一个是决定性的而其他的不是。 二、人与动物的根本不同在于他们的生物结构 正像谢兄所说的那样：“人是一种独特的动物。像任何其它一个物种一样，人种也是独一无二的。人与其近亲——猩猩有很多相似之处，但亦存在生物学上的本质隔阂，譬如，让猩猩接受人类的教育，猩猩也学不会人类的语言，反过来，即便将人扔到猩猩堆里去，人也学不会猩猩爬树的本领……但不要过分神话人的能力，如果取消人的文明教育，在猩猩面前，人可能不会有太多的本质优势。” 这里面包含了一个事实：正常的人是可以受文明教育的，但正常的猩猩不行。为什么？因为两者的内部生物结构不同，特别是大脑不同。举一个脑结构的例子：脊椎动物的大脑可划分为四块“叶”：额叶、顶叶、颞叶和枕叶。 在人类大脑当中，比起其他的 “ 叶 ” ，额叶是最大的一部分。并且，从比例上来说，人类额叶在大脑中所占比例最大，而有些动物的脑几乎不存在额叶。这个结构和人类语言的形成、语言表达（ 布若卡氏区 ）、自主意识以及随意肌的控制有关。 神经科学的研究表明，人的前额叶对信息加工作用最突出，它提供了一个被称为“工作记忆”的脑区。工作记忆通常表现为对知觉（视、听）的持续性激活，以供当前的认知加工（思维活动）之用，是对当前任务有关信息的短暂的积极保存。工作记忆不仅保存时间有限，而且容量有限。以及记数字为例，一般人的工作记忆大约只能记住最多七个数字。这就是为什么你很容易用心算完成一两位数字的加法，但是位数越多的心算就越困难。 这样你就可理解，包括猩猩在内的其他动物，由于额叶比例更小，相应的工作记忆就会更小。因此，它们从智力上就不具备接受文明教育所必需的生物学基础。而人脑独一无二的硕大前额叶使我们的工作记忆远远优于其它物种，因此我们能够作出更理性的决定，因此我们会产生超出物质需要的精神需求，因此我们能够创造语言、艺术、技术和科学，因此我们能活得有尊严。 三、人类大脑的基本结构是基因决定的 从婴儿发育的过程来看，大脑的发育是从后向前逐渐成熟的，最先发育好的是枕叶，最后发育好的是额叶。这就是说，人类大脑结构是基因表达的结果，这是符合逻辑的判断。 不过，大猩猩与人相比， 9 5 %至98%的脱氧核糖核酸（DNA）排列与人一 样（ 取决于你如何计算），那么，两者之间只有 2%至5%的基因差异，何以会造成从大脑到躯体各个细微环节这么多的区别，至今尚未被完全理解。另外，是否额叶在大脑中的比例就是造成智力的决定因素，也存在着争议。 但是，如果你要用一个决定性的因素来表达“是什么创造了人”，那么，从猿到人的基因变异还是最靠谱的答案。 参考阅读： 1 谢平博客 —— 人类起源新论——文字创造了人 ! 2 陈志飞 ， 《心理定律论——人类本性的科学还原》 ， 清华大学出版社，2012年12月。 3 Wikipedia —— HumanBrian; Frontal Lobe; Gorilla.

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[转载]肠道菌群遥控大脑？你所不知道的“头脑特工队”

hongkuan15 2016-4-20 08:18

编者按 ： 肠道菌群与人类的行为、情绪有着奇妙的关联。科学家正在考虑通过改变肠道微生物来直接治疗部分心理疾病。未来人们或许可以通过吃某种益生菌从而来改善情绪，这些听上去是不是都很奇妙？尽管有许多未解之谜仍需解答，但科学家已经在通过肠道菌群调控大脑之路上迈开步伐。 编译 | 华梦艺 责编 | 叶水送 ● 　 ● 　 ● 上世纪70年代美国盛行这句谚语“You are what you eat”（你的身体由你的食物决定），随着近些年来人们对健康生活理念的关注，这句话也越来越多地被重提起。这句话翻译过来，大概就是你的饮食结构决定你的性格。不过，我们今天的主题并不是讨论各个地区的美食与文化，也不是讨论如何健康地吃喝，而是从另一个方面去解读这句话——“You are what kind of bacterial you have“（你体内的细菌决定了你的性格）。 这句话是有出处的，实际上来源于《美国国家科学院院刊》（PNAS）2015年发表的一篇新闻特稿——“细菌影响大脑”（Microbes on the mind），文章的主角就是“肠道内的菌群军团”。 用“军团”这样的词语来定义我们肠道菌群，绝不是危言耸听。定居在肠道中的菌群数量惊人，它们是人体自身细胞总数的10倍多，而这些菌群编码的基因数也远超人体基因总数。这些体积微小的细菌，几乎占据了胃肠道表面粘膜的每一寸“领土”。研究显示，胃以及其内容物中所含有的微生物细胞约为1000个/克，盘区折叠的小肠中的微生物高达每克 10 3 - 10 7 个细胞的水平，而产生和储存粪便的结肠则俨然是这些微生物生活的“乐园”，这里的微生物数量高达 10 12 个/克。难怪有人戏称，我们=10%的人体细胞+90%的细菌，更有人认为，也许这些菌群才是人身体真正的主宰。尽管这些都是玩笑，近期一系列的研究发现：肠道菌群与人类的行为情绪有着奇妙的关联。 曲径通幽——肠道菌群与大脑有着奇妙的关联 2014年，美国神经科学学会围绕“大脑-微生物组关系”主题，召开了一次史无前例的研讨会。美国国立精神卫生研究所（NIHM）拨款100万美元用以资助这一研究项目，而美国海军研究局则计划在2016年9月之前，将此项研究资金增加至330万美元。有了经费的支持，相关研究者们都“鼓足干劲、力争上游”，形式一片大好。不过在大家真正接受“体内微生物影响大脑”这个“前卫”的观点之前，先驱者们的探索之路并没有现在这样顺利。 2013年，加拿大麦克玛斯特大学精神病和运动神经学系简·福斯特（Jane Foster）教授在《Neuroastroenterology and Motility》杂志上发表了一篇肠道微生物相关的文章。关于这篇文章，Foster教授是这样描述的，“迄今为止，这是在我所有发表的文章中，经历最为曲折的一篇。”这篇名为《无菌小鼠表现出焦虑行为的减轻症状与中枢神经中化学物质改变的关系研究》文章，从2011年接收到正式发表，花了整整两年时间，期间也是争议不断，受到很多审稿人的质疑。对大部分中规中矩的神经学以及微生物学研究者来说，肠道微生物直接影响大脑的推断，实在令他们难以接受。 不过，好在科学家们通常都随时准备拥抱惊世骇俗的科学新发现。在这之后，关于“肠内菌群影响大脑”的研究，大部分论文发表都比较顺利。“时代一直在进步，”福斯特教授表示。目前她的大部分文章在经过严格审查后，一般只需4至6个月就能顺利刊发。 越来越多的科学探索者寻找到了“菌群-大脑”关系网络的蛛丝马迹，各种各样的研究结果都暗示着细菌以及它们的附属产物可能对大脑有着不可忽视的影响。“肠道微生物影响我们身体代谢这个观点对于很多人来说，直觉上都是可以接受的。”美国人肠道菌群工程（American Gut Project）的创始人罗伯·奈特（Rob Knight）这样认为。不同于大部分实验抽样调查的原则，该项目接收所有志愿者提供的信息。参与的志愿者需如实填写饮食、健康和抗生素使用情况的调查表，并使用实验室提供的试剂盒挑取口腔、面部以及排泄物中的微生物。当他们将这些邮寄到实验室后，会得到一份关于体内微生物的报告，一个属于他们自己的“二维码”，用来存储和读取自身的微生物信息。 肠道菌群怎样对大脑“发号施令” 大部分对肠道微生物-脑的研究受到2004年日本九州大学Nobuyuki Sudo等人研究的启发。他们发现，在无菌状态下出生以及成长的小鼠面对压力时通常会更敏感。 研究人员将无菌小鼠和正常小鼠暂时性放置于同一个封闭空间中一段时间后，检测两组小鼠血浆中应激激素水平发现，面对暂时的压力，和人类相似，两组小鼠血浆中的应激激素-促肾上腺皮质激素和皮质酮水平都有显著提升。不过相比于正常的小鼠，无菌小鼠体内应激激素水平升高将近两倍。 从出生就一直生活在无菌环境中的小鼠，是研究细菌对大脑影响的理想模型。图片来自Caroline Westwater 这些有趣的实验引起了广泛的关注。一些研究结果表明，无菌小鼠大脑皮质以及海马区的神经生长因子（BDNF）低于正常小鼠的水平，其他相关的神经化学系统在无菌小鼠中似乎也受到一些影响，但这些系统究竟发生了怎样的变化，研究者还不能给出一致的结论。这些零碎却有力的实验结果，已经让大脑与肠道菌群连接的通路依稀可见，然而行为学实验结果却成了这条轮廓初现道路上的新障碍。 尽管在之前的应激实验中，无菌小鼠体内的应激激素水平显著高于正常小鼠，但在行为学实验中，这些小鼠却表现的更加“气定神闲”，它们似乎更喜欢待在暴露的场所。这对天性谨慎胆小的小鼠来说，算是“无菌小鼠不怕虎”。 为了更好地理解肠道菌群这个“庞大的军团”究竟如何给远在“千里之外”的大脑“发号施令”，研究者通过细菌转染实验人为地改变了肠道菌群的组成。在众多的相关实验中，麦克马斯特大学的约翰·克莱恩（John Cryan）研究团队通过给肠道菌群军团 “大换血”，让几只胆小羞怯的小鼠成功转型为骁勇善战的“冒险家”，例如将生性胆大的NIH Swiss型小鼠的肠道细菌移植到天生纠结犹豫的BALB/c型小鼠体内，三个星期后，BALB/c型小鼠摇身一变成了果断骁勇的“骑士”。更有趣的是，当NIH Swiss型小鼠移植了胆小的BALB/c型小鼠细菌后，前者居然花了比平时三倍多的时间才谨慎地从实验台上走下来。 除了将不同菌群转染至小鼠，研究者们还进行了一种更“偷懒”的方法：直接给小鼠喂食不同种类的菌株，这样“简单粗暴”的实验方法很快有了收获：喂食长双歧杆菌以及短双歧杆菌的小鼠面对焦虑时，应激反应强度均会出现不同程度的降低。当然这两种细菌对小鼠性情进行了不同的改造：短双歧杆菌让小鼠变得更加勇敢，而长双歧杆菌则让小鼠在面对压力时，体温不至于变化过快。 为什么科学家们要如此大费周章去解开细菌、行为以及生化过程改变之间的种种谜团？ 其中一个重要的动机应该是科学家想通过改变体内微生物从而直接治疗部分心理疾病。当然，相关的体内微生物学研究已经有一些发现：微生物对于和压力与焦虑相关的神经回路的影响可能集中在一些关键的发育阶段。巧合的是，在干预治疗部分心理健康疾病时，也有几个非常关键的时期。例如，自闭症的发生很有可能源于大脑早期发育过程中的一些尚未解决的问题，而精神分裂症的发生（至少一部分）是由青少年以及成年早期脑部成熟过程中的缺陷引起。如果体内微生物确实被证明在大脑发育的敏感阶段扮演了重要的角色，那么微生物未来作为治疗心理健康疾病靶点的可能性也将大大提升。 事实上，已有证据证明细菌可能影响早期脑部回路及功能。研究者们发现，在无菌小鼠中转入相应的肠道细菌可改变一些异常的行为，但这种处理只有在10周龄前才能起作用。Sudo等人的研究发现，无菌小鼠体内过高的应激激素也可以被小鼠6周龄时转入的细菌逆转，但同样的处理，对14周龄的小鼠就已失效了。这些结果在提示我们，体内菌群的存在或缺失对塑造与焦虑压力相关的神经回路起到非常关键的作用。然而，一旦这些回路在无菌小鼠体内以错误的方式建立，即使后期再使用相关细菌进行干预恐怕也是无力回天。 当然，小鼠宝宝和我们人类一样，大部分肠内菌群来自于分娩时母亲阴道中的微生物。因此，我们不难想到，孕期母亲体内的菌群结构会影响到后代脑部发育等过程。宾夕法尼亚大学的神经生物学家特蕾丝·贝尔（Tracy Bale）通过研究发现，当小鼠在怀孕早期承担较大压力时，它们阴道中的乳酸杆菌数量会有所降低，所产下幼鼠的肠道中的菌群也会表现出相同的变化，而这些鼠宝宝的大脑中，一些和神经发育相关的氨基酸也会“减少供应”。 想要好情绪，得先填饱你的胃 除了Bale团队的实验，加州理工学院的Sarkis Mazmanian团队的实验也有不小的收获。他们给一群有类似人类抑郁症症状的小鼠喂食一种人类肠道特殊的菌株：脆弱拟杆菌，饲养一段时间后发现它们肠漏气状况（部分患有自闭症的人也会有此症状）有所好转，同时一些明显的焦虑行为（如不断的重复性行为）也会减轻。不过，加州理工学院的马兹马尼扬（Sarkis Mazmanian）也表示“谁知道这些小鼠是不是真的有自闭症呢，也许我们只是被表面现象欺骗了。” 其实，即使弄清楚小鼠是不是真的有自闭症，我们还需要解决一个更加关键的问题——这些从小鼠实验中得到的数据，要用到人类身上还有千里之遥。不过，科学家们的辛勤工作也获得了一些诱人的成果。在一项实验中，55名志愿者在连续服用瑞士乳杆菌和长双歧杆菌混合的益生菌一个月后，相对于只服用安慰剂的志愿者来说，他们的沮丧、愤怒以及不友好的情绪都有所降低。 看到这样的结果，如笔者这样脾气不够温和的吃货简直坐立不安——也许可以通过吃吃吃来让自己变得温柔些。不过，严谨的科学家立刻告诉你我——先别急着去吃益生菌啦，也许这只是由于益生菌的过渡宣传引起的安慰剂效应。而且他们还告诉我们一个更残忍的现实，目前很难有证据去证明现有的益生菌对身体健康有显而易见的好处。“大部分的细菌实际上对于我们的行为举止都没有积极作用，不过这并不代表它们对我们有害，只是没啥作用罢了。”爱尔兰科克大学的克莱恩教授表示，“想要知道哪些益生菌是如何发挥功效的，我们必须要弄清楚这些细菌会产生什么物质以及它们细胞壁的成分。” 事实上，要想弄明白体内的细菌究竟是如何“遥控”大脑，我们仍需要克服很多困难。不过，这样研究有积跬步至千里之感，仅仅解决这些问题中的一小部分，都足以让我们在“肠-脑”研究之路上迈出一大步。 参考文献： 1.Shen, H. H. (2015). News feature: microbes on the mind.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112(30), 9143-5. 2.Foster, J. A., Neufeld, M. V. (2013). Gut–brain axis: how the microbiome influences anxiety and depression. Trends in Neurosciences, 36(5), 305–312. 3.Felix, S., Fredrik, B. (2013). The gut microbiota--masters of host development and physiology.. Nature Reviews Microbiology, 11(4), 227-238. 您也可以现在测测自己的 肠脑健康状况 哟，提前 了解自己的肠脑健康状况，预防帕金森 的发生吧。点击如下链接，或扫描下方二维码： https://www.wenjuan.com/s/FFFRN3/

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[转载]控制冒险行为 大脑有“开关”

Greg66 2016-3-31 23:00

控制冒险行为 大脑有“开关” 来源：中国科技网-科技日报 2016年03月30日　01:40 本周发表在英国《自然》杂志上的一则神经科学研究显示,大脑有控制冒险行为的“开关”。人们会谨慎行事,还是会为追求高回报而涉足高风险事项,这一决策过程很大程度上取决于我们大脑深处的一小束细胞。 控制冒险行为 大脑有“开关” 科技日报北京3月29日电 （记者张梦然）本周发表在英国《自然》杂志上的一则神经科学研究显示，大脑有控制冒险行为的“开关”。人们会谨慎行事，还是会为追求高回报而涉足高风险事项，这一决策过程很大程度上取决于我们大脑深处的一小束细胞。 对于整个社会和物种来说，个体在风险偏好以及实时风险决策上存在较大差异。一些人会倾向于冒险，他们通常更爱涉足高风险事项，其中包括一些金融和经济决策，也包括一些只属于“勇敢者的游戏”的极限运动，后者在冒险行为中挑战自我，也在与生命进行着博弈。我们已经知道多巴胺这种化学物质，在人类追求冒险行为中起着重要作用。此前的研究认为，那些拥有较少多巴胺受体的人们，或许需要更多的刺激才能达到那些有较多多巴胺受体的人们的感受水平。 美国斯坦福大学生物工程学部的凯利·萨洛库斯基及其团队，在一项新的研究中试图对这一行为差异做出解释。他们研究针对的大脑细胞，是多巴胺受体2型表达细胞（D2细胞），位于大脑的伏隔核，该区域与动机、奖励以及上瘾相关。此前的临床研究发现，治疗帕金森症使用的多巴胺药物，会搞乱D2细胞的活跃性，可能导致嗜赌问题的风险增加。 此次为了更好地理解D2细胞在风险决策中的作用，研究人员标记和调整了老鼠的大脑细胞，并观察了老鼠的大脑活动。他们发现依据D2细胞的活动水平，可以预测老鼠的下一步行动。老鼠在D2细胞的活跃性遭到损失后，会变得更为谨慎。研究人员表示，这项发现可能表明老鼠D2细胞活性改变与其感知损失有关联。 此项研究对于人类冒险行为的差异，提供了一个神经科学方面的解释，有助于更深入地精确定义细胞群、大脑区域，并将其与人们选择、支持冒险的行为模式连接起来。与此同时，其也可能给出了一个针对赌博成瘾疗法的新研究目标。 总编辑圈点 人们早就知道，冒险行为与伏隔核有密切联系。新发现让我们更清楚其中的细胞机制。但人类为何要冒险的谜底仍未揭开，因为激素作用于大脑是很复杂的。睾酮和可的松都能改变大脑对多巴胺的反应，而且随着一些外部条件改变，同样的激素可能产生相反的效应。人类真是难理解啊。 来源：http://www.wokeji.com/jbsj/yb/201603/t20160330_2374928.shtml

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信念改变命运——追求意义的大脑

热度 2 wangligang 2016-3-9 17:51

（一） 由裂脑人实验引发的关于信念影响的思考 上世纪六、七十临床上发现只要切断癫痫患者连接左右脑的 胼胝体 ，就能有效改善病情，这类被切断胼胝体的人群被称为“裂脑人”。但由此引发出一个问题：传递左右脑信息的神经纤维被切断，左右脑不能共同传递信息，即鼻侧的信息无法传递到对侧，只能在单侧传递。也就是说，这些裂脑人他们左眼的信息只能传递到左脑，右眼的信息只能传递到右脑。 加州理工学院的斯佩里（Roger Sperry）教授和他的助手伽赞尼伽以及迈尔斯等人，抓住这个难得的机会，对做过裂脑术的病人作了深入的研究。在实验中，主试首先挡住裂脑人的左眼，让他们用右眼观看信息，而此信息也将只能在右脑进行加工。众所周知，人类的左脑负责语言理解和语言思维加工，而右脑负责情绪、情感加工。实验者给裂脑人的右眼呈现出一张火灾的图片，由于信息无法传递到负责语言加工的左脑，这些裂脑人无法回答出“你看到了什么？”这个问题，他们只能回答“你感受到什么？”的问题。他们说：“好像有束光，感觉很恐怖！”如果继续要求他们说出为什么感觉恐怖，他们会为自己的感受找很多理由，比如主试长得比较恐怖。而给女性裂脑人的右眼呈现性感女郎的照片，她们看完咯咯地笑了，问他们看到了什么，他们说不知道；问他们为什么笑，她们又找了很多有趣的理由，比如眼前的那个摄像机模样比较滑稽等。 这些研究发现不仅证明了大脑偏侧化加工，而且揭示大脑有专门一个区域负责对我们日常生活中所做的情感判断找理由。我们的大脑是很容易被“欺骗”的。例如：某学生说自己数学成绩不好的原因是不喜欢数学老师，因为只有如此相信，才能缓解他因智商不足或努力不够而引发的焦虑情绪。当这个学生找到“不喜欢数学老师”这一理由后，便会找各种如老师啰嗦、不修边幅等客观原因而使自己的大脑越来越坚信这个信念，导致他在数学上的卷入上越来越低。还有青春期情绪烦躁，其主要由于内分泌系统发生变化，但因青少年意识不到这种变化，他们就会为自己的情绪躁动找理由：老师烦、家长烦、同学烦，自己的大脑也会就此相信了他的主人找的理由。这就是我们的大脑解释器。 广告心理学就充分利用了大脑解释器的功能。比如某饮料的广告中频繁出现麻辣火锅的场景，唤醒了我们的大脑，产生“想要”的情绪，而大脑为此找寻的理由是因为加多宝，于是该广告巧妙地将受众对火锅的激动情绪嫁接到某饮料上，其实，它就是个糖水而已。 （二） 影响学习态度的信念 l 梅花香自苦寒来 这是老师们最常用来激励学生们刻苦学习的成语，但其传递的信念是“学习约等于痛苦”，大脑获得的信息是“学习很痛苦，需要咬牙坚持才能学。 ” 这会影响学生们学习的信念。 l 十年窗下无人问，一举成名天下知 这句话传递的信念是“学习约等于跳板”。虽然对于家庭条件较差的学生，学习确实是一种跳板，是将来打翻身仗的一个平台。但是如果只把学习当作跳板，功利性就会变得很强，学习动机就会从内部动机转化为外部动机。原本学习是自己喜欢的事情，但功利化后，就会逐步外化成外部的事情。心理学中曾有一个非常经典的实验，是说内部动机迁移到外部动机。 一群孩子每天中午都在小区里不停吵闹，让在此居住的老爷爷非常苦恼。心理学家给了一个建议，告诉孩子们：谁喊得最响亮，就会得到一元钱。孩子们觉得很不错，喊得响亮还会得到金钱奖励，都大声喊叫。第二天奖励的金钱减少到5角，孩子们虽然有些失望但还是去喊。第三天奖励的金钱减少到1角，孩子们觉得太少了就不再喊了。本来是孩子们很乐意做的事情，但是当用外部动机不断强化“你做某事是为了什么”，孩子们的内部动机就被削弱了，即这件事情不是为了乐趣而做，最后就放弃了初衷。这对于教育的启示是：要激励学生学习的内部动机，学习是一件快乐的事情，不要强调为了什么而学，反而会起到不好的作用。 l 我不是念书的料 这句话传递的信念是“学习约等于特技”。其实从大学习观来说，所学的任何事物都属于学习范畴。如果一个孩子可以学会某些东西，他也可以学会课本上的自然科学。如果我们将学习只限定为课本上的知识，那些课本学习较差的学生就会认定他无法学习任何东西，自我效能感降低，不利于学生对于其他方面的探索。 l 现在学的东西根本没有用 这句话传递的信念是“学习约等于长本事”，即掌握基本技能。我们学习的知识很少会用到以后的生活中，主要是训练思维系统，锻炼大脑，使大脑更有结构化，高速地去处理信息。但这种训练效果的显现是漫长的。在某种程度上讲，这是一种强化机制。学习好的学生拥有很强的 未来时间透视能力 ，能够知晓强化物和未来的奖赏在哪里，他们视野更远，每天都坚持努力。而一些学习较差的学生不能看得长远，今天被表扬后就很努力，明天没被表扬就不努力。所以未来时间透视能力也能影响学生的学习效果。 （三） 对教育的启示 概括而言，在教育过程中，老师应该让学生反思其学习的信念。学习对你来说意味着什么？现在的学习有什么意义？你和学习的关系是什么？你为什么而学习？即要 跳出应试模式看学习 。通过这种反思，能看到学生具体的问题，同时最重要的是让学生自己在学习过程中信念层面发生改变。老师要从更宽泛的角度即大学习观告诉学生每一个人都能够学会学习，纠正学生学习的错误信念，让每一个学生都成为积极、主动的学习组织者。 总结而言，信念可以有力促进行为，如果有人对此质疑，只能说明他的信念不够坚定， 如果想改变某个行为，先去夯实改变的信念 。

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西餐让人健忘？不健康饮食会使大脑中控制学习和记忆的海马体变小

热度 1 hongkuan15 2015-11-17 08:12

作者：Doctor D 不健康的饮食会让人痴呆？吃西餐会使大脑中控制学习和记忆的海马体变小。如果你最近总爱忘事，学习和记忆能力下降，是时候该好好关注一下你的饮食了。 海马体（Hippocampus）是人的一个脑区，又被称为海马回、海马区等。之所以叫这个名字是因为它长得样子的确太像海马了（见下图）。虽然名字叫海马体，但跟海或马没有半毛钱关系，它在脑中主要负责记忆和学习，特别是短期记忆，一般都储存在海马体中，比如刚看过的上面的文字内容都已经存在你的海马体里了（是不是跟电脑中的内存的功能比较类似？）。如果这段记忆很重要，并且被重复提及和强化，海马体就会把这些信息转存到大脑皮层中变成永久记忆。 然而，你可能从没想到，你每天吃的食物会影响海马体的大小。来自澳大利亚迪肯大学（Deakin University, Australia）的一项研究表明， 西方饮食方式，特别是以肉类、汉堡、薯条、腊肠、软饮料等为主的不健康食物可能导致老人大脑左侧海马区萎缩！ 该研究从2001年开始，持续记录了年龄在60-64岁的255位老人4年 的饮食，并且用MRI扫描老人的大脑，在排除了年龄、性别、教育、劳动力状况、抑郁症状和药物、体力活动、吸烟、高血压和糖尿病等的影响之后，最终发现在典型的西方饮食为主的群体中，每一个标准偏差的变化与左侧海马区 体积缩小 52.6立方毫米显著相关（P=0.05)；而以新鲜蔬菜、沙拉、水果、烤鱼为主的健康饮食组中，每一个标准偏差的变化与左侧海马区 体积增加 45.7立方毫米显著相关（P=0.032)。经过4年不同的饮食，西方饮食组和健康组的左侧海马区体积存在203立方毫米的差距，差不多在四年时间里，西方饮食组左海马区体积比健康饮食组平均减少了62%！并且，这种海马区的减少在各种类型的西方饮食中都存在（见下图）。 这一结果说明无论任何类型的不健康饮食，无论多高级的西方饮食，只要是不健康的饮食都可能引起海马区的缩小。 我们知道海马区的萎缩与老人的认知、记忆能力密切相关，萎缩的海马区可能导致老人出现老年痴呆的症状。以往的研究也发现，不健康的饮食会导致人的精神和神经异常，还会影响神经发育，特别是高脂肪、高蛋白、高糖食物对心理和行为影响很大。有研究发现，富含脂肪和糖的食物，能够减少动物体内的脑源性神经营养因子（BDNF）的水平,导致神经可塑性的损伤，影响动物的学习能力和行为。除此之外，人体肠道中还有大量的肠道微生物，它们受食物的影响也很大。不健康的食物不仅会影响人体自身代谢，还会影响肠道微生物的组成，破坏肠道微生物的平衡，影响人体心理和生理健康。而健康饮食，特别是富含膳食纤维、不饱和脂肪酸和生物活性物质的饮食能够促进肠道微生物的平衡，通过菌-肠-脑轴最终影响大脑的正常发育和工作。 这个研究结果表明， 通过饮食调理可能能够预防或减缓老年痴呆。 通过调整饮食能够帮助老年人改进大脑海马区的健康，降低随着年龄增长而出现的大脑萎缩，防止出现与大脑海马区相关的不良的健康隐患。最后，无论你多大岁数，建议大家注意自己的饮食，在食物选择上要注意营养均衡，选择较多的蔬菜和水果，尽量摄入富含膳食纤维以及发酵食物，减少红肉、烧烤、油大的，糖含量量高的食物以及含有乳化剂和人工甜味剂等加工食物。此外，尽量避免喝饮料，特别是碳酸饮料和添加剂较多的饮料。 “服务员，结账，我刚吃了牛排、烤猪排、冰激凌，还有，哦。。。。还有什么来着？” 参考文献：Jacka et al. BMC Medicine (2015) 13:215 DOI 10.1186/s12916-015-0461-x 原文：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4563885/pdf/12916_2015_Article_461.pdf

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缸中之脑

热度 33 tianrong1945 2015-10-29 07:54

7. 庄周梦蝶和缸中之脑 庄子（大约前 369 年 - 前 286 年），或称庄周，是中国古代著名哲学家、思想家、和文学家 ， 道家 学派的代表人物 。庄周善于用短小精干的寓言故事，轻灵飘渺、而又优美绝伦的文字来表达深刻的哲理。诸如庄周梦蝶、混沌开窍、庖丁解牛、惠施相梁、螳螂捕蝉等都是出色的例子，其中庄周梦蝶的故事（图 7-1a ）与我们这儿要介绍的悖论有关。 有一天庄子做梦，梦见自己变成了一只翩翩起舞快乐无比的蝴蝶，梦醒之后他发现自己仍然是僵卧在床的庄子。于是庄子提出一个发人深思的疑问：我到底是蝴蝶还是庄周呢？也许我本为蝴蝶，在梦中变成了庄周，但也可能我本为庄周，在梦中变成了蝴蝶。这两种情形哪一个是真实的？蝴蝶还是庄周？梦境还是现实？继而还可以扩展到思考生与死、物和我的微妙界限，我们真的能够区分它们吗？ 仅寥寥数言，庄子的描述惟妙惟肖、妙趣横生，因而常被文学家哲学家们引用。后人对这个短短的故事有各种不同的诠释，甚至在现代科学中也有一个绝妙的类比。 图 7-1 ：大脑的感觉真实吗？ 已经距离庄周的时代两千多年之后， 1981 年，美国哲学家希拉里·普特南（ Hilary Putnam ， 1926 年 - ）写了一本书：《理性，真理和历史》，书中叙述了一个被称之为“缸中之脑”的思想实验，与“庄周梦蝶”有异曲同工之妙，实验的大意如下。 从现代科学的角度，人所感知的一切都将经过神经系统传递到大脑。那么，有疯狂科学家便作如此设想：如果将一个人大脑皮层中接收到的所有信号，通过计算机和电子线路传送到另一个大脑，情形将会如何呢？这第二个大脑是放在一个装有营养液的缸中的，见图 7-1b 。 让我们将这个思想实验叙述得更为具体一些。 白天，一个人进行各种活动：划船、游泳、爬山、跑步、看电视、听音乐……。假设科学家将这十几小时大脑神经末梢接受到（及传出去）的信号全部记录下来并储存到计算机里。当然，实际上这是一个相当复杂的过程，大脑并非只是被动地接受信号，它还需要对不同的信号进行分析处理并发出反馈信息。但无论如何，这一切都是通过大脑自身以及神经末梢的输出输入来实现的，将来的科学技术水平有可能做到这点，无论何时才能实现都无所谓。就目前而言，这只是一个“思想实验”。 然后，夜晚到了，科学家将此人的大脑从头颅中取出，放入实验室的缸中。缸里装有营养液以维持大脑的生理活性。同时，科学家将原来储存的白天活动的全部信息通过人造的神经末梢传递到缸中的大脑。大脑反馈发出指令，计算机按照储存的程序给予回应。如此反复循环以致实现完成白天十几小时内大脑所经历的整个活动过程。 这颗“缸中之脑”，虽然已经和原来的身体完全不搭架，但是它却自以为有一个“形体”，它在进行跑步、游泳、划船等各种运动，感觉与白天一样。 我们进一步想象，这个过程可以每天夜以继日、日以继夜地重复下去。也就是说，让这颗“大脑”，白天活在人的头颅中，晚上“活”在实验室的缸中。 现在，疯子科学家（相信转世轮回的人恐怕会认为这个科学家一定是庄周转世的）提出一个和几千年前庄子提出的类似的问题：因为“颅中之脑”和“缸中之脑”的体验是一模一样的，所以，该大脑无法分清楚它是在缸中还是在颅中。从我们传统“实验者”的角度来看，颅中之脑认识的世界是“真实”的，缸中之脑认识的世界是虚幻的、模拟的、计算机制造出来的。然而，如果你从“大脑”的角度来思考的话：“两种情形既然一模一样，我怎么知道何时是现实，何时为虚拟呢？” 人类认识世界也就是靠着我们自己头颅中的这颗“大脑”，所以，上面的问题也可以这么问：我们大脑认识的世界是真实的吗？该不会是某个“疯子、恶魔”操纵的恶作剧吧？ 或许这个问题根本没有什么意义，既然我们无法判断我们的大脑是“颅中之脑”还是“缸中之脑”，即使有某个恶魔正在操纵着我们，那又何妨呢？我们照常快快乐乐地活着，早观沧海日出，晚看人间焰火，生活得五彩缤纷，其乐融融，就让魔鬼尽情“操纵”好了。只要虚幻一直持续，它和真实就没有什么区别！ 何为虚幻，何为真实？ “假作真时真亦假； 无为有处有还无”，《红楼梦》中曹雪芹以此对联来描述虚拟的太虚幻境。对做物理的人而言，又 不由得使人联想到量子力学的哥本哈根诠释。物理学家约翰·惠勒可算是哥本哈根学派的最后一位大师，他有一句名言：“任何一种基本量子现象只有在其被记录之后才是一种现象。”笔者当初乍一听此话觉得怪怪的，但越仔细推敲越觉得有道理。所有我们认为是客观存在的物体，山、水、太阳、月亮、房屋、树木，都不过是来自于大脑的感觉和意识。经典理论中，我们将人类所有正常大脑能得到的共同认识，总结抽象为“客观实体”。比如说，我们认为月亮是独立于意识而客观存在的，只不过是因为每个正常人（生物）都能看到它，宇航员还到了那儿，曾经站在它的表面挥动国旗。但是，务必提醒大家注意：这一切仍然难以“证明”月亮独立于意识而存在，因为实际上仍然是来自于意识，正如缸中之脑不能证明它体会到的“外部世界”的真实存在性一样。 但无论如何，尽管无法证明，人类仍然可以将这些日常生活中能得到的“共同”体验称之为“客观存在”，无伤大雅。因为它们是每个人（包括动物）的感官都能感觉到的东西。不过，人类总是会犯一个同样的错误：常常希望把自己在常识范围内总结的东西加以推广，推广到与他们的日常经验相违背，难以理解的领域，比如说极小的微观世界和极大的宇宙范围。人们往往会错误地以为被他们称为“客观存在”的东西在那些领域也“真的”客观存在，并且存在的形式也都“应该” 是他们所见过的模样。 但实际上，到了极其微小的量子世界，大多数人的感觉器官无法“感觉到”那些量子现象了，只有少数从事量子研究的物理学家们，从实验和理论中（最终也是来源于意识的）得出了一些与我们日常生活经验相悖的规律。但人们却仍然希望用他们的日常经验来“理解”和“诠释”这些现象，建立符合他们所能感受到的经验的理论。然而，对尺度完全不同的量子世界，这个要求难以实现，对极大的宇宙范围的研究也会有类似的问题。 我们人类是否永远不能越过自身的认知条件而最终无法妄言理解了 “客观世界”？即使存在一个“客观世界”，这个客观世界的样貌在不同的尺度也将有不同的可能性。人类的认知有局限，“人定胜天”可能只是人类自身的一厢情愿。 此文中的“大脑”分不清自己是在缸中还是在颅中。请大家看看下面这幅埃舍尔的画中的青年，他似乎也分不清自己是在“画廊里”，还是在自己正在欣赏的“图画中”。

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人们为何对爱因斯坦的大脑如此着迷

热度 18 SoSoliton 2015-4-22 09:28

1955 年 4 月 18 日凌晨 1 点 15 分， 76 岁的爱因斯坦离开人世。爱因斯坦生前有遗嘱：身体火化，骨灰撒在一个没有任何标记的地方（ an unmarked location ）。也就是说，爱因斯坦希望自己死后在人世间消失得无影无踪无声无息，既不要求一次性的发讣告、搞葬礼，更不希望永久性的修坟墓、立墓碑。爱因斯坦之所以这样做，据说并不是因为他老人家要体现高风亮节，更不是因为他有才就是任性，而是因为他老人家对“崇拜”恨之如骨。他作为世界上数一数二的顶尖科学家，首先有一种刻骨铭心的体会，那就是崇拜是科学的大敌，其次有一种深恶痛绝的憎恨，那就是崇拜不仅搞得被崇拜者很不舒服，更助长不公平的“恶习”。 爱因斯坦的遗愿能实现吗？《支离破碎：名人尸体的奇怪命运》（ Restin Pieces: The Curious Fates of Famous Corpses ）一书作者 Bess Lovejoy 讲了一个故事。 60 年前的一个人间四月天，发生了一起二十世纪最著名的盗窃事件，盗窃的目标不是一幅价值连城的名画或一颗闪闪发光的宝石，而是一堆粉红色皱巴巴的肉，那就是爱因斯坦的脑袋。“窃贼”先用一把骨头锯子锯开爱因斯坦的头盖，然后用一把凿子，撬出了世界上最著名的大脑，然后你懂的，与所有的“窃贼”一样，他把“赃物”捎回了家，藏在了自己的家里。 随后的故事众所周知，爱因斯坦至今仍身首阴阳两界：他的身子被火化了，骨灰倒是遵照他的遗愿撒在了特拉华河上的一个秘密地点，但他的大脑却留在了人世间，被解剖，被研究，被放在医学博物馆展出。从身子比例看，爱因斯坦的遗愿绝大部分算是实现了，但他如果在天有灵，估计对自己大脑的这种命运绝对不会感到满意。 那个“窃贼”名叫托马斯哈维（ Thomas Harvey ），是普林斯顿医院的病理学家，他负责解剖爱因斯坦——找出了爱因斯坦的死因是主动脉破裂。哈维摘下爱因斯坦的脑袋并据为已有，这种行为被定性为“窃”，可能是因为没有得到爱因斯坦及其家人的许可，而事实上的确如此，否则爱因斯坦的儿子在获悉父亲的脑袋被摘并被私自保留后就不会震怒了。 哈维对自己的所作所为作了很多辩解，那理由听起来感觉就像孔乙己的名言“窃书不算偷”：首先，“窃”的动机是高尚的——希望可以用爱因斯坦的脑袋解开一些宇宙中最神秘的奥密（ unlock some of the most mysterious secrets in the universe ）；其次，这么做并非完全非同寻常——那时医院经常在没有得到死者或其家属明确许可的情况下移除有趣或不寻常的器官作研究；最后，正如哈维经常挂在嘴边的，爱因斯坦的家人是给了解剖许可的——但即便如此，人家也并没有许可你摘掉脑袋并据为已有呀。听听哈维如何狡辩——而在作尸体解剖检查时大脑往往要被移除的。 明眼人一看，哈维显然是在踏床啮鼻，强词夺理。爱因斯坦的家人除了无可奈何，唯有提点要求：严格限制爱因斯坦的大脑只能用于科学研究，且研究结果只能发表在有品位的学术期刊上。 哈维本人并不是出色的脑科学家，尤其不是神经病专家，所以他摘下并保留爱因斯坦大脑的“高尚动机”不足为信，他应该把爱因斯坦的大脑奉献给脑科学家或专业的脑科研机构才算合情合理。但哈维辩解说，在与爱因斯坦家人争吵后，他不敢把大脑切片给其他科学家。就这样，爱因斯坦的大脑一直躺在哈维的房间里，在哈维莫名其妙遭解雇后，又被用一种叫做珂珞酊的类似塑料的材料包着，并被分成 1000 多片和块（ divided into more than 1,000 slices and chunks ），陪伴哈维浪迹天涯，从新泽西到堪萨斯，然后到密苏里，再回到新泽西。 哈维对爱因斯坦的大脑窃了又切，如果不算“窃”，只能用“切”——痴迷般的情真意“切”——来解释了。种种迹象表明，对爱因斯坦大脑痴迷的远不止哈维一个人，这从哈维一直遭到外界压力，逼迫他交出爱因斯坦大脑可见一斑。哈维迫于压力后来陆续捐出了一些爱因斯坦大脑的切片或切块，这才导致了时至今日仍不断有研究爱因斯坦大脑的成果报道。这些报道，几乎每一个都引起科学家和普通大众的强烈关注，这也一定程度反映出人们对爱因斯坦大脑的痴迷程度。 或许，比爱因斯坦大脑更值得探讨的问题是人们为什么对爱因斯坦大脑如此着迷。现在看来，原因是多方面的，但总体可归结于科学与非科学上的。非科学上的原因，说白了还是景仰或崇拜。 Lovejoy 认为，人们对名人的崇拜有点类似于宗教信仰，认为圣人身体的一部分，如手指、脚趾等不仅会深深地影响信徒，而且如果拥有它们还可与圣人“交流”；此外，名人通常是一个群体或社会的灵魂人物，他们就像校园红人（ Big Men on Campus ）或部落首领，是永远值得谈论的人，并不因为死亡而终结。爱因斯坦算得上名人中的名人、大牛中的大牛，他的大脑尤其堪称“最强大脑”，所以人们痴迷爱因斯坦的大脑就不足为怪了。值得一提的是，爱因斯坦曾经认为科学已经成为二十世纪的宗教，而他有时开玩笑说他自己就是第一个犹太圣人。从这个角度看，爱因斯坦的大脑被窃了又切，即使有违他的愿望而令他不开心，他也应该想得通。 科学上的原因正如科学问题一样是复杂的，有些正如哈维的言行所显示的，科研只是幌子；有些尽管不排除企图想观察、了解并最终控制人类大脑的工作方式，但其中很难说没有夹杂景仰或崇拜的成份。纯粹从科学研究看，爱因斯坦的大脑应该不会比其他常人的大脑更有价值，更何况活体的大脑是非常复杂的（有人说是宇宙中最复杂的对象），而死亡的大脑，不管如何保存完好，与活人的大脑也非常不同。第一个研究爱因斯坦大脑的成果在爱因斯坦去世 30 年后的 1985 年面世，迄今已有不少研究成果报道，这些成果之间既有差异，也有矛盾，更有争议，例如，之前有报道称爱因斯坦的大脑有一些极其罕见的结构，而 最新报道 说“没发现与常人有很大差异”。 美国纽约佩斯大学的心理学家海因斯认为，研究爱因斯坦大脑的科学家们都陷入了一个怪圈——非要找出不一样来证明自己的结论。这也难怪，爱因斯坦能琢磨出那么深奥的全世界没几个人能理解的东西来，照理必然有一颗不一样的大脑。痴迷爱因斯坦大脑的科学家们还有一个动机也是昭然若揭的，那就是，通过研究爱因斯坦那颗典型的物理脑袋，迎合世人的好奇：究竟什么样的脑袋最会搞物理，什么样的脑袋语言很一般（ 科学网最近对爱因斯坦的一封信莫衷一是，急需这方面依据 ），什么样的脑袋小提琴充其量拉到业余水平，等等。不过，即使把这些问题搞清楚了，也还存在一个难解的先有鸡还是先有蛋的问题：爱因斯坦究竟是因为有一颗不一样的脑袋才成为伟大的科学家，还是因为成了伟大的科学家才有了现在所看到的不一样的大脑？ 爱因斯坦曾多次对赞扬他的成就的朋友说：“我完全知道我没有什么特殊的才能。兴趣、专一、顽强工作，以及自我批评使我达到我想要达到的理想境界。”科学如果真的证明了爱因斯坦因为拥有“最强大脑”所以才做出了他的成就，那么我们究竟是信科学还是听爱因斯坦的“忽悠”呢？如果信科学，我等从事科学研究的家伙最好趁早给自己的大脑做个影像，看看自己是不是那块料。如果不是那块料，那就趁早收摊；如果还行，那就要警惕爱因斯坦这样的“天才”的“忽悠”了，科学研究哪需要什么兴趣、专一、顽强工作和自我批评，一颗对路的脑袋足矣！ （发表于《科技生活》周刊 2015 年4 月27 日 总第3527 期 ； 《齐鲁晚报》 2015 年5 月13 日 第B05 版 ） 参考： 维基百科： 阿尔伯特·爱因斯坦的大脑 Bess Lovejoy: Einstein’s Brain Heist 百度 “ 爱因斯坦的大脑 ”

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为什么我们饿不瘦自己

热度 17 irisamor 2015-3-24 18:35

【良心剧透】 想靠节食瘦下去？当心饿胖了自己。 (图片来源： 可可亚的图文志 ) “少吃点”大概是有史以来最流行的减肥方案了，应该没有之一。“迈开腿”太累，“管住嘴”貌似简单些，只需要对自己残忍一点。况且这个方案所依据的理论逻辑无死角——只要吸收的热量小于消耗的热量，收入小于支出，减肥就只是个时间问题而已。运动少、消耗少，没关系，吃的更少就可以了。是不是太简单了啊亲？果真如此，满大街划过的早只剩下一道道闪电了，哪里还有胖子？事情的真相才总是冷艳又骨感。想靠节食瘦下去的你，当心饿胖了自己。 节食这件事情，可不是咬紧牙关对自己狠点那么简单。你当然可以对自己各种残忍，但是，控制身体对热量的“收入”和“支出”这件事，不是由你控制的，而是你的大脑。我们还都生活在水里的时候，大脑就开始陪伴我们一起玩耍了。人的精力总是有限的，要吃火锅要唱歌，于是在上亿年共同玩耍的过程当中，我们把越来越多日常琐碎的事情都放心的交给了大脑去打理，比如喘气，比如提醒小主您再不用膳恐怕就不需要再用膳了，再比如，我们的体重。 简单说，经过千百万年的工作积累，我们的体重“该”有多重这件事基本上已经不是我们自己能做主的了。说的再准确一些，我们的体重能有多“轻”这件事，已经不是我们自己能做主的了。大脑自从接手打理体重这份工作之后，就一直遇到一个让他很头疼的问题：饭总不够吃，小主们一不小心就被饿死了。于是在一次次的失败挫折当中大脑不断积累经验，苦心钻研，终于悟出了体重管理工作的指导原则 (1) ：维稳压倒一切！不能太瘦，瘦了挨不过饥荒；也不能太胖，胖了怕跑不过狮子。大脑在我们成长的过程中踏实调研，全面总结，结合代代相传的经验，亲自确定这个“不胖不瘦刚刚好”的体重范围，然后启动一整套自主研发的高科技装备 (2) 来维持我们的体重。大脑认定的这个“刚刚好”的范围因人而异，总体来讲，大约就是我们平常体重上下波动几斤的样子，不会超过平常体重的 10% (3) 。也就是说，你可以少吃一点，让体重降那么个把斤的。你也可以一直少吃一点，让体重一直降那么个把斤的。但是，如果你超出了大脑给你划定的范围，哼哼，接招吧。 先感受一下大脑的硬功夫，开源节流。当你把体重饿到逼近大脑允许的下限值时，你的身体就“不需要”再吃原来那么多了。原来得吃两碗饭才能做完的事情现在可能一碗饭就够了 (4) ，同时，原来三顿饭才能吃够一天需要的热量，现在可能两顿饭就够了 (5) 。这件乍一看好像还挺乐观的事情有什么杀伤力呢？你需要比饿瘦的时候对自己更残忍才有可能保持瘦下去（不是变得更瘦，是保持饿瘦的效果）。科学家们通过试验测试了这个招数的杀伤力。他们在试验中残忍的通过饮食控制各种小动物和人类志愿者的体重，先喂肥他们，再饿瘦他们，在这个过程中引诱大脑出手，然后观察中招前后的变化。粗略来说，假设一个平均体重的妹子辛辛苦苦饿瘦自己之后中了这招，想要保持之前饿瘦的战果，她每天都得比饿瘦自己的时候再少吃一袋薯片，或者两三个肯德基辣鸡翅，或者两三瓶啤酒才有可能成功 (6) ，每天，直到放弃。否则？当然是没有少吃的那部分化作肉肉找回家喽。出招的整个过程中，大脑当然不会让你察觉到一丝一毫的变化。更厉害的是，这招是童叟无欺的无差别乱打，不管是是你胖是瘦，男女老幼，只要中招，一个下场。江湖也有传说，打胖子打得更狠一些 。 怎么你说你是个任性的胖子，就是对自己够残忍？幼稚。再感受一下大脑的软刀子，专制任性。请注意，刚才说了半天，不需要吃原来那么多的是你的“身体”，不是你。相反，在大脑强大的“宣传”攻势下，你比原来饿得更快，饿得更猛烈，饿得更凶残了，尤其是饥饿的妹子们 。因为饿，你变得更加焦躁不安，百爪儿挠心，对食物的感知能力比原来更加敏锐了 ；因为饿，舌尖上的记忆一个一个变得更加鲜活起来 ；因为饿，甜滋滋、油腻腻的东西开始让你浮想联翩 ，就连原来不喜欢吃的东西也开始变得可爱了 ；因为饿，你食欲大增，胃口大开，除了诱惑可以拒绝一切。从一元换大杯到自助随便吃，崩塌分分钟开始，你却压根不会意识到任何“危险”的存在 ……这一切，都在大脑默默的掌控之中。 面对这么一位战斗力爆表的对手，你还任性得起来么？无数先烈与大脑长期的斗争经验告诉我们，顽抗到底是没有用的。不管你怎么任性，只需要一年左右的时间，大约 50%饿掉的肉肉就会重新再长回来 ，2-5年之后之前的战果就已经所剩无几了 ，甚至有一半左右的人会比5年前开始减肥的时候更胖 。换句话说，想靠节食减肥的你，很有可能最后饿胖了自己。 大脑这么冷酷无情当然不是因为他不解风情把握不住时尚的潮流，实在是因为我们生活的环境太艰辛了。在几百万的漫长进化过程当中，一次又一次地看着你被活活饿死却无能为力，这让大脑非常的失落与自责，所以才会对饥饿这件事情这么敏感。还不都是为了你好。 看到这儿你可能会问：骗子，你刚才说的是维稳！大脑那么厉害怎么没见我吃多长肉的时候他把我拽回来？嗯……这件事情，其实，怪我们自己。对咱们大多数人来说，彻底的衣食无忧也就是最近一两百年的、甚至几十年的事情。现在我们知道吃不完的东西可以放在冰箱里留着明天再吃，但是在这之前那段相当长的忍饥挨饿的日子里，尽可能吃掉多余的食物把它们变成脂肪贴在身上才是更加保险的粮食安全策略。对人类是这样，对动物也是这样。但是小动物们多件事情需要担心，吃得太胖就很可能就会变成脂肪贴在别人的肚子上了 。咱们人类可就不一样了，枪拳棍棒丈八矛，斧钺勾叉青龙刀，一十八般兵器七十二路绝学，加上烟花爆竹连年兽都不怕，还担心这些小野味儿么？太久没有天敌的幸福生活不但让大脑慢慢生疏了控制我们体重上限的手艺，甚至产生了“你们人类明明是越胖越好嘛”的奇怪想法 (7) 。所以，残酷的现实就是，前面提到的那个“不胖不瘦刚刚好”的范围，是会随着体重的稳定升高而不断升高的——在大脑的高压恐怖下，你很难坚持饿瘦自己，但是可以不断吃胖自己。更残酷的是，我们现在生活的环境，不论是随处有方便吃的餐饮服务，还是白天坐晚上卧的生活习惯，都是分分钟崩坏你节食战果，增加你脂肪储备的幸福天堂 。当然，大脑们是很开心的。再也不用担心你被饿死了。 【注】 1) 大脑时刻监控调节着我们体内的能量平衡（ Energy Homeostasis），也就是我们通常想要减肥的时候所说的能量的摄入量与消耗量之间的平衡。但是大脑的目的与我们想减肥的目的相反，是通过对身体各器官的摄入量和消耗量的调节，把体重和体内的脂肪组织维持在一个相对稳定的范围内。这套系统7x24小时的运转着，所以，对我们大多数人来说，体重是相对稳定的。也因为我们的体重莫名的稳定（尤其是减不下去），科学家们才针对体内的能量平衡控制机制做了大量的研究工作 。 2) 下丘脑是大脑用来调节机体能量内稳恒状态的核心器官 。人类的下丘脑大约有杏仁那么大，藏在大脑的下部，脑干上方，个头虽小，却是负责调节我们内脏和内分泌活动的高级神经中枢。上个世纪中叶，科学家们发现下丘脑是从生理上控制食欲、饥饿感以及能量平衡的核心器官 。但是，下丘脑可不是一个人在战斗。很快，科学家们发现大脑不仅仅是靠直接调节能量平衡来阻止节食的，大脑中也不仅仅只有下丘脑这个神经中枢参与了抵抗节食的行动。跟下丘脑并肩作战的还有会影响感官（视觉、嗅觉、味觉），甚至情感（喜欢、渴望、想象力、记忆力）的神经系统 。当我们通过节食减肥，并试图保持战果的时候，大脑中的这些小伙伴们就会使出浑身解数，软硬兼施，破坏我们的减肥成果。 3) 关于这个 “刚刚好”的范围到底是多少，科学家们提出了很多理论想要找到确切的答案，不过到现在也还是个让人头疼的问题。你可能听说过设定点理论（SetPoint）。没错，这是科学家发现人们的体重特别稳定之后提出的第一个理论 。但是很快就遇到问题了。设定点理论可以解释为什么我们瘦不下去，却解释不了我们为什么能一直胖下去。于是之后又有很多新的理论对设定点进行了修正和补充，并且把环境因素与基因的差异也考虑了进来 。但是这些新的理论都是为了找出为什么我们能一直胖下去的原因与应对策略。关于为什么我们饿不瘦自己，科学家们经过无数次的试验早就基本达成共识了。所以，很遗憾，想靠饿减肥，真的很难。 4) 饿瘦的时候，大脑会发出指令提高肌肉的做功效率。效率提高了，维持日常活动消耗的能量就减少了，节省下来的部分就会变成脂肪被储存起来 。 5) 饿瘦的时候，大脑也会发出指令提高身体对热量的吸收效率，同时提高热量到脂肪的转换效率。这样即使我们吃得比原来少了，仍然可能胖的反而比原来更快 。 6) 很多科学家都通过试验测量了大脑对体内能量平衡的调节能力。总体来说，通过节食减肥超过正常体重 10%的人平均每天比正常需要少消耗300-400千卡的热量 。比如哥伦比亚大学的Leibel教授，他在一次研究中残忍地通过饮食控制了一群志愿者的体重（有胖子，也有从没胖过的人），先喂肥他们，再饿瘦他们 。在这个过程中，Leibel教授发现当体重通过节食减轻10%或以上的时候，胖子们的日平均能耗减少了3-13千卡/公斤瘦体重（瘦体重就是除去脂肪组织之后的体重），从没胖过的测试对象的日平均能耗也降低了3-9千卡/公斤瘦体重。这是个什么概念呢？根据咱们2010年的国民体质监测公报，中国成年女性的平均体重是60公斤左右。成年女性的体脂正常体脂含量大约是25%。也就是说，假如一个平均体重的妹子辛辛苦苦把自己饿到了54公斤，大脑会强行让她每天少消耗130-580千卡的热量。把这些热量换算成常见的食品差不多就是文章里那些个例子啦。 7) 在长期的进化过程中，这种人类独有的生存选择压力（长期处于饥荒环境中，但是没有天敌的压力）让我们的身体更倾向于保留利于储存热量的基因，以及利于防止饥饿的调节机制 。比如你可能听说过“瘦素”（Leptin）这个东西，它是大脑专门用来监控体重和脂肪储备的信息素，也是被研究最多的信息素之一 。瘦素本身确实可以抑制食欲、增加能量消耗、抑制脂肪的合成来防止发胖（所以叫瘦素）。但是，在咱们人类身上，瘦素只有在低水平状态的时候才会发挥强大的调节作用，恢复到正常水平之后就没有什么更明显的效果了 。换句话说，经过长期的进化选择，我们的瘦素现在只关心你会不会饿瘦了。至于会不会变成胖子，它不感兴趣。顺便说一下，你知道瘦素是谁发给大脑的信息吗？脂肪！知道了吧，裁判员和运动员是一伙儿的。你还想轻松能赢？ 【参考文献】 Speakman, J.R., Levitsky, D. A., Allison, D. B., Bray, M. S., de Castro, J. M., Clegg, D.J., et al. Set points, settling points and some alternative models: theoreticaloptions to understand how genes and environments combine to regulate bodyadiposity. Disease Models Mechanisms. 2011,4:733-45. Schwartz, M. W., Woods, S. C., Porte,D., Seeley, R. J., Baskin, D. G. Central nervous system control of food intake.Nature. 2000,404:661-71. Friedman, J. M., Halaas, J. L. Leptinand the regulation of body weight in mammals. Nature. 1998,395:763-70. Berthoud, H. R. Multiple neural systemscontrolling food intake and body weight. Neuroscience and BiobehavioralReviews. 2002,26:393-428. Grill, H. J., Kaplan, J. M. Theneuroanatomical axis for control of energy balance. Front. Neuroendocrinol.2002,23:2-40. Mrosovsky, N., Powley, T. L. SET POINTSFOR BODY-WEIGHT AND FAT. Behavioral Biology. 1977,20:205-23. de Castro, J. M. The control of foodintake of free-living humans: Putting the pieces back together. 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你的大脑是用什么基本原理自动编程的？

热度 1 wengjuyang 2015-3-10 22:34

以下文字只是草稿（版本 4.3 ），征求你的评论和反馈，以求对每个人都有用，不论你是否会给计算机编程！ ==== 回顾历史，公众对科学的接受步伐总是缓慢的。譬如，查尔斯·达尔文因为顾忌公众的反映等待了大约 20年（从十九世纪30年代到1858年）才发表了他的进化论。直到20年以后（十九世纪70年代）科学界和一般公众的许多人才接受了进化是一个事实。当然，关于进化的争论至今还在持续着。 是不是公众对科学的接受在现代就加快了？不一定如此，虽然我们有了更良好和更快捷的通讯方法。其主要原因还是没有变化，而且是更加剧了 —— 余下了的未解决的科学问题是更复杂而且所需要的知识超出了任何一个人的现有知识范围。 举例来说，脑的类网络计算——联接主义计算——已长期地被工业界质疑和忽略了。深度卷积网至少在 1980年就被提出了。深度卷积网中的最大汇集方法在1992年就已被发表。但是，苹果、百度、谷歌、微软、三星和其它主要相关公司直到2012年后才显示相当兴趣。这是一个约20年的延迟。以上提到的两项技术并不是很难理解。然而，这两项突然火起来了的技术已经被发现了的更根本更有效的脑工作原理证明是已经落后了。此文直观地解释六个脑工作原理。 工业界和学术界的兴趣对两件事的结合很 热心——容易理解的测试和有哪个主要公司在参于。工业界读到了这样的声明：“简单地等到更快的图像处理卡和更大的数据集，我们的结果就会被改进了” ( Krizhevsky et al. NIPS 2012 )。可是，近来被揭示的脑原理已经告诉我们，这些测试的方法只能带来的改进会消失，不会趋于像似人类那样的零误差率，不管 摩尔定律还可以持续多久，也无论在训练数据集合内加了多少静态图像。为什么？ 这是因为这样的静态训练集 阻碍 参加者考虑自主目标分割的问题。 人类婴儿脑子里的神经元是通过婴儿与实际物理世界的交互来学习目标分割的。 是不是我们的工业界和公众再需要一个 20年？或更久？ 在另一方面，神经科学领域和神经心理学领域已经通过提供实验数据而取得了很多进展 (如， Felleman Van Essen, Cerebral Cortex 1991 )。然而，众所周知，这些领域是数据多但理论弱。这些领域里研究者们只使用局部工具（如吸子模型),所以被脑的丰富现象(如线路和行为)所 压倒。 他们缺乏计算机科学的整体性的自动机理论的指导。其部分原因是过去的自动机的网络模型不是自然地涌现的。举例说，神经元的多选择性（ 如 , X. -J.Wang et al. Nature 2013 ) 过去分析得很少但被广泛地观察到。但这 神经元的多选择性 已经被在发育网内的图灵机在理论上完备地解释了。这种新的图灵机中 神经元的 多 选择性是由涌现了的漂亮的线路造成的，但每个神经元还是用一个它的高维而动态的输入空间里的简单的内积相似性。 2011年10月一位很受人尊敬的多学科教授慈善地写道：“我告诫这些研究生，他们能从事脑的研究而干好科学。或者从事机器人的研究而干好工程。然而，如果他们试图同时两项都从事，其结果必然既不是好科学也不是好工程。”工业界和公众需要多久才能接受这个对脑的悲观看法在当时就已经不再正确了呢？ 已经被揭示的脑原理可能给多个方面带来一系列根本的变化，包括人类生活的方法，国家和团体的组织方法，我们的工业，我们的经济，以及人类是如何互相对待的。 已知的人脑的原理告诉我们， 任何人的大脑，无论他的教育和经验如何，是根本性地短视的。在空间和时间上都是如此。 海特（ J. Haidt ） 教授在他的专著《 自以为是的心灵: 为什么政治和宗教分裂好人群 》对这种短视有很好的证明，虽然这种证明不是通过脑计算的语言。 用脑计算的语言来讲，你的脑子里的精准的线路是漂亮地自主地连接成的。怎样连接由你的实时经验来决定，而基因组只是起一个调理的作用。脑抽象所需要的各种不变性也是主要地取决于实时经验。血清素（譬如由威胁产生）， 多巴胺( 譬如由赞扬产生 ) 和其它神经递质快速地加偏向于这些线路，而使更长期的想法在竞争中失去发放的机会。并且这些偏向有长期作用。所以，你犯了长期性的错误但你还是感到你是对的。每个人都是如此。由于经历的不同，短视的内容会不同。 从传统的观点出发，许多领域的专家认为计算机和脑好像用了很不同的原理。 已用数学证明了的在发育网内自然地涌现的图林机（ J. Weng ，“ 脑作为一个涌现有限自动机：一个理论和三个定理 ” IJIS , 2015）应该改变我们的直觉。这新结果提出了以下六个脑原理： 1、发育程序（类似基因组，非指定任务）调理一个非指定任务的 “ 脑 ” 网络 ---发育网---的发育（终身学习）。原则上，发育网是通用的，具备学习任何任务的能力，只要肢体干得了。 2、大脑中的图像是自然感知到的由很多物体混合在一起的杂乱场景。在典型的机器训练中（譬如， Krizhevsky et al. NIPS2012 ），每个训练图像有一个划分边框框出要学习的物体。而一个人类孩子不是这样。发育网自己学习物体分割。 3、大脑的肌肉具有很多子区域，每个子区域或代表陈述性知识（抽象概念，如位置、类型、大小等），或代表非陈述性知识（如驾驶汽车或骑自行车）。 4、在物理世界的每个脑至少是一个在发育网里的超图灵机。在这个网里的每个区域(不是静止存在的，见 M. Sur et al. Nature 2000 和 P. Voss, Frontiers in Psychology 2013 )使用一个统一的区域函数。这个区域函数是非线性的，但不会出现局部极小，和工程的直观相反。 5、脑的发育网的学习是增量式的 —— 即每个时刻采用一个“感知 -运动 ” 模板对来更新 “ 大脑 ” ，随后立即将其丢弃。换言之，真正的大脑只有一对立体视网膜，不能储存一对以上的图像。 6、脑的发育网总是最优的 —— 每个网络更新计算 “ 大脑 ” 的最大似然估计，基于有限的计算资源及出生后至今的有限学习经历这两个条件。 脑的逻辑完备性（部分，不是全部）可以从在发育网里的通用图灵机来理解。 通用图灵机在原则上类似于我们的现代计算机。这个自动机脑模型指出每个大脑都是一个自动机，但是又区别于传统的符号自动机，因为自动机脑模型实现自我编程 —— 即涌现。传统的图灵机都无法自己编程，但是脑图灵机可以。 自动机脑模型已经预测了脑线路动态地、精确地记录来自经验的统计量。这和神经解剖学实验大致一致（见 Felleman Van Essen, Cerebral Cortex ,1991 ）。作为特例，该模型预测了“ ’ 人 ’ 和 ’ 车辆 ’ 之间的注意转移会极大地改变所有分类在大脑中的表达 ” （ J. Gallant et al. Nature Neuroscience , 2013 ），并且人类的注意力 “ 会调节其内侧颞叶中神经元的活动 ” （ C.Koch et al. Nature , 2010 ）。关于位置细胞的工作获得了 2014年诺贝尔生理学和医学奖。该工作暗指神经元只对自下而上的信息（位置）进行编码。自动机脑模型对该观点提出了挑战：神经元对自下而上的内容（譬如位置）和自上而下的内容（譬如目的）均进行编码，正如 Koch et al. 和 Gallant et al. 所报道的那样。 遗憾 的是，自动机脑模型意味着所有的神经科学家和神经网络研究人员们在没有得到严格的自动机理论训练时，是无法理解他们所研究的脑的。例如，传统的神经系统模型和传统的神经网络专注于对模式的识别，但却不具备一个接地符号系统应该具备的功能（ 如 “ 规则式地组合和再组合 ,” StevanHarnad, Physica D, 1990 ）。自动机理论就具备这样的功能。该新观点是否让我们的学生和研究人员们感到震惊，还是可以指引他们把时间花在更加有意义的事件上？ 理解脑自动机可以帮助我们找到许多重要问题的答案，其中一些将在下面列出。 自动机脑模型预言：任何大脑中都没有绝对的对或错，但其环境经验会对大脑进行连接和再连接。我们在此仅仅提出问题，并不给出是或者否的答案。 我们的工业界和公众如何才能意识到理解大脑的大门已经向其敞开？人们如何才能看到这带给他们的经济前景？ 我们的教育系统应该如何进行改革来迎接新的脑时代？我们的政府是否对该来自自然的现代召唤做出了迅速并正确的回应？ 我们年轻的一代面对展现在他们眼前的此次机遇应该如何行动？当前狭义的学位对其职业生涯真的足够吗？ 每个人应该如何好好利用有关其自身大脑的新知识，从而使其职业生涯更加成功呢？这包括政治家、官员、教育者、律师、企业家、医师、技术员、艺术家、工人、司机、和其他任何脑力和体力工作者。 无论他们身处世界的那个角落和干什么。我们每个人都受同样的脑原理支配。每个人的大脑自动编程。

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解密大脑编程

benlion 2015-2-12 18:34

- 生物计算学（ biocomputation ） 万物皆计算（ every thing is computation ） - BJ.Zeng 1999 年在德国正式建立的“生物系统网络”网站，取名为“ genbrain ”就是揭示基因网络、细胞网络和神经网络的“ genomic intelligence ”为系统生物科学与工程的发展目标。 地球生命的起源，首先是生物化学的分子起源和进化，而后，组装成为生物的基本单元 - 细胞，细胞的基因组进化和程序化表达，分子网络和细胞网络的发生动力学，构成生物进化与发育、突变与病理的机理，以及工程与人工细胞的设计原理。 从原核细胞的环状基因组到真核细胞的染色体起源，而后，真核多细胞生物的植物维管束开环和动物血液循环的闭环结构。从无脊椎到脊椎动物，神经 - 内分泌和免疫网络的发育，从神经元、脑的神经网络，而到人类的意识起源 – 心身 2 元体的行为，导致了文明的起源与发展。 因而，脑的神经网络建构和基因组的程序编制，将成为未来生物科学与人工科学的核心，也就是揭示生物系统机理和开发人工生物系统 – 工程生物体和智能机器人。 - （伊甸园） -

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冥想的神奇作用被证实

热度 3 chrujun 2014-12-6 22:10

一项15年的研究表明，冥想可以让大脑的结构和功能发生变化。长期修炼冥想会导致大脑前叶和脑岛体积增大约10%；同时冥想者的注意力更集中，更能够释放压力。严格的科学证据证明，冥想对提高人的生活质量（精神和体质）很有帮助，降低了人体细胞的老化进程，可以延年益寿。 详情请参考 Matthieu Ricard, Antoine Lutz and Richard J. Davidson，Mind of the Meditator，Scientific American, November 2014 Volume 311, Number 5, p38-p45. 科学家正在测试冥想者（上图），冥想者大脑增加区域（下图）。全部图片来自《科学美国人》。

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修补大脑和提升脑力.doc

jackiekeyi 2014-12-1 08:55

修补大脑和提升脑力 Future technologies could enhance your cognitive abilities 常炯编译 用一个小器件改善你的思维能力 人不喝咖啡，马上会寻找其它新的提神物质。科学家开发的大脑修补新技术，不仅让人大脑更敏捷，而且彻底改变人的思维、感受和行为方式。这种新装置未来可促进人的思维和提高人的各方面能力，并有可能消除消极不良行为。 神经科学家已经证明，大脑用电脉冲刺激能提高学习效果。英国牛津大学和奥地利的因斯布鲁克医科大学组成的科研团队，2013年就发现用微弱的电脉冲刺激大脑区域可提高数学运算技能。 科学家们用五天时间对25名学生进行了测试。这些学生用同样时间复习一组计算习题，其中有13名学生在大脑前额叶背外侧皮层（有关数学运算能力的大脑区域）受电脉冲20分钟刺激。测试发现，接受刺激的学生数学解题能力和速度大大好于其他学生。 这次测试规模虽然不大，但它是大量研究后发现的成果－电刺激能改善各方面认知能力。其它研究也表明，类似技术亦可增进创造力、改善注意力和帮助人们更快掌握语言。 这种技术还可扩大人的知识储存能力和回复消失的记忆。美国南加州大学研究人员给啮齿动物大脑嵌入神经植片后发现，这些动物长期记忆得到提高。用类似方法既能改善人的记忆能力，还能挽救大脑失调日益加重的病人。 科学美国人希望今天的科幻设计将成为明天的现实。

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人什么时候成为万物之灵？——讲座分享

热度 3 verazhbj 2014-11-7 23:00

昨天，听了台湾中央研究院王道远教授的讲座：“人什么时候成为万物之灵？”很多知识非常新颖，忍不住要分享出来。 记得比较凌乱，按点说吧，不系统。 1、人类学anthropology = science of man，是通识教育的一门课程，但是在国内研究的人不多，中山大学比较好。有三个相关学科：1）生物人类学，主要研究人的演化；2）考古学：提供证据；3）社会/文化人类学：研究人的多样性； 2、18世纪是一个重要的世纪，发生了很多大事，工业革命、法国大革命、美国建国，等等。 此时，出现了“人类自然史”的概念，提出人是自然界的一部分，属于灵长类，打破了传统西方观念中认为“人具有神性，不属于自然界”的观念。 早在1863年，比较解剖学家赫胥黎（1825—1895）就发表了《人类在自然界的位置》，指出猿类的解剖构造，与人类比较相似，与猴类的差异较大。所以人不是猴子变的。 3、科学插图在国外是一门专业，毕业后可获得硕士学位，科学插图上的每一笔都是有根据的。《侏罗纪公园》中的恐龙画成那个样子，包括皮肤，都是因为有化石作为考古证据画出来的，而人类的祖先的皮肤化石还没有发现，所以不知道祖先批复是什么样，所以看到现在祖先的插图，皮肤的样子是想象的。 4、人成为万物之灵的基础是发达的大脑，人脑的结构异常特殊，非常坚固，我们对人脑的认识来自于18世纪末现代神经了学的诞生。现代科学发现，大脑皮层可见的部分都与语言相关，所以可以认为人的大脑是一个语言器官。 其它的动物只能呼叫，其控制中枢不在大脑皮层，呼叫表达的是内心的感受。 而人可以说话，其控制中枢在大脑皮层，不仅能表达内心的感受，还能进行逻辑推理，也可以想象。 5、人类的语言交流除了口头表达外，最重要的是文字，这是一套符号系统，具有生生不息，推陈出新的特性，使用符号系统需要强大的脑力。 人类大脑的想象力证据：浮士德中：All that is transitory is only a symbol。（刹那即永恒。） 人类可以反思，REFLEXION，这是一种客观的批判。这种能力之高，从人类发展史上可见一斑：人类最早出现于600万年前，人脑发育到具有现代人的容量是在260万年前，现代行为模式的出现却仅仅在4万年前。 人脑只有在极特殊的情境中才能产生智慧，这是什么情景呢？是文字吗？早在5300年前，两河流域就出现了具有记帐功能的文字，但是5000年前，才出现了叙事文字，西方是《荷马史诗》，东方是《诗经》，而文学史的起点是3000年前。 6、那么，什么是万物之灵？ 万物之灵：不仅具有改变自己的能力，还能毁灭自己。如何毁灭？比如自杀，只有人才能自杀。 人为什么能够自杀？——逻辑推演力，即理性思考，或理性批判。 这需要抽象思维和复杂性思考。复杂性思考需要：sustained, consistent, systematic，具有代表性的就是欧几里德的《几何学》，尽管普通人觉得很无聊，甚至无用，但是确实具有重大意义。学校教育就是有系统地传授储存在文字中的知识，这是开发脑力的唯一途径，文字——文明——教育。 以上是王教授的主要讲授，让我惊讶于人类学居然能研究这么广泛而深刻的东西，而我上大学的时候居然没有系统学习过，这是大学通识教育的缺失！中科院能开设这样的课程，真的很好！ 作为人类的一员，听过这样的课，也让我对大自然有了更多的敬畏，同时也对人类具有的超凡能力崇拜和自豪——原来我们这么强！

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[转载]当你学不进去的时候，试试“普瑞马法则”

proWang 2014-11-7 17:39

摘要 : 当你觉得生活充满惰性，学习充满困难，不妨了解一下大脑是怎么想的，用“普瑞马法则”来处理问题。 普瑞马法则 一般在学习和生活中，我们都可能有这样的经验，就是当说想要做某件事情的时候，但过了好久发现还是没有 ... 当你觉得生活充满惰性，学习充满困难，不妨了解一下大脑是怎么想的，用“普瑞马法则”来处理问题。 普瑞马法则 一般在学习和生活中，我们都可能有这样的经验，就是当说想要做某件事情的时候，但过了好久发现还是没有做；或者觉得有力气使不出来；或者总觉得生活是灰色和抑郁的，等等。这类情况反映在生活中，就是生活好像总是被一种惰性缠绕，知道那不好，但又不知道从何处入手来改变。 以心理学操作性反射的原则为基础，对于人类的行为方式进行观察后，心理学家提出这样一种改进方式，以纠正惰性生活方式，并由这种惰性生活方式的结束而带来整个人生的良性改变。这也叫普瑞马法则。 你如果有兴趣坚持尝试一周以下方式，你会发现你整个人会很不同了，如果能继续坚持，那惰性生活方式就会永远不敢再接近你，而你将在人生获得你愿意的成就。 先可以用一天到两天时间给自己做一个行为记录，把你通常每天要做的事情记下来，包括记录你所有的生活活动。这样，即使粗粗地记，大约也会有几十件。然后把其中一些吃饭穿衣等必须完成的事情剔除。此后，你把剩余下来的几十件事情按照你的兴趣排列，把你最不喜欢做的事情放在第一位，把你最喜欢做的事情放在最后一位。 最后，你就可以在以后一周内进行行动了。每天一早起来，从你最不喜欢的事情开始做起，并且坚持做完第一件事情，再做第二件事情……一直做到最后一件你喜欢的事情。 在整个过程中，你开始会稍觉得困难，但你只要花很少的力气稍稍坚持，你就能顺利进行下去。千万在中途不要跳跃那些你不喜欢做的事情。 这种方式是一种强化作用的方式———先处理困难的事情，再处理不那么困难的事情，那是一种对于前面行动的强化，然后继续，强化的效果会越来越大，一直大到你觉得你有力量来完成任何事情。 对于改变惰性生活方式，这种方式具有很大的效果。而对于经常有抑郁心情的人，这种生活方式将直接改变抑郁的行为，很容易使抑郁的情绪结束，而只要坚持，抑郁的生活方式就会永远结束。通过结束惰性或抑郁的行为，而结束惰性或抑郁的心理。 如果你试试，并且多一些坚持，你将发现，生活着，工作着，是多么轻松有趣的事情！ 当你学习有惰性，学不进去的时候，不妨看看大脑是怎么想的？ 尽管科学家一个接一个的科研成果让我们对记忆有了越来越多的了解，但直到今天，科学家所发现的所谓大脑的秘密也只是冰山一角，在很大程度上，大脑和记忆仍是神秘的。研究人员认为，记忆是一个过程，并且当你记忆的时候，实际上就是你把保存在大脑中零零碎碎的信息进行重建。但让人不解的是，究竟是什么东西引发大脑开始这个重建过程？这个谜团继续等待科学家们去寻找答案，但有20个事实是已经被科学家证实了的。 1.大脑喜欢色彩。平时使用高质量的有色笔或使用有色纸，颜色能帮助记忆。 2.大脑集中精力最多只有25分钟。这是对成人而言，所以学习20到30分钟后就应该休息10分钟。你可以利用这段时间做点家务，10分钟后再回来继续学习，效果会更好。 3.大脑需要休息，才能学得快，记得牢。如果你感到很累，先拿出20分钟小睡一会儿再继续学习。 4.大脑像发动机，它需要燃料。大脑是一台珍贵而复杂的机器，所以你必须给它补充“优质燃料”。垃圾食品、劣质食品、所有化学制品和防腐剂，不仅损害身体，还削弱智力。英国一项新研究显示，饮食结构影响你的智商。 5.大脑是一个电气化学活动的海洋。电和化学物质在水里能更好地流动，如果你脱水，就无法集中精力。专家建议，日常生活要多喝水，保持身体必需的水分，而且一天最好不要饮用相同的饮料，可以交换着喝矿泉水、果汁和咖啡等。另外，研究资料显示，经常性头痛和脱水有关。 6.大脑喜欢问题。当你在学习或读书过程中提出问题的时候，大脑会自动搜索答案，从而提高你的学习效率。从这个角度说，一个好的问题胜过一个答案。 7.大脑和身体有它们各自的节奏周期。一天中大脑思维最敏捷的时间有几段，如果你能在大脑功能最活跃的时候学习，就能节省很多时间，会取得很好的学习效果。 8.大脑和身体经常交流。如果身体很懒散，大脑就会认为你正在做的事情一点都不重要，大脑也就不会重视你所做的事情。所以，在学习的时候，你应该端坐、身体稍微前倾，让大脑保持警觉。 9.气味影响大脑。香料对保持头脑清醒有一定功效。薄荷、柠檬和桂皮都值得一试。 10.大脑需要氧气。经常到户外走走，运动运动身体。 11.大脑需要空间。尽量在一个宽敞的地方学习，这对你的大脑有好处。 12.大脑喜欢整洁的空间。最近的研究显示，在一个整洁、有条有理的家庭长大的孩子在学业上的表现更好。为什么，因为接受了安排外部环境的训练后，大脑学会了组织内部知道的技巧，你的记忆力会更好。 13.压力影响记忆。当你受到压力时，体内就会产生皮质醇，它会杀死海马状突起里的脑细胞，而这种大脑侧面脑室壁上的隆起物在处理长期和短期记忆上起主要作用。因此，压力影响记忆。最好的方法就是锻炼。 14.大脑并不知道你不能做哪些事情，所以需要你告诉它。用自言自语的方式对大脑说话，但是不要提供消极信息，用积极的话代替它。 15.大脑如同肌肉。无论在哪个年龄段，大脑都是可以训练和加强的。毫无疑问，不要寻找任何借口。不要整天呆在家里无所事事，这只能使大脑老化的速度加快。专业运动员每天都要训练，才能有突出表现。所以你一定要“没事找事”，不要让大脑老闲着。 16.大脑需要重复。每一次回顾记忆间隔的时间越短，记忆的效果越好，因为多次看同一事物能加深印象，但只看一次却往往容易忘记。 17.大脑的理解速度比你的阅读速度快。用铅笔或手指辅助阅读吗？不，用眼睛。使用这种方法的时候，需要你的眼睛更快地移动。 18.大脑需要运动。站着办公效率更高。 19.大脑会归类，也会联系。如果你正在学习某种东西，不妨问问自己：它让我想起了什么？这样做能帮助你记忆，因为大脑能把你以前知道的知识和新知识联系起来。 20.大脑喜欢开玩笑。开心和学习效率成正比，心情越好，学到的知识就越多，所以，让自己快乐起来吧！

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互联网与大脑比较？不合适！

热度 3 zhifeichen 2014-10-29 06:40

前些天刘锋博主转登了一篇综述论文《互联网，脑科学与人类的未来》，“ 从神经学的角度分析互联网的成熟结构，将其抽象为一个与人类大脑高度相似的组织结构 - 互联网虚拟大脑。” 本人尊重刘博主和其他研究人员在这一方向上的探索，但是，想从另一个学术角度提出不同意见，纯属观点交流，欢迎指正。 我认为这个比较很牵强，忽视了两者之间的一些根本区别。为了明确大家谈的是同一个“互联网”的概念，先来做一点限定——互联网的概念不包括使用互联网的人群。也就是说，互联网仅指构成它的硬件设施、运行软件和其中的数据库，人是互联网外部环境中的组成部分。否则的话，这个同大脑相对的比较物已经包含了无数的大脑在内，就失去了比较的意义。在此前提下，我可以说人脑至少有下列几个重要功能是互联网所不具备的。 第一， 人脑在自我生存保护中的关键功能，不是所谓的“互联网进化”所能产生的。动物的大脑是在生物进化中为了更好的适应环境而变异出来的，因此，最重要的作用就是改善了动物本体的生存能力。在大脑的指挥下，人可以及时发现危险，及时采取被动规避或主动应对的行为，以保护自身的安全，这个自身安全当然包括了大脑的安全。与此相反，互联网不过是人造的一种复杂工具，自我保护一方面不是其首要的功能，另一方面增加这一功能的成本太高。举例来说，当建筑工人施工中错误地挖断埋在地下的的光缆时，互联网既不能及时发现，也不能有什么应对行为，发现和应对这样的问题只能由人来完成。如果将这样的事与人脑比较，就好像是一只毒蚊子来叮咬，脑会指挥肢体做出保护的反应。 第二， 尽管你可以说“ 互联网现象分别具备了运动神经系统，躯体感觉神经系统，视觉神经系统的萌芽 ” ，但这些只不过仅可与大脑中的低级功能相比较，无法形成像思维这样的高级功能。思维的三要素是心理概念、自求因果和想象 。互联网不会想象，只会围绕着已知的数据进行加工，不可能产生牛顿、爱因斯坦和达尔文那样的创造性思维。它也不会审美，不但做不出“春风又绿江南岸”这样的创造性诗句，连判断创造性诗句优劣的能力都没有。 第三， 人类大脑活动能够导致三类行为输出——自反应行为、过程动机行为和目的动机行为；互联网是可以产生一些行为输出，但都不是自主或有目的动机行为。这一条解释起来比较长，容我多花些笔墨。 1）任何神经信息始于人体系统，经过中枢神经系统但并未经意识过程介入就对心理主体产生作用的神经活动程序，叫做自反应机制 ，相应的行为就是自反应行为 。任何自动控制系统都有类似的特性，因此，这种机制并不难在互联网上实现。 2 ）由情绪激发并由直觉引导最终导致的行为的神经心理过程，就是动机的过程牵引机制，相应的行为即过程动机行为 。互联网可以模仿直觉，目前的搜索引擎就像直觉反应那么快。但它会有情绪吗？目前没有，将来大概也不会有，因为对于一种被使用的工具，拥有自主情绪可是主人的灾难。 3 ）目标动机是人脑意识活动的产物，通常要经过复杂的决策过程 。互联网目前没有意识，将来也不能有意识，谁试图赋予其意识的功能都应看做是反人类的行为。无论在技术上能否实现，人类都不能让互联网拥有自己的目标动机和意志，这跟不能让智能机器拥有自己的意志是同样的危机意识。 综上所述，互联网在自我生存保护、思维创造、自主和有目的的行为几个关键特征上与人脑有天渊之别，所以把两者放在一起比较只能做点避重就轻的研究，难以令人信服。 参考阅读： 刘锋和石勇 ，《互联网，脑科学与人类的未来》，科学网博客， 2014 年 10 月 22 日。 陈志飞，《心理定律论——人类本性的科学还原》第五章：思维定律，清华大学出版社， 2012 年 12 月。 陈志飞，《心理定律论——人类本性的科学还原》第二章：自反应定律，清华大学出版社， 2012 年 12 月。 陈志飞，《心理定律论——人类本性的科学还原》第六章：动机定律，清华大学出版社， 2012 年 12 月。

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视觉缘何难解： 聪明反被聪明误？

lizhaoping 2014-9-5 05:16

此博文是本人在牛津大学出版社的博文网上的原文翻译， 英文原文在 http://blog.oup.com/2014/08/sight-brain-cognitive-neuroscience/ 译文的标题是清华大学研究生梁鸣翻译的。以下的内容由本人翻译。 约半个世纪前， 美国麻省理工学院的一位教授给出了一个本科生暑期科研项目：写一个计算机程序来认出输入图片中的物体。何尝不可？ 物体认知不就是将输入的图片数据用个算法处理后的输出吗？完全可以用来给那些聪明的学生们练练身手。几十年过去了， 那个暑期科研项目的目标还不能很好完成， 但催生了全球的计算机视觉领域。 我们所谓的聪明，包括具有做高等数学和编复杂的计算机程序等类似的智力。不可思议的是这种智力竟然不够来编个程序来认出（比方说）以下这个图里的物体。 此图是 书“ Understanding Vision:Theory, models, and data 中的图5.51A 你能编个程序从此图的像素数据的输入来认出苹果吗？一个学前儿童 （她的眼睛作为摄像头，她的大脑做处理器） 能毫不费力的认出这个苹果， 不用学过高等数学或编程等。其中的难点之一是个“先有鸡还是先有蛋”的问题： 在图中找出属于苹果的像素后能帮我们认出苹果， 而认出苹果后能帮我们找出图中属于苹果的像素。 更不久前又有个关于视觉的预想不到而不可思议的发现：我们几乎象瞎子一样没看见大多在我们眼前的物体。 “什么？！ 可我眼前看得一清二楚啊”， 你可能会抗 议。 那么， 你是否一下就能看出下面两张图片之间的区别呢？ 此图是 书“ Understanding Vision:Theory, models, and data 中的图1.6 大多人在几秒之内看不出两张图片之间（很大）的区别 --- 为什么呢？ 我们的大 脑给的直觉是“我看得一清二楚”， 这个直觉吻合我们对“自己几乎是瞎子”的 无知。于是，我们看不见自己的看不见！ 如此的睁眼瞎， 怎么让我们在这复杂的世界上活得好好的？ 这 个故事说来话长， 还没个结尾， 故事人物包括大脑注意力的机制。 所谓“聪明” 包括我们能有意识的利用熟悉的规律和已有的经验来做推理。 但是， 如果我们大脑视觉的大多机制是潜意识的， 和我们下意识的经验大相径庭， 那该如何呢？ 的确，人脑中大多掌控视觉的脑区离主管下意识思维的前额叶最远。怪不得前两个视觉现象的例子如此违背我们的直觉！ 怪不得虽然我们对大脑视觉的探索已有好几个世纪， 只在最近20年内我们才发现自己竟然几乎是瞎子。 另一个不可思议的视觉现象是6年前才发现的： 我们的眼睛或注意力会被看不见的视觉信号自动吸引。 根据我们的日常经验，视野中强力自动地吸引我们注意力的物体都显得非常与众不同。 比如， 万绿丛中的一点红会使我们不由自主地朝它看，除非我们是色盲。这个经验总结： “只有明显与众不同的物体才会强有力地自动吸引我们的注意力”，又是错了！在下面的图中， 我们看见的图是两个图的重叠，用看三维电影的立体眼镜， 我们可以将一个图给左眼看， 同时另一个图给右眼看。 此图是 书“ Understanding Vision:Theory, models, and data 中的图5.9 我们地感觉就好像这个看见的图（这个图只包括棒， 不包括箭）是同时给两个眼睛一起看的一样。 那个特殊的唯一朝向（右倾）的棒最显得与众不同。 而那特殊的，唯一呈现给左眼的，棒看上去和大多棒没什么区别，也就是说， 我们看不出这根棒的与众不同之处： 它的输入眼。然而，这个特殊眼睛来源的棒经常比特殊朝向的棒更能吸引我们的注意力， 以至于我们更倾向于第一眼先朝它看，而不是先朝唯一朝向的棒看。甚至在我们被要求快速找到唯一朝向的棒而不要管别的棒的情况下， 这个倾向还是存在。 就好像这个特殊眼睛来源的棒有个“万绿丛中一点红”一般的与众不同之处来不由自主地吸引我们的注意力，只是我们下意识的识别能力对这类与众不同之处是“色盲” 的。 很多视觉研究科学家不亲身经历一下不敢相信这个视觉现象。 对于我们”聪明“的，下意识的大脑来说，这些不符直觉的视觉现象奇怪得超出我们的理解范畴了吗？ 研究视觉是否象地球人想要理解火星人那么难？ 登陆火星能帮助那些地球人达到他们的目标。 可是我们下意识的大脑是否太”聪明“， 太偏见，以至于不能适当地”笨“化一点去理解那些潜意识的视觉机制吗？ 是不是因为我们是过分”聪明“， 具有太多下意识成见的， 视觉动物， 以至于我们不能理解我们自己的视觉的能力？（至少， 如果我们要研究电鱼是如何用对电的感管来感知周围的物体， 我们不会有成见。）认识到我们的困难是克服困难的第一步， 这样我们才能真正聪明起来， 而不被我们的半桶水淹没。 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 相关资料： 见教科书 “ Understanding Vision: theory, models, and data ， 牛津大学出版社， 2014年

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[转载]科学家证实睡觉也能学习知识

redtree 2014-7-5 07:27

科学家证实睡觉也能学习知识 作者：Bjorn Rasch 来源：《大脑皮层》 发布时间：2014-7-2 13:52:26 最新研究表明，睡眠期间不间断听取新词汇录音能够强化词汇记忆。 据瑞士国家科学基金会的 《大脑皮层》 杂志的一项研究称，在睡眠时收听新学习的外语词汇能够帮助强化单词的记忆。 在心理学家Bjorn Rasch负责的这项研究中，六位说德语的学生被要求在晚上10点的时候学习从未见过的一些荷兰语词汇。随后一半人可以听着单词录音去睡觉，而另一半人则继续保持清醒的学习单词。 第一组学习在第二天上午2点的时候被叫醒之后，所有人都进行了新词汇的测试。科学家们发现，那些睡觉期间听取荷兰词汇的学生学习效果更佳。 这项研究也考虑到，那些保持清醒的学生学习效果差是因为他们睡眠不足。科学家借助脑电图扫描仪对那些睡眠学生进行了检测，检测结果表明处理语言的大脑顶叶出现了脑电活动增加的现象。 事实上，2012年威兹曼科学院科学家的一项研究也发现，测试者能够将特定的声音与气味联系起来，即使是在他们睡眠期间。因此研究人员得出结论，人们在睡眠期间是能够学会新知识的。（来源：腾讯科学 过客/编译）

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自由，你在哪里？——读今年上海的高考作文题有感

热度 4 qyu111 2014-6-8 17:34

“你可以选择穿越沙漠的道路和方式，所以你是自由的；你必须穿越这片沙漠，所以你又是不自由的。” 自由还是不自由？这就是今年上海高考的作文命题。 自打我有意识起，我就憧憬自由。我想象鸟儿一样在天空自由地飞翔，想象鱼儿一样在水中自在地戏耍；我想要自己喜欢的东西，想做自己喜欢做的事。可是在我步入了人生碰了无数的钉子后，我明白：我也许有自由，但是是有限制的“自由”，是不自由的“自由”。 我第一次面对人生的自由和不自由是吃饭。 妈妈喊：吃饭了。 我说：我不想吃，我想玩。行吗？ 妈妈斩钉截铁地说：不行！ 我能吃少一点吗？ 不能！ 我能只吃肉、不吃蔬菜吗？ 不能！ 那我还有没有自由？ 你有，但你的自由是选择是吃米饭还是吃面条的自由。 那时，我还不知道问：为什么？ 但我好像明白了：我的自由没有那么自由。 自由，从中文的字面去理解，就是由自己，就是随自己的意，就是想想什么就想什么，想说什么就说什么，想吃什么就吃什么，想做什么就做什么。 世界上有这样的自由吗？ 我长大了，我经历了，我知道了：没有。 为什么没有？ 我长大了，我学习了，我懂了。道理很简单： 世界是物质的，物质是运动的，物质的运动是有规律的，规律是不以人的意志为转移的。 我们不能想风就会有风，想雨就会有雨；我们也不能想钱就能发财，想权就能做官；更不能想年轻就会不老，想长寿就会不死。 因此，世界是不自由的。世界，必须按照自然规律去运行。人，是世界的一部分。人，因此也是不自由的。自然规律限制了世界的自由，限制了世界万物的自由，也限制了人的自由。自然规律是人的“紧箍咒”。 然而在物质世界之上，人不是还有精神世界吗？ 精神世界是一个人的意识、思维和思想。思想，难道没有自由吗？我，难道不能自由的思想吗？谁能阻挡我想什么？谁又能知道我想什么呢？ 什么是思想？ 思想是人的大脑的产物，是人的大脑中神经细胞生物化学活动的结果和表现形式。没有大脑、没有大脑的生物化学反应，就没有思想。 然而大脑的神经细胞数是有限的，神经细胞间的连接是有限的， 大脑的生化活动是有限的， 大脑的寿命也是有限的。因此，人的大脑的思维和思想是有限的。大脑和大脑的思想不仅仅有时间和空间的限制，大脑的神经细胞网络的构建还是有规律的，大脑的生物化学反应也是有规律的，而规律是不以人的意志为转移的。因此，人的思想是受大脑和大脑活动的自然规律限制的。思想，也是不自由的。一个人不是想想什么就能想什么，也不能想怎么想就怎么想。我的大脑结构本身限制了我产生柏拉图的思想、牛顿的思想、达尔文的思想、爱因斯坦的思想、老子和孔子的思想。我的思想只能是我的思想。我的思想我不能做主，我的思想没有自由。 即使是我想我自己的思想，我也从来没有想得自由。 小时候在课堂上我望着窗外的鸟儿发呆，老师会问：你想什么呢？ 长大了我思想汇报写得不深入，领导会关心：你想什么呢？ 我在科学网多写了两篇文章，有人会问：你在想什么呢？ 我最近在科学网没写文章，也有人会关心：你在想什么呢？ 我想想我自己的思想，但是我没有想我自己的思想的时间和空间。 自由啊，你在哪里？ “ 你必须穿越这片沙漠，所以你是不自由的”。这个我已经知道,我懂。 “你可以选择穿越沙漠的道路和方式，所以你是自由的”。这个我真不知道。我有吗？我真的有吗？我能选择我穿越沙漠的道路和方式吗？ 我想变成鸟，飞越沙漠，我能吗？ 我想变成鱼，游过沙漠，我能吗？ 我想在脚下钻个地洞，穿过地球，我能吗？ 我 的 选择是自由的吗? 我想写一首诗，倾诉我对自由的热爱和怨恨， 可是高考规则告诉我：不能写诗。 我想写一段微博，总结我对自由的理解， 高考规则告诉我：不能少于800个字。 自由啊，自由。你很诱人，可是你经不住问。一问，你就融化了，蒸发了，消失了。 自由啊，你在哪里？ 如果你不存在，就不要来撩拨我的心，就不要来搅乱这个世界。

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大社交网络下的互联网大脑如何发展

热度 8 liufeng 2014-4-23 13:34

互联网正向着与人类大脑高度相似的方向进化，它将具备自己的视觉、听觉、触觉、运动神经系统，也会拥有自己的记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统，可以称之为互联网虚拟大脑。同时另一方面，人脑至少在数万年以前就已经进化出所有的互联网功能，不断发展的互联网将帮助神经学科学家揭开大脑的秘密。科学实验将证明大脑中也经拥有Google一样的搜索引擎，Facebook一样的SNS系统，IPv4一样的地址编码系统，思科一样的路由系统。 互联网时代科技与脑科学越来越紧密，开展”大脑”计划正在成为未来趋势。越来越多的迹象表明，互联网与脑科学具有很强的相关性。 互联网，尤其是社交系统对于解开大脑之谜，具有重大而深远的价值和意义。例如社交网络中用户账号之间的相互关注，信息转发扩散，聚合群组对于研究大脑中神经元之间的关系，神经元之间的脑电波传递有没有启发效应？社交网络，智能系统以及未来接入的智能设备之间的信息发起和信息反馈对于理解人类大脑的神经反射机制有无帮助？ 除了上述举出的范例，神经学科学家还将从社交网络为基础的互联网大脑研究计划中获得怎样的启发？ 首先，让我们来感受一下这些年互联网与脑神经研究的一些进展。 2007年中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心开展的互联网进化论研究中指出互联网与脑科学具有很强的相关性，并绘制出互联网虚拟大脑结构图。 2010年 6月10日 美国南加州大学神经系统科学家在美国《国家科学院院刊》（PNAS）发表论文指出老鼠大脑区域中的神经系统如同互联网任何一个单独部分都可以去掉，但网络其他部分照常工作一样，神经系统也并不是某一部分绝对不可或缺。这个实验证明了大脑中存在类互联网的结构。 2012年11月16日，加州大学圣迭戈分校Dmitri Krioukov利用计算机模拟并结合多种其他计算，证明许多复杂网络如互联网、社交网、脑神经网络等具有高度的相似性。他将这一结果发布在 《Scientific Report》上 。从数学模型上证明互联网与脑科学的内在关系。 总体看，在中国启动的互联网与脑科学的交叉对比研究比美国和欧洲至少领先3到5年 2011年以来，Google X实验室实施了‘谷歌大脑“工程，通过1.6万片CPU核构建了一个庞大的系统，用于模拟人类的大脑神经网络，通过深度学习等神经网络技术和观看YouTube视频等方式，不断学习识别人脸、猫脸以及其他事物。 2011年 2月IBM 计算机”沃森”（Watson） 在美国热门的电视智力问答节目”危险边缘”（Jeopardy！）中战胜了两位人类冠军选手，自此之后，”沃森”(Watson)不断发展，努力从每一条线索和每一个正确答案中获取信息，变得越来越智慧。IBM希望利用沃森系统理解自然语言的复杂性；能够利用交互行为不断学习；最终将能媲美世界上最复杂的计算机——人脑。 2012年，奥巴马政府启动了长达10年的人脑研究项目，绘制大脑图谱；同时，“人类大脑工程”已入选欧盟旗舰技术项目，获得欧盟10-20亿欧元科学基金资助，计划在2018年前开发出世界上第一个具有意识和智能的人造大脑。欧美两个宏观“大脑计划”的推出，将极大推动神经科学领域研究技术的创新与发展，因此被誉为人类基因组计划后最宏大的研究项目。 种种迹象表明，互联网下一步的热点将从云计算，物联网，大数据转移到正在酝酿中的“互联网智能化“风暴和“互联网大脑”的建设中。通过“互联网X大脑“计划，我们将在以下三个方向更接近真相。 首先，互联网在思考什么？ 包括谷歌，IBM在内的世界互联网巨头公司所启动的”互联网脑”计划还局限在通过深度学习等人工智能算法不断提升其机器系统的智慧程度。而忽视了人的因素，人的智慧，人的主动性在互联网未来架构中所起到的核心作用。 在中国至少有三个重量级社交产品QQ,新浪微博和微信，到2013年年底，用户数分别超过7亿，6亿和6亿。几乎涵盖大部分的中国人口甚至是世界范围的人口。他们通过社交账号交流相互的信息，抒发自己的情感，解答对方的疑问，共享新的知识和智慧。这些腾讯社交账号像大脑的神经元一样不断的激活和熄灭，相互链接又不断解除关系，发出信息冲击波然后不断向外扩散…… 这十多亿社交账户所代表的“互联网神经元”正在组成一个崭新的“大脑”，某种程度上，这个“大脑”的情绪也就体现了世界互联网的情绪，这个“大脑”对世界的认知也就体现了互联网对世界的认知，这个“大脑”的智慧也就体现了互联网的智慧。而这些情绪，认知和智慧涌现的基础恰恰需要对这些社交网络天文数量的大数据进行深度挖掘。其结果将是“互联网X大脑”计划所产生的重要成果。 其二，大社交网络下的互联网大脑如何发展？ 随着物联网与社交网络不断融合时，每一栋大楼，每一辆汽车，每一个景区，每一个商场，每一个电器都会在QQ或微信上开设账号，自动的发布自己实时的信息，并与其他“人”，和“物”进行交互。 由此，社交网络的定义将不再仅仅是人与人的社交，而是人与人，人与物，物与物的范围更大的社交网络.我们可以称为“大社交网络”-BIG Social Networking Services （Big SNS)，这个大社交网络本质上也就是基于互联网大脑神经系统不断发育的结果，它的发育对于理解云计算，物联网网，社交网络，大数据的关系将有着重大的启发作用，”互联网X大脑“的未来发展趋势也就预示着互联网的未来发展趋势。 第三，互联网会成为解开大脑之谜的钥匙吗？ 每一次人类社会的重大技术变革都会导致新领域的科学革命，大航海时代使人类看到了生物的多样性和孤立生态系统对生物的影响。无论是达尔文还是华莱士都是跟随远航的船队才发现了生物的进化现象。 大工业革命使人类无论在力量的使用还是观察能力都获得的极大的提高。为此后100年开始的物理学大突破，奠定了技术基础。这些突破包括牛顿的万有引力，爱因斯坦的相对论，和众多科学家创建的量子力学大厦，这些突破都与”力“和”观测“有关。 互联网革命对于人类的影响已经远远超过了大工业革命。与工业革命增强人类的力量和视野不同，互联网极大的增强了人类的智慧，丰富了人类的知识。而智慧和知识恰恰与大脑的关系最为密切。 很可能，互联网将成为我们拨开迷雾，深度了解大脑的下一个关键。 “互联网X大脑”计划由互联网X实验室联合相关机构，基于7年以来取得的研究成果，倡议建立的互联网与脑科学前沿科技研究平台。在吸引不同领域专家进行成果交流和科学研究，推动”互联网X大脑”计划的过程中，产生出更多创新科学技术成果或启发。帮助中国在未来互联网前沿研究中占据领先位置。 由互联网X实验室倡议开展的“互联网X大脑””的理论研究和技术构建涉及到互联网科学，脑科学，人工智能，科技哲学，计算机技术，社会科学，未来学等不同领域的科学知识，还涉及到图像识别，声音识别，知识图谱，机器人，智能设备等不同领域的技术发展。启动“互联网X大脑”计划将有助于各领域专家和企业家的交流互动和相互促进。 “互联网X大脑”感兴趣的事 通过对社交网络的大数据挖掘，我们可以分析“互联网X大脑”每天，每月，每年重点在思考什么？它的情绪如何变化？它的爱好是什么？“互联网X大脑”不同地区局部大脑上述问题不同之处在哪里。会对推动互联网人工智能，互联网或云机器人的发展产生什么重要价值。其研究能够为大数据，物联网与云计算和社交网络的结合，图像识别，声音识别，大规模知识库，机器学习算法，并行计算带来怎样的帮助和推动。神经学或脑科学对“互联网X大脑”的发育和成长会起到什么启发作用。“互联网X大脑”的发育和成长对于互联网未来发展趋势有什么重大启示。“互联网X大脑”的发育和成长对神经学和脑科学有怎样重大的启发意义。如何定量化的评测“互联网X大脑”的智商发展，以及为机器智慧能否超越人类智慧建立量化标准？社会化网络是否成为提升互联网智商的另一种途径。“互联网X大脑”方向的类似计划如谷歌大脑，IBM沃森系统是否仅仅通过深度学习等方式提升机器智慧。是否有新的理论，技术可以为“互联网X大脑”建设提供有益的支持和帮助。

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男女大不同，你懂的

热度 7 xiazhi397288 2014-4-21 01:11

网上流传过一个段子，说“男性DNA和女性有百分之零点三的差别，男性没女性进化的高级。大猩猩和人类只差百分之一。所以，广大男性朋友们别自视过高，你那点小把戏你女朋友都一清二楚，她看你就跟你看大猩猩是一样一样的”。 辟谣辟谣，让男性们受委屈了，男性和女性怎么会有百分之零点三的基因差异呢——明明是1%嘛！（男同胞们别难过，你们和黑猩猩还是差得比较远的，黑猩猩和人的相似性只有96%呢） 据悉，2005年的一期《自然》杂志报道，男女的基因表达差异有1%。作者之一、美国杜克大学遗传学家Huntington Willard教授表示，从生物学角度看，女性要比男性更复杂、更富于变化。女性有两条X染色体，一条是活跃状态，另一条原本被认为沉默的X染色体并不沉默，其中大约有20%的基因处于活跃状态，可男性只有一条X染色体处于活跃状态，另外相对较短小的Y染色体上的基因数量大约只有75个。 对于男女基因的差异，发表于2006年8月的Genome Research期刊上的一篇文章也有所证明。研究者发现男女基因表达上有差异，造成男女在患病风险、程度及治疗效果上均不一样，性别在控制DNA转换成蛋白质的速度等方面影响了许多基因的表现。 女人活得长 雌性比雄性长寿的现象广泛存在于许多不同的物种，2012年《当代生物学》杂志的一篇论文称，线粒体DNA的突变造成男女平均寿命的差异。 线粒体几乎是所有动物能量的供应站。研究者针对不同起源的雌雄果蝇进行线粒体相关实验（果蝇种群中唯一的遗传区别存在于线粒体的起源），结果显示雄性之间的寿命长短及老化速度差异很大，雌性间却没有这种差异。这表明线粒体基因组中存在的多种突变，影响了雄性的寿命和老化，但对雌性没有这方面的影响。 虽未经人体实验证明，但线粒体DNA的基因遗传在物种间是一样的。遗传过程中，子女的基因来源于双亲，但线粒体只会从母亲处获得。这表明在千万代进化过程中，线粒体从母亲处遗传给子女，产生的有害变异积累将影响男性寿命及老化，女性则不受此影响。 当然，线粒体变异的日积月累并未导致男性灭绝，这可能是有另外一些基因对男性带来的益处与线粒体变异带来的危害相制衡了，这种基因的发掘，相信不会太久。 大脑有别 有本书叫《男人来自火星，女人来自金星》，说的是男女在思考方式上的不同。思维与大脑紧密相关，美国科学家通过研究证明了男女之间在大脑连接方面存在性别差异。 宾夕法尼亚大学的Ragini Verma副教授主导研究了8岁到22岁的949名参与者发育过程中的脑连接性别特异性，发现在大脑的一些区域，女性大脑的左右半球显示出更大的连接性，而男性在每一个半球内显示出更大的连接性。这也解释了为什么男性在解决问题时较为果断，女性会结合逻辑和直觉思考更多，而且女性更擅长处理多线程任务。 小脑则相反，男性显示出左右半球之间更大的连接性，而女性显示出半球内部更大的连接性。这种连接性差异在13岁以下的儿童中不明显，但在14岁以上的人群中较为突出。 这只是大脑研究的出来的结论，人的思维形成还受到环境等多方面因素的影响，在沟通交流过程中还是多多互相理解比较重要。 进化的选择 说了这么多不一样，忘说为什么不一样了，这是进化决定的。迄今为止，众多研究表明，两性在进化过程中存在一种竞争，及基因的性别对抗性选择。 2011年，Science上有一篇文章提出了男女遗传基因进化选择的新观点。研究者认为，如果一个表型或特征对于男性有利，而不利于女性，那么这种特征就会很快传播开来。换句话说，性别对立是为了维持变异，某种基因的有利性，还需与其所要付出的代价保持平衡。基因之间存在着残酷的竞争，他们发现许多种基因都会为了自己的发展，用各种方式去破坏其他基因。 当然，男性和女性不是完全对立的，因为，亦有科学证明，怀男孩的母亲会更少患上阿尔茨海默症，这可是基因版的“养儿能防老”啊！2012年PLoS One的一篇文章显示，男性胎儿DNA能融入母亲大脑，而大脑中有更多男性DNA的母亲患上阿尔茨海默症的较少。 之前研究证实的“母胎微嵌合”表明在妊娠期间，亲子代之间会交换DNA和细胞，研究者对59位多个年龄阶段的已故女性进行大脑检测后，分析出其中有一种Y染色体特有的基因，发现男性DNA分布在大脑多个区域中。 另有一些研究表明，阿尔茨海默症的患病风险会随怀孕次数增多而增加，但这个实验结果显示，那些没有患上阿尔茨海默症的女性大脑中，男性DNA比患上此病的女性多很多。这种关联虽然不能证明男性DNA能避免女性患上阿尔茨海默症，但需进一步研究证实。

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[转载]美科学家成功给“整个大脑”画图谱

sciencepress 2014-4-4 08:35

继美国总统奥巴马宣布“推进创新神经技术脑研究计划”（简称BRAIN计划或脑计划）一年后，美国科学家成功给“整个大脑”做了图谱，大脑完整基因表达图谱和神经元联系图谱绘制完成。 科技日报讯 继美国总统奥巴马宣布“推进创新神经技术脑研究计划”（简称BRAIN计划或脑计划）一年后，美国科学家成功给“整个大脑”做了图谱。4月3日出版的英国《自然》杂志发表两项相关研究，介绍了哺乳动物大脑中完整的基因表达图谱和神经元联系图谱。此次的图谱对于研究人类大脑发育和神经回路，从而理解人类的行为和认知过程的健康状态与疾病状态提供了极其重要的资源。 人类大脑的结构和功能在很大程度上是由胎儿时期基因转录启动的基因表达决定，但是我们对于大脑的发育过程了解甚少。2013年4月2日由奥巴马政府公布的“脑计划”，就旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图，并最终开发出针对大脑疾病的疗法，其重要程度被认为可与人类基因组计划相媲美。 美国华盛顿州西雅图艾伦脑科学研究所的艾德·雷恩与他的科研团队，此次提供的人类胎儿妊娠中期详细的大脑基因表达图谱，则填补了我们知识中的这一空白。由他们发现的转录标记与不同的解剖特点和发育过程相关。这些数据也识别出了许多和神经或精神障碍相关的基因表达动态。 而在本期《自然》杂志上发表的另一篇论文中，同是艾伦脑科学研究所的曾红葵与她的研究团队提供了一个小鼠大脑连接图谱，此图谱是第一个哺乳动物全脑神经元连接图谱，也是至今为止最全面的脊椎动物的大脑连接图谱，为了解大脑的不同区域如何沟通与交流提供了新的见解。这篇论文的作者们认为，这一研究结果将有助于探索人类大脑的神经元网络，从而加深我们对于人类大脑连接方式和相关疾病的了解。（张梦然） 本篇文章来源于: 中国科技网 www.wokeji.com 原文链接： http://www.stdaily.com/jbsj/eb/201404/t20140403_681634.shtml

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[转载]The Boy with the Incredible Brain Daniel Tammet #最强大脑#

josh 2014-3-29 19:25

http://www.56.com/u55/v_Nzc1MjkzNjQ.html Extraordinary People 系列 http://www.imdb.com/title/tt1001465/?ref_=tt_ov_inf http://www.channel5.com/shows/extraordinary-people/episodes

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科普“弱视”，关爱儿童

热度 2 hanjin79 2014-2-23 12:17

导语： 由于科普弱视相关知识的力度不够，很多家长不仅将弱视和其它眼疾（例如：近视）混为一谈，而且低估了弱视的危害性，给未能及时治疗的弱视儿童造成了严重的生理和心理伤害。 概念： “弱视”主要指一种在没有明显器质性病变情况下，矫正视力达不到和发育期相符视力值的功能性为主导的疾病。 解读： “弱视”中的这个“弱”字，已经很直观地描述了弱视和大脑视觉功能低下存在紧密的联系。这一点不仅体现在其命名上，也体现在弱视的相关临床表现上。 一、视力无法被矫正，例如：弱视患儿即便戴镜子，甚至离被观察物体很近，也无法看清【下图】。为了直观地描述这一点，我们称之为“视网膜模糊化”。 二、存在对比敏感度、位置锐度、立体视觉等损害，使得 弱视患儿在阅读速度、阅读准确性、阅读流利性和正常儿童存在明显的差异，例如：丢行缺字、没有兴趣等异常现象。 可是，由于科普弱视知识的力度不够，缺乏相关知识了解的家长往往将这些异常现象误解为孩子调皮或者没兴趣，并给予斥责。 三、形态和机能之间的关系是弱视研究中不可被忽视的问题。虽然弱视被认为是以功能性为主导的症状，但也往往同时存在器质性病变，例如：屈光系统异常、眼动系统异常等，形成多种不同类型的弱视，例如：屈光不正性弱视、斜视性弱视等等。对此，我们以病理性远视形成为例来说明这一问题， 当新生儿出生后，由于视觉器官尚不成熟，会存在一定的生理性远视度。伴随年龄的增长，视觉器官（主要指屈光系统）会逐步生长，例如：眼轴长度从最初出生的18mm生长到成熟期的24－26mm。在这个眼轴生长的过程中，生理性远视度会逐步下降，并直至消失殆尽，成为正视眼。可以说，从远视眼向正视眼的转变过程是屈光系统生长的一个重要标志。 由于视觉器官生长和视觉功能发育之间存在紧密联系、不可分割的关系，当大脑视觉功能被抑制并形成弱视时，视觉器官形态生长也会被相应地抑制。 例如：眼轴生长速度减慢，生理性远视度的下降速度也相应地减慢，甚至停止，最终转变为病理性远视。 另外，和正常人相比，远视（屈光不正性弱视）患者的眼球偏小，是眼球生长被抑制的直观表现。 总结： 弱视不仅是一种眼病，而是也是一种和大脑视觉神经中枢损伤有关的脑病（Amblyopia is not only the problem with eye, but aloso is the problem with brain, especially for the impairment of primary visual cortex）。无论是弱视的以上临床表现，还是以VEP（Visual evoked potential）等视觉电生理的深入研究，均有力地证实了这一点。由于弱视患者存在视觉功能低下，阅读能力和反应能力差，无法从事绘画、手术、驾驶等对视觉功能有高要求的职业，而且斜视外观上的异常很容易给患者造成自卑的心理伤害。因此，我们希望广大家长一定要给予足够的重视，及时进行弱视的预防和治疗工作，否则就会造成一辈子的遗憾。 其它文章： 中医治疗弱视 中医治疗斜视 中医治疗散光 中医治疗远视 中医治疗近视

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大脑发展的5个必要条件

热度 2 swordbell 2014-1-31 12:19

人类大脑发展的5个必要条件： 1 足够多的神经元细胞 2 神经元细胞之间的有效连接 3 大脑的结构 4 大脑与感觉器官的互动 5 语言和手对脑的影响 还有一些其它因素的影响，直立行走，用火，制造工具，社会性聚居。 1、2、3是脑发展的内因，4是脑发展的外因，5促进脑发展成熟。 现在神经形态芯片对脑的模拟是1和2，3正在软件上进行模拟。4、5完全不考虑。 如果从1、2的角度来讲，把通用计算机比喻成神经元细胞集群，互联网比喻成神经元之间的有效连接，但是我们依然无法在网络上利用成千上万的计算机完全模拟脑的工作，其中一个重要原因就在于我们还没有彻底了解脑的结构，不知道信息在脑中是怎样被分解、加工后再组装在一起的。 IBM的认知计算试图理清脑的结构，但是进展不尽人意。

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有思想才有分量

热度 4 gaojianguo 2014-1-21 17:17

我们说一个人说话“掷地有声”不是说他/她的嗓门有多大，而是其表达能够感染他人。对于一个有思想的人，他所说出来的话想必都是经过考虑的，所以才让人感觉分量十足。正所谓，思想就是执行力，近期科学家真的证明了大脑在进行思考时会变重哦！ 英国雷丁大学的研究人员 Field 和 Inman 发现相比于静躺着啥也不做的人，听音乐或者不仅听音乐还看视频的人大脑变得更重了。究竟变重多少呢？通过高精度的称量，研究人员发现大脑活跃状态比不活跃状态重了0.005牛顿，相当于一个普通鸡蛋百分之一的重量。他们的研究论文“Weighing brain activity with the balance: a contemporary replication of Angelo Mosso’s historical experiment”已经发表在了国际知名刊物Brain (IF=9.915)上。 关于这个试验，其实早在18世纪末就有一个叫Angelo Mosso (安杰洛莫索)的意大利科学家发现了这个现象，当时安杰洛认为思考数学问题的人的大脑肯定比看新闻的重。时隔百年之后，有人把他的试验整理作为描述性文章同样发表在了Brain。 那么是不是大脑越重的人，思考力越强呢？虽然思考越深入，人的大脑越重，但反过来是不成立的。如，据维基问答网站介绍，男人平均大脑重量是1360g，而女人是1250g，但爱因斯坦，这个世界是最聪明的人之一大脑重量不及女性，仅1230g.

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[转载]研究称睡眠缺乏对大脑损伤类似遭打击

redtree 2014-1-5 14:52

研究称睡眠缺乏对大脑损伤类似遭打击 作者：孝文 来源：新浪科技 发布时间：2014-1-3 14:03:42 　　失眠对大脑造成的伤害类似于头部外伤产生的影响，它使大脑内和脑损伤有关的化学物质剧增。 　　失眠对大脑造成的伤害类似于头部外伤产生的影响，它使大脑内和脑损伤有关的化学物质剧增。 　　据国外媒体1月2日报道，你是不是有过这样的感觉：一晚上没睡好，第二天起来就觉得头好像被什么东西打了一样。科学家说，这不是危言耸听。一项新研究显示，只要一晚上不睡觉，你的大脑就会发生变化，影响和头部遭到重物打击一样。 　　这些科学家表示，研究中接受检查的健康年轻人表现出体内相同化学物质剧增的迹象。这些化学物质表明大脑受到伤害。瑞典乌普萨拉大学教授克里斯蒂安-本尼迪表示，化学物质——神经原特异性烯醇化酶(NSE)和S-100蛋白是脑震荡等脑损伤的生物标记。 　　这位科学家指出：“我们发现，在一晚上没睡觉的研究组中，这些化学物质在血液中的水平明显升高。虽然这个结果没有达到头部外伤造成的影响，但依然十分明显。睡觉时，大脑自己净化有毒物质。神经原特异性烯醇化酶和S-100蛋白的增加是对这些物质作出的反应。” 　　本尼迪说：“以前的研究表明大脑用睡眠来净化自己。我们的这些发现支持这个观点。以前还有研究显示，睡眠不足和老年痴呆症、帕金森氏病以及多发性硬化症危险的增加有关。我们的研究可能支持这个结果。失眠后血液中神经原特异性烯醇化酶和S-100蛋白水平的升高可能表示，没有得到足够睡眠促使脑组织的丧失。” 　　《睡眠》杂志刊登这项研究。本尼迪表示：“我们的试验结果表明，晚上睡个好觉对保持大脑健康是至关重要的。”数据显示，三分之一英国人出现和睡眠有关的问题。相比几十年前一晚上睡近9个小时，现在普通人晚上只睡7个小时。 　　许多科学家认为，不规则的睡眠模式使人患上从身体疼痛到心脏病等各种疾病。与此同时，晚上睡觉不到8小时可能降低第二天的智商。

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上帝在人心中

chemicalbond 2013-8-12 22:53

我不信仰上帝，但是我不会认为创立或者信仰上帝的人就一定是脑壳出了问题。 相反，那种机械的极端的反宗教的文字是对无数虔诚信徒的羞辱， 更是某种病态的表现 。 上帝应该是存在于很多人的心中，而“反宗教”的思想却在方叉叉的脑壳里。 --------- 参考： http://www.xys.org/xys/netters/Fang-Zhouzi/xinhua/godspot.txt 　　“上帝”就在人脑中 　　·方舟子·　　人类历史上有很多宗教教派领袖开悟得道或突然得到神启的传说、故事：释迦牟尼在菩提树下坐了七天七夜，身心交瘁，然后突然悟得佛法；圣保罗在去大马士革谋杀一个基督教使徒的路上感到被来自天上的光笼罩，跌倒在地，听到耶稣对他说话，失明了三天之后，变成了基督教使徒；洪秀全25岁时第三次参加科举落第，大病一场，病中听到有人奉上天旨意命他到人间斩除妖魔；美国基督复临安息日会创建者埃伦·怀特在9岁时脑部被人用石头击中，昏迷数周，醒来后看到了“天堂”……　　这些传说、故事如果是真实的话，有一个很好的解释：这些人大脑中一个叫颞叶的区域发生了病变，出现癫痫发作。有多项研究表明，颞叶癫痫患者比一般人更具有宗教情怀。例如，一般人对与性有关的词汇（例如“性爱”）非常敏感，听到后会出现皮肤出汗等反应；而颞叶癫痫患者却对这类词汇毫无感觉，比中性词汇（例如“桌子”）还不如，相反地，听到宗教词汇（例如“上帝”）却会让他们非常激动。有的颞叶癫痫患者，在患病之前是很世俗的人，发病之后突然变得超凡脱俗，从此见山不是山，见水不是水，乃至见桌子不是桌子，见椅子不是椅子，见到的是这些东西上面一些常人不会注意的美丽细节，为此感到造物主的伟大和神奇，虔诚无比，到处诉说。　　那么，如果一般人的颞叶区域受到某种刺激，会不会暂时也有了宗教情怀？加拿大神经科学家迈克尔·珀辛格认为会。他与另一个神经科学家斯坦利·科伦合作发明了一个头盔（人称“上帝头盔”），戴上后可对颞叶区域施加电磁刺激。按他的实验结果，80%的受试者戴上“上帝头盔”后，出现了幻像，觉得房间里有某个神秘人物、神秘力量与其同在，包括一些信天主教的受试者感到耶稣或上帝的存在，甚至声称看到耶稣出现在房间中。世界新无神论运动的四骑士之一、英国生物学家理查德·道金斯也去试了一下，只是觉得呼吸和四肢运动受影响，并没有见到幻像。有研究者试图重复该实验，但未能成功。　　也许珀辛格的实验结果未必可靠，但其他的研究表明颞叶的状况的确与宗教情感有关。但是颞叶并不是唯一与宗教情感有关的大脑区域。神经科学家通过单光子发射计算机断层成像术，可以看到人们在某个时刻大脑区域的活跃情况。在喇嘛打坐入静时，或在修女虔诚祈祷时，观测其脑部的血流变化，发现大脑额叶区域变得活跃，这是一个与注意力有关的区域，表明这些喇嘛、修女在专心致志做某事。但是大脑右顶叶区域的活跃度却急剧下降。右顶叶是位于右耳上方的一个区域，其功能之一是让人有三维空间感，可以判断出周围物体与你的距离。这个区域的功能如果丧失，你对周围的世界就失去了距离感，觉得自己与世界融为一体，进入了物我两忘的超然状态。　　修炼、祈祷也许是进入这种无我状态的笨办法，更简单、快速的办法是让右顶叶受伤。美国密苏里大学研究人员调查了右顶叶受创伤的患者，询问他们对上帝的亲密程度、在多大程度上觉得自己是上帝计划的一部分、参与宗教服务的频率、观看宗教演出的频率等。结果发现，右顶叶受创伤越严重，患者的宗教情怀也越严重。　　把神经生物学的这些研究综合起来看，可知所谓的开悟、神启其实只是大脑某个区域发生病变的结果，超自然的异象乃是大脑在不正常的状态下虚构出来的幻象。“上帝”不在天上，而在于某些人的脑中。　　2013.7.31（《新华每日电讯》2013.8.2）

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《中国科学：生命科学》：“大脑破译计划”的启动与进展

热度 13 sciencepress 2013-8-6 10:49

揭示大脑的奥秘一直是人类梦寐以求的追求。今年四月美国奥巴马总统在白宫提出了“ 大脑计划” (BRAIN project) 启动。脑科学家们普遍认为大脑最基本的编码原理应该是在动物进化过程中演化而完善起来的。2012 年6 月美国的几位科学家在《神经元》杂志上提出“ 大脑活动图谱”(Brain Activity Map) 的倡议, 来研究大脑如何通过许多脑区协同整合, 来产生并完成信息编码、产生知觉、思维与处置等运行指令。 “ 大脑活动图谱” 构建想法, 其实是大脑破译计划(BrainDecoding Project) 的翻版。大脑破译计划的最初想法由国际著名的脑科学家钱卓教授于2007 年提出( 参见《环球科学》2007 年第8 期封面文章) 。其旨在测定大脑各区域神经元群体放电活动的形式, 绘制出大脑神经网络在各种思维过程中放电变化的工作框架图, 总结、归纳、解码大脑信息计算的规则及动态组织原理, 从而破译大脑智慧及心灵活动的密码。钱卓教授领导的美国佐治亚瑞金斯大学(Georgia Regents University) 团队获得了佐治亚研究基金会的大力资助, 在2007 年11 月正式启动了大脑破译计划。 正在美国、中国的相关部门及科学家紧罗密鼓地讨论大脑计划的启动之际, 《中国科学：生命科学》邀请钱卓教授为大家介绍这方面的工作及进展，重点介绍钱卓教授团队如何通过开发密阵式电极技术及数学解码方法, 成功地检测和初步破译了小鼠大脑记忆的编码工作原理。该评述即将发表在《中国科学：生命科学》英文版2013年第9期上，稿件近期已在线出版（ http://life.scichina.com:8082/sciCe/EN/10.1007/s11427-013-4521-1 ）。 大脑破译计划将最终绘制出大脑各区域的活动图谱和工作原理框架图, 为评估与治疗困扰人类的多种脑疾病, 比如脑衰老、记忆力下降、精神分裂症、创伤后恐惧应激综合症、抑郁症等带来福音。科学家们还可利用大脑的原理, 研发崭新的脑式计算机、智慧型无人决策及控制系统。从而引发远程医辽、工业机械、信息 产业、军事领域的迈越式发展。 我国脑科学家、云南西双版纳生物医学研究院大脑破译中心的邝慧、李孟教授的团队，以及华东师范大学“脑功能基因组学研究所”林龙年教授等, 也积极参与了国际大脑破译计划的启动及研究工作。 来源文献： TSIENJoe Z., LI Meng, OSAN Remus, CHEN GuiFen, LIN Longian, WANG Phillip Lei, FREYSabine, FREY Julietta, ZHU DaJiang, LIU TianMing, ZHAO Fang, KUANG Hui. Onbrain activity mapping: insights and lessons from Brain Decoding Project to mapmemory patterns in the hippocampus. SCIENCE CHINA Life Sciences, 2013

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读《人是如何学习的：大脑、心理、经验及学校》

xxxy2011 2013-7-6 16:42

读《人是如何学习的：大脑、心理、经验及学校》 by Xiao Tong 《人是如何学习的》是美国国家研究院行为科学、社会科学和教育委员会学习科学开发项目委员会主持的一个课题，由国家科学院和美国教育部基金资助，参与者有16位国际著名的学习研究专家教授，分别来自美国10多所大学和研究机构。该课题以原有的学习研究为基础，借助学习科学的最新成果，对人类的学习进行多维的研究，历时两年，最后以论著的形式发表。本课题研究的一个重点是专业知识。学习研究委员会认为理解专家的专业知识非常重要，因为这使我们能够洞察思维和问题解决的本质。 一、背景分析 （一）学术背景 19世纪末以前，威廉▪冯特建立莱比锡实验室，试图通过科学的方法系统研究人类的心理，当时使用的是内省的方法对人类的意识进行精确的分析。 20世纪，行为主义诞生，在批判行为主义的基础上，行为主义把学习的概念定义为在刺激和反应之间建立联结的过程，认为推动学习的动力主要来源于内部动力（如饥饿）和外部力量（如奖励和惩罚）。 1950年代末，以计算机建模为基础的认知心理学崛起，并提出认知的信息加工理论。形成了挑战行为主义学习的新的学习理论。 1980年代末，建构主义学习理论兴起，根据建构主义的观点，知识是发展的，是内在建构的，是以社会文化的方式为中介的。教育关注的焦点从教师的教学转移到学习和学生知识的形成。 1990年代后，情景认知理论VS认知的信息加工理论，认知科学家正试图努力突破信息加工理论的局限，更多的关注社会，历史，文化等外部因素对智能系统内部发杂的信息加工和符号处理的影响，并力图将模拟人类智能的人工智能研究推向一个高度。 时间的推演，见证了人类有史以来学习理论发生的最本质的变化，人类已经进入创建学习科学的新纪元，一场彻底改变人类学习的理念与方式的革命已经兴起。 （二）有关知识、学习与教学的主要观点 1、知识的建构性 知识是由认知主体积极建构的 学习隐喻：学习是知识建构 教学隐喻：学习环境的创设 2、知识的社会性 知识是内含在团队或共同体中的 学习隐喻：学习是知识的社会协商 教学隐喻：建立“学习共同体”、“学习者共同体” 3、知识的情境性 知识是个人和社会或物理情境间互动的产物 学习隐喻：实践共同体中学习者社会参与 教学隐喻：建构“实践共同体” 4、知识的复杂性 知识是主观的、不稳定的、结构不良的，难于直接传递 学习隐喻：掌握组织成系统形式的知识的不同方面 教学隐喻：关注学生认知建构物的独特性 5、知识的默会性 知识完整统一体需要探索明确与默会知识的互动、转化 学习隐喻：学习默会的但是重要的知识 教学隐喻：让隐含在学生情感中的默会知识发挥作用 二、全书概要 学习是人类的一项基本的、习得性的功能。比起其他生物来说，人生来就是一个灵活的学习者、主动获取知识和技能的行动者。人学到的很多东西并不是从正规的教学中得到的，而是通过高度系统的有组织的信息系统学来的——阅读、数学、科学、文学以及一个社会的历史——需要接受正规训练，通常这种训练在学校中进行。随着时间的推移，科学、数学和历史知识不断增长，内容越来越复杂，这给学习带来了新的问题。学校中所教知识的价值在用应用到学校以外的情境中使其实用性开始受到质疑。 科学现在对学习过程以及能力表现的发展提出了新的概念。新近的研究使我们能够深入理解在从事问题解决任务中的复杂推理和行为表现以及在核心学科学习过程中人是如何获得技能和理解的。本书呈现出对学习原理的一个当代的解释，这个概要对新的学习科学做一次总括性的回顾 （一）改变学习概念的五大主题 在过去的30年中，有关学习的研究在五大领域中产生了新的学习概念。作为对人类学习新的类型的积累结果，有效学习的观念发生了变化，教学的重心己从勤奋操练和练习转向学生的理解和对知识的运用上。 1、记忆与知识的结构 记忆不再被看作是简单的联想e事实表明结构不仅包含知识，也涉及到意义。知道学习者是如何组织信息结构的，这特别有利于人们理解隐含于有效理解和思维的条理化的知识的性质。 2、问题解决与推理的分析 当代最具影响的学习理论之一是对专家学习者的基本研究。学习理论现在能够解释学习者是如何获得寻找问题空间的技能的，以及在很多问题解决情境中他们又是如何使用这些一般策略的。新手学习者学到的问题解决技能与熟练掌握特定专业领域的专家的专业技能之间有明显的区别。 3、早期基础 运用创造性的评价方法研究婴儿在控制情境中的反应揭示了早期学习的发展。对婴儿和幼儿的科学研究显示儿童的〈先天〉学习素质和后天出现的组织和协调信息、做出推论、发现问题解决策略的能力之间的关系。因此，教育者们正在重新思考儿童入学时就具有的能力和技能对学校学习的有利的影响。 4、元认知过程与自我调节能力 个体能够学会控制自己的行为，这些控制活动促使自我监控和对个体行为的总体控制。这些活动有这样一些策略:预测结果、事先计划、分配个体的时间、向自己做解释以便提高理解、记住并充分把握失败的原因、激活背景知识。 5、文化体验与社区〈共同体〉参与 参与社会实践是学习的一种基本形式。学习包含了与已有资源、约束、限制、可能性等保持一致，这些都存在于共同体的实践之中。学习得到社会标准的剌激，在其中寻求理解的价值。早期学习通过成人和儿童共同参与的活动得益于家庭环境和社会环境的支持，这些活动为婴幼儿提供了文化标准和规范的解释与结构，而这一过程早在儿童进入学校前就已发生。 （二）讨论的主要问题 信息和知识的飞速增长超过了人类历史上的任何一个时期，正如诺贝尔奖获得者赫伯特精明阐释的，“求知”的意义以从能够记忆和复述信息转向能够发现和使用信息。人类的知识急剧增长使教育无法面面俱到，而且，人们更多地认为教育的目的是帮助学生发展必要的认识工具和学习策略，使他们能够获得创造性地思考有关历史。科学技术、社会现象、数学和艺术时所需的知识。 本报告讨论了与深入理解学生学习过程中有关的六个领域的研究：在学习中先前知识的作用，基于大脑发展的早期经验的可塑性和相关问题；学习是一个主动过程；理解学习；适应性专业知识以及学习需要付出时间和精力。本报告还讨论了另外五个与支持者有效学习的教学和环境有关的研究：社会文化环境的重要性；迁移和广泛应用所学知识的条件，学科内容独特性；支持学习的评价以及新型教育技术。本报告研究人是如何学习这个问题时，采用了大量的实验，来证明自己的假说。并精选了一些经典的实验收录在案，给人以耳目一新的感觉，全书读其来也比较轻松，引用大量的实验作为论据也很有说服力，能让读者信服。从学习者与学习，教师与教学到学习科学未来发展走向，都有详细的设计。该书主要围绕：什么是学习、你学到的知识是从哪来的、怎样才能使学习有效率这三个问题展开。 1、什么是学习 学习是什么？学习是人的一项基本的、习得性的机能。学习并非人之特性，但比起其它动物来说，人生来就是一个灵活的学习者、主动获取知识和技能的行动者。不同的书有不同的解释，我的理解的学习就是学生在原有知识和经验的基础上，在体验和探究中主动的建构。学生的学习过程是一个长期建构知识的过程。什么是有意义的学习，怎样才能更好的促进学生学习的发生，我认为有意义的学习应该具备以下几个方面，有意义的学习是一个交互的过程。 2、你学到的东西从哪里来 人学到的很多东西并非从正式的教学中得到的，很多是通过某一个信息系统学来的。信息系统是高度系统化的、有组织的，信息系统又有正式的（formal ）和非正式的（informal ）之分。 数学、物理、医学、文法（学）、历史…需要接受正规训练，通常这种训练在学校中进行。但是这些知识在不断增长，内容越来越复杂…学校中所教的知识的价值在运用到校外情境中时，适用性受到质疑。 3、怎样才能使学习有效率 知识和技能必须拓展到最初学习时狭窄的情境以外。学习者知道所学知识什么时候能够被运用（所学知识的运用条件）。学习须有概括化的原理作指南，以扩大知识运用范围。死记硬背得来的知识很少能被迁移，学习者只有在知道并理解知识背后隐含的原理时迁移才能发生。如果学习者具备概念性知识，他的独立学习就容易。需要理解一个问题与另一个问题之间的异同程度，理解一个问题的总体结构的组成部分之间，整体与部分的关系。只有这样才能使学习变得有意义，才能更好的提高学习的效率。 三、启示 学生的学习过程是一个长期建构知识的过程。“我没想要教，而他们却学会了。”很多老师都想达到这样的境界，但是没想教不等于不教。什么是好的学习，我们一直把老师教的好放在首位，怎么样才算教的好呢？好的学习不是来自教师找到了一种好的教学方法，而是来自给学习者更好的机会去建构。在教学的过程中，这种建构是需要建立在学生充分的体验和探究中的。 “鱼就是鱼”的故事描述了一只青蛙给鱼讲外面的世界，而在鱼的头脑中印象出的各种物体都跟鱼差不多，牛是四条腿的鱼，鸟是长着翅膀的鱼。鱼终究是鱼，这也提醒我们基于学生已有的知识建构新知识中，创造性的机遇和危险并存。因此，在自然教学中，我们要重视学生的已有的知识结构，调动学生各方面的感受参与探究学习，这样建构的知识是深刻的，能长期影响学生。如果我们把那条鱼带离河流，让它去亲眼看看牛、鸟，去听听他们怎么叫的，也许鱼的头脑中的鸟等就是正确的印象了。但是在学生已有知识的基础上去教学，在已有知识来建构新知识在教学上的合理引申，就是教师需要注意学习者原有的不完整理解、错误观念和对概念的天真解释对所学科目的影响。 对于学生的学习，有很多特点需要我们去关注和重视。首先是儿童有主动了解他们世界的兴趣和偏爱；儿童是无知，但并不愚；儿童缺乏知识，但他们具有利用理解的知识进行推理的能力；儿童是问题的解决者，因好奇产生疑惑和问题；儿童试图解决面临的问题，也寻求新的挑战。他们坚持不懈，因为成功和理解是自我激励的；儿童很早就发展他们的学习能力——元认知；儿童天生的学习能力需要加以引导。这些认知和心理发展特点需要我们教师在教学过程中充分的重视。 在建构主义的基础上，很多学者提出了支架式教学的主张，支架式教学需要教师在了解学生已有知识的基础上，在教学设计的过程中要注意使儿童对任务感兴趣；同时简化任务方法，减少解决问题的步骤，这样儿童便能处理加工成分，并确认达到任务所要求的时间；激发儿童的动机和确定活动的方向，维持儿童对目标的追求；标示出儿童所采用的与理想的解决方法之间差异的关键特征；控制好解决问题时所遇到的挫折和风险；展示所要从事的行为的理想模式。只有做到这些，学生的体验和探究才能深入。不管是什么教学，都必须从学生的心智发展特点出发，让学生成为学习的主人，参与到学习的过程中，在体验和探究中建构新的知识，不断的学习。

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Nature and Culture，自然和文化，天化和人化：《文化生物学》序

热度 4 qyu111 2013-7-6 11:27

我想提议一门新的学科，这个学科的名字我把她叫做《文化生物学》，英文叫Culture Biology 。今天先写一个序，说说什么叫《文化生物学》。 英文中有两个概括世界的词，一个叫Nature ，另一个叫Culture 。两个词共享一个词根：ture ：物质的状态。 世界万物以两种状态存在：一种是天造的状态，另一种是人造的状态。因此就有了两个词：Nature 和Culture 。 Nature 是天造的状态，Culture 是人造的状态。翻译成中文就是自然和文化。中文的意思和英文一样，但没有英文那么对仗。如果从词、音、义都按英文的意思翻译的话，应该是翻译成 天化 和 人化 ，或者是天态和人态。 地球上的万物在没有人之前都是天造的，是Nature ，是天化，是自然。然而有了人之后，人开始制造一些非天然的物质状态。这人造的物质状态就是Culture ，就是人化，就是文化。我们吃的、喝的、穿的、住的、用的，我们写的、画的、唱的、弹的、跳的，我们的政治、经济、军事、制度、法律…… ，都是人造，都注进了人的思想、感情和智慧，都是人化，都是文化。 人类所有活动的总和就构成了人类的文化。 人是一个特殊的生物，他的特殊就特殊在他有一个和其它任何动物都不一样的大脑。这个特殊的大脑使得人有别于地球上所有其它的生物，能够认识两个事物间的内在联系，能够制造和使用工具，成为了和天并驾齐驱、呼风唤雨的造物主。人如果没有大脑，或是大脑出了问题，或是大脑发育不全，就只具有一个人的形状而不具备人的功能，就没有人的文化。 因此， 大脑就是人的定义，文化就是人化 ，就是人的大脑化出来的产物。人的大脑创造了文化，也就是物质世界的人化。有什么样的大脑就有什么样的思维，有什么样的思维就有什么样的文化。 人是社会的人，大脑是社会的大脑，文化也是社会的文化。社会是大多数人的社会，一个社会的文化因此是由大多数人的大脑决定的文化。 明白了文化和大脑的关系，就知道文化是如何形成的，就容易理解文化的差异，就好理解中国的文化，就知道为什么犹太人是得诺贝尔奖和奥斯卡奖最多的民族，就懂得为什么中国人有了四大发明就不再前进，就理解中国人为什么善仿造不善创造，就明白为什么德国人造的机器质量最好，就懂得俄国人的文学艺术为什么那么感人，就清楚为什么日本人老是琢磨战争…… 。就知道文化能不能改变，如何改变。就知道人类有没有共同价值观，就知道中国需要不需要有中国特色的社会主义，就知道世界能不能达到文化大同，如何达到。就知道共产主义能不能够实现，如何实现…… 。 人的大脑是自然，是人类文化的物质基础。自然生物学要解决的问题是：不同人的大脑结构和功能有什么不同，这些不同是如何形成的。文化生物学要解决的问题是：大脑的结构和功能与思维和文化的关系，自然是如何产生和决定文化的，文化反过来又是如何影响大脑的结构和功能的。 文化生物学，就是一门研究自然与文化之间关系的学科。就是 用生物学的理论来研究和理解文化，发现文化的生物学基础，指导人类和社会的文化建设。 Nature and Culture ，自然和文化，天化和人化。把这两个词搞懂了，就懂得了人，懂得了文化，懂得了世界。 注： 中国最早提出文化生物学概念的是潘光旦先生： 潘光旦（1899 —1967 ），字仲昂，江苏（现上海）宝山人，英文名Quentin pan 。社会学家，优生学家，民族学家。1927 年参与筹设新月书店。著作有《优生学》、《人文生物学论丛》、《中国之家庭问题》和译著《性心理学》等。他受研究人类生物学（Human Biology ）的美国霍布金斯大学教授瑞蒙. 柏尔（Raymond P earl ， 1879– 1940 ）的影响， 最早使用“人文生物学”一词，“以生物的现象或原则来解释文化”。 ​本文发表于2013年7月15日《中国科学报》： http://news.sciencenet.cn/dz/dznews_photo.aspx?id=17907

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人类为什么要哭泣

newlight 2013-7-5 07:31

书名：《人类为什么要哭泣》 (Why Humans Like to Cry) 作者： 迈克尔•特林布尔 (Michael Trimble) 出版社：牛津大学出版社 出版时间：精装本2012年11月 我得承认，我看电影的时候会哭。在漆黑的电影院里，看着大银幕上展现的世界，被情节触动、被音乐感染，有时候眼泪就禁不住会流下来。不过我并不以此而羞愧，对我来说这是看电影能得到的享受之一。 许多高级哺乳动物，从猩猩到大象，都会流眼泪，这是保证眼睛湿润和清洁的一种手段。科学家们还观察到，这些动物在忍受生理上的痛苦时，也会像人类一样哭泣。但是，人类是世界上唯一一种会由于情绪的原因而哭泣的动物。这种情绪，可能是对发生在自己身上或周围的事情产生的悲伤或是喜悦的情绪，也可能是因为受到文艺作品的感染：听一段音乐或戏曲、看一段电影或演出、欣赏一幅图片或雕塑，都有可能让人热泪盈眶。那么，人类为什么能因感动而哭泣呢？ 《人类为什么要哭泣》( Why Humans Like to Cry )这本书就在试图在回答这个问题，作者迈克尔•特林布尔(Michael Trimble)是伦敦大学学院神经研究所的荣休教授、行为神经学专家。这是一个非常有趣，但又极难回答的问题，因为迄今为止，在这方面的研究并不深入。一个原因这是一个典型的多学科研究课题，涉及医学、生理学、心理学、美学等多个领域，另一个原因是目前还没有什么很好地量化“情绪”，并将之与生理反应联系起来的工具。 为了研究因生理反应与因情绪波动而产生的眼泪的不同，曾有过各种奇怪的研究，比如1970年代的一项研究采用洋葱或“催泪电影”来刺激志愿者的眼泪并进行化学分析，发现这两种眼泪的化学成份有所不同，另外一项研究是让志愿者记录一个月内哭泣的次数，发现女性因情绪原因哭泣的频率确实比男性高，这些结论的可靠程度尚待证实。当然这方面研究真正的突破，是在神经科学的发展、对大脑结构与功能的了解、以及大脑动态成像技术等有了飞速进步之后才产生的。根据最新的研究成果，人类因情绪而产生的哭泣，很可能与大脑额叶、边缘系统、腹面纹状体和杏仁核等部位有关，而这些部分也同时控制着大脑的记忆、想象、奖励、喜悦、焦虑、恐惧等等。 作者认为人类因情绪而哭泣的能力，是在进化过程中，与人类的自我意识同时形成的。受到抽象事物，比如音乐、表演、绘画雕塑所展现的“美”或是想象中的故事情节的刺激而哭泣，表明人类具有了记忆与想象的能力，并能与其他人分享情绪。比如人类会因观看悲剧而感到悲哀流泪，其实是一种理解他人痛苦的情绪表现，是加强人与人之间感情纽带的一种方法；同时对个体而言，因悲哀而流泪会降低杏仁核的活跃度，减少焦虑恐惧等负面情绪。人类对悲剧的反应是作者十分感兴趣的话题，本书的副题就是“悲剧、进化与大脑”(Tragedy, Evolution and the Brain)。 特林布尔是一位行为神经学家，因此在大脑结构与神经科学进展方面谈得十分详细，遗憾的是作者似乎对艺术美学方面的造诣还不够深入，因此在这方面浅尝辄止，让人觉得艺术美感与情绪波动之间的关联还不是很清晰及让人信服，当然这可能也反映了这方面研究的难度和薄弱之处。 被艺术作品感动而哭泣流泪，是人类进化的产物，对个体有加强正面情绪回报、降低负面情绪的作用，对群体则有感同身受、加强感情纽带的作用。所以下一次如果你因感动而想哭，那就让自己哭出来吧，这对你有好处。 《深圳特区报·读与思周刊》稿件

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大脑的短期记忆过滤

gogorocklee 2013-3-26 11:51

大脑的记忆功能也是有选择性的， 有用的，重要的，留心的东西就记住了，过几天也忘不掉， 没用的，无聊的东西睡一觉就忘了， 大脑的短期记忆过滤功能，可帮助筛选有价值的东西。

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用理工科的思路和方法来探索和理解大脑

热度 1 lizhaoping 2013-3-22 20:07

大脑的探索， 传统上是从医学， 心理学， 生理学， 和解剖学视角出发的。 比如， 人们从大脑的创伤观察后果， 将认知行为和生理机制联系起来。 一百多年前， 人们认识到神经元是大脑的基本组成细胞。神经科学的鼻祖之一 西班牙的Cajal 因为相关工作赢得 1906 诺贝尔奖。 现在神经科学是生命科学中的比较年轻的一支。 这幅图是Cajal 画的大脑的海马区的部分神经元 五十多年前， 人们开始观察在活体内的神经网络系统的现象和功能， 不只是单独的神经元细胞（或细胞里的分子机制）一个一个分开来看。 美国的 David Hubel 和 Torsten Wiesel 因为研究大脑视觉初皮层的神经元对从眼睛输入的视觉信号的反应以及相关工作 ， 赢得1981 年诺贝尔奖。 二十多年前， 系统神经科学, 即从整个神经网络系统的生理基础来研究认知行为，终于成为神经科学的主干之一。 二,三十年前，用理工科的思路来探索大脑是一个若有若无的萌芽 (在此， 理工科是指physical science, 即数理化和工程学科）。 这个萌芽难产的原因有很多。 有些是因为不同学科之间的文化冲突。 Cajal 对理论学家（很多理工科学者从理论角度看神经科学）的评论说： “理论学家是一个故作勤奋的懒惰者， 在潜意识中（unconsciously) 他想用最少的功夫来得到最大的收获，因为编一个理论出来比发现一个现象容易” （【1】）。 这个评论是个有用的警钟， 至少理论学家们可以用来反省自己是否在扎扎实实地去看和尊重从医学， 心理学， 生理学， 和解剖学得来的实验数据。 多年里，没有足够的理工科文化在神经科学的成功例子来建立这个文化在神经科学里的地位。一个有名的个别例子是英国的 Alan Lloyd Hodgkin 和 Andrew Huxley　结合数学模型和生理实验来成功的理解了神经元对信号的接受， 发放， 和传递的机制和原理 。 他俩因此得1963年诺贝尔奖。 可是， 了解神经元的机制和了解大脑认知之间有相当大的距离。 打个比方， 了解三极管的机制和了解计算机的原理之间有类似大的距离。 人们也从计算机人工智能和人工神经网络来探讨认知， 这个是工程发明的方法， 而科学的方法是发现自然的方法。 这两个方法， 一个是发明（工程), 一个是发现（科学）， 是可以互相促进的。 但计算机人工智能和人工神经网络多年来还没能满足人们对认知奥秘的追求。 系统神经科学的崛起给了 用理工科的思路来探索大脑的这个萌芽一个机会。 于是计算神经科学成了神经科学领域的分支， 成为这个萌芽的家, 也有了相应的教科书 。 很多物理学家， 工程学家， 等， 被吸引到此学科，希望能从第一原理的科学方法来理解大脑。新的成功的例子开始出现。 一个对很多物理学家会比较有吸引力的地方是， 在神经科学这个领域， 一个科学家可以既做理论又做实验， 因为很多实验是小规模的， 不用大动干戈， 但好主意的实验可以揭开无穷奥秘 --- 好主意是个关键！ 神经科学中一个很大的领域是视觉， 即大脑是如何从眼睛输入的信号中识别物体和世界的。 眼睛是心灵的窗户。 猴子的脑皮层有一半是专管视觉的！ 这个是视觉系统的一个示意图 (此图是Peter Thompson 放在 viperlib.york.ac.uk 网的） 。 如果你有兴趣想知道是否能用理工科的思路来理解视觉，你可以设法到清华大学听一门两个星期的暑期课， 见 http://cns.med.tsinghua.edu.cn/summercourse2013/ 参考文献： 【1】 S R Cajal, Advice for a Young Investigator (Bradford Books). D. Hubel T. N. Wiesel, Receptive Fields Of Single Neurones In The Cat's Striate Cortex, Journal of Physiology, (1959) I48, 574-59I. A. L. Hodgkin and A. F. Huxley A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve J Physiol. 1952 August 28; 117(4): 500–544. Dayan P and Abbott L. Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems (Computational Neuroscience) , MIT press 2001.

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每个人离开美国时会不会被要求清空大脑内存——关注华人间谍事件

热度 4 jiangming800403 2013-3-21 18:07

美国既要吸引全世界的科技工作者， 又要发扬麦卡锡参议员的精神提防泄密， 这本身就是两难的抉择。 另外，记在脑子中的东西算泄密吗？ 将来每个人离开美国时会不会被要求清空大脑内存。 钱、郭两位先生离开美国时，没有带走一片纸， 但并没有影响新生的人民中国在一无所有的基础上 直接成为航天科技大国

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心诚则灵 --- 大脑和幻觉

lizhaoping 2013-3-8 17:37

最近看了饶毅写的关于视觉的博文， 接上他展示的“眼见不为实”， 加个内容共享。 眼见为实， 英文为 Seeing is believing. 反过来，believing is seeing, 我把它翻成 “心诚则灵”。我对这个翻法不是很满意。 还有更好的翻法吗？　请共享。 Believing 不一定能引起 seeing，　但能促进，诱导，或误导而引起幻觉　－“见鬼”，　 见　http://www.telegraph.co.uk/science/science-news/3326365/Scientists-see-ghosts.html 这个是中文的 http://www.edu.cn/ke_ji_xin_zhi_1136/20080225/t20080225_281201.shtml 那还能相信人眼的所见吗？ 见网上讨论　http://science.slashdot.org/story/08/02/21/039252/Scientists-Find-Believing-Can-Be-Seeing?art_pos=1

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[转载]鼠读脑仪在美研制成功

hongkuan15 2013-2-21 13:55

鼠读脑仪在美研制成功 文章来源：科技日报 何屹 发布时间：2013-02-21 【字号： 小 中 大 】 据每日科学网站2月20日（北京时间）报道，斯坦福大学的科学家开发出一种系统，可以实时观察活鼠大脑活动情况，对研究诸如阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的新治疗手段具有十分重要的作用。该研究发表在近期出版的《自然·神经科学》杂志上。 研究人员首先利用基因疗法令老鼠神经细胞表达绿色荧光蛋白，该蛋白对钙离子敏感。当神经元受到刺激时，细胞内充满钙离子，荧光蛋白被激活，整个细胞会发出明亮的绿色荧光，就像一朵灿烂的绿色小烟花在黑色背景下绽放。随后，研究人员在老鼠大脑负责空间和情景记忆的海马体上方植入一个微型显微镜，显微镜与相机芯片相连，并可将数字图片传送到电脑，在电脑屏幕上显示老鼠大脑活动的实时视频。 海马体对环境非常敏感，在不同的环境下会有不同的细胞响应。当老鼠在实验环境的某个特定区域挠墙时，刺激特定的神经元闪烁绿色荧光。当小鼠流窜到别的区域时，绿色荧光会从某个神经元褪色，转而刺激新的神经元细胞发光。科学家在掌握了小鼠行为和神经元之间的关联后，仅仅通过小鼠脑部荧光闪烁的混乱图景，就能够清楚地了解老鼠究竟位于何处。 该研究小组发现，小鼠神经元的刺激模式十分稳定，实验间隔时间长达一月之后，仍可保持不变。而观察相同的细胞对于了解脑部疾病非常重要。如果某一个特定的神经元在测试时发生功能障碍，表明正常神经元已经死亡或出现神经退化疾病。研究人员就可以利用某些实验性的治疗试剂进行治疗，然后在相同刺激条件下，确定神经元能否恢复功能。 目前这项技术尚不能应用于人类，但小鼠模型是研究人类神经退行性疾病新疗法的一个重要起点，该系统将成为临床前研究评估的一种非常有用的工具。目前研究人员已经成立了一个公司，生产和销售该设备。

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[转载]人脑活动图(Brain Activity Map)计划

热度 2 fendi 2013-2-19 22:41

纽约时报中文网 http://cn.nytimes.com/article/science-technology/2013/02/19/c19brain/ 奥巴马政府正在规划一项为期10年的科学研究，检查人脑的活动，并绘制一张全面的人 脑活动图，希望能在大脑研究领域做出类似人类基因组计划(Human Genome Project)为 遗传学所做的贡献。 奥巴马政府期望最早能在3月出台这项计划，该计划的参与者将包括联邦机构、私人基 金会，以及神经科学家和纳米科学家组成的团队。他们将共同努力，增进人类对人脑中 近千亿个神经元的认识，更好地了解人类的知觉、行为，并最终了解人类意识。 对这项计划抱有最高期望的科学家，还把这当作一种研发关键技术，藉此了解阿尔茨海 默氏病和帕金森氏症等疾病，并为各种精神疾病寻找新疗法的途径。 此外，该计划还有为人工智能的发展铺平道路的潜力。 该计划最终可能会花费数十亿美元，它预计将成为奥巴马下个月预算草案的部分内容。 四名科学家和研究机构的代表还说，他们参与了被称作“人脑活动图”(Brain Activity Map)计划的制定。 相关细节还未最终确定，而且由于眼下财政拮据，究竟联邦政府会提出多少拨款金额， 又有多少能够得到批准尚不得而知。这项研究在缺乏联邦政府大量拨款的情况下能做到 什么程度，也尚不清楚。 奥巴马在国情咨文(State of the Union)演说中以人脑研究为例，说明政府应该如何“ 对最好的想法进行投资”。 “我们对绘制人类基因组图谱的每一美元投资，都获得了140美元的回报——每一美元 ，”他说。“今天，我们的科学家正在为寻找治愈阿尔茨海默氏病的方法，来绘制人脑 图。他们也正在研制能让受损器官再生的药物、发明能让电池电量提高10倍的新材料。 现在不是砍去这些科学和创新领域的投资的时候，这些投资能够创造就业机会。” 美国国家神经疾病和中风研究所National Institute of Neurological Disorders and Stroke)所长斯托里·C·兰迪斯(Story C. Landis)说，当她听到奥巴马的演说时 ，她还以为奥巴马指的是美国国家卫生研究院（National Institutes of Health，简 称NIH）已有的一项绘制静态人脑图的计划。“实际上不是，”她说。“他指的是一个 绘制活动的人脑图的新计划，NIH希望在明年为其提供资助。” 的确，奥巴马发表演讲后，NIH的院长弗朗西斯·S·科林斯(Francis S. Collins)可能 通过在一则Twitter消息中，不经意地确认了这项计划。他写道：“奥巴马在国情咨文 演讲中提到了NIH的人脑活动图。” 如果这项计划能够成功，就可以带动经济增长。“人类基因组计划连续10年，每年花费 约3亿美元，”哈佛大学(Harvard University)分子生物学家乔治·M·丘奇(George M. Church)说。他帮助创立了该计划，他说过他在帮忙为人脑活动图计划进行规划。“如 果你看看神经科学和纳米科学这些可能与该计划相关的研究的总开支，我们花的可能已 经超过了这笔钱。我们或许不会削减支出，但是我们的付出很可能会得到更多回报。” 参与规划的科学家表示，他们希望联邦政府每年提供超过3亿美元的资金，如果国会通 过这一计划，10年的研究经费至少会达到30亿美元。 人类基因组计划耗资38亿美元。该计划始于1990年，目标是绘制完整的人类基因组图图 谱，或者说人类所有DNA基因的组图。这一目标在2003年4月提前实现。联邦政府一项分 析该计划影响的研究指出，该计划到2010年已经获得8000亿美元的回报。 新出现的技术，使得科学家能够识别出大脑中的放电神经元，这促使世界各地开展了大 量的脑部研究项目。但大脑仍是最大的科学谜团之一。 大脑中有近1000亿个神经元，受到外界刺激时，每一个神经元都会传达电力“冲动”， 巨大的神经元组织也会有意识或无意识地做出反应。因为人类的大脑非常复杂，科学家 现在只能同时记录少量神经元的活动，而且多数情况下，还要利用探针进行有创检查。 一些纳米技术专家和神经科学家表示，他们认为有了这些技术就能够通过无创方法观察 并更全面地了解大脑。 6月份，六位权威科学家在《神经元》期刊(Neuron)上发表文章，提议采取一些新方法 绘制人脑活动图。 一种可能是，通过制造一批分子大小的机器，用无创方式充当传感器，在细胞层次上检 测并记录大脑活动，以此构建完整的大脑活动模型图。这项提议的设想是，用合成DNA 当作储存机制，记录大脑活动。 科学家们写道，“我们尤其期待能够获得有关精神分裂症和自闭症等疾病的新认识和新 疗法。” 奥巴马的计划与一项近期宣布的欧洲计划明显不同。欧洲将向一个由瑞士主导的项目投 资10亿欧元（约合83亿元人民币），来制造基于硅的“大脑”。该计划试图利用有关大 脑内部运作的最佳研究成果，构建一个超级计算机模拟系统。 但批评人士表示，构造这样的模拟系统，依赖的仍然是尚处于理论阶段，并不完备也并 不准确的知识。 科学家们表示，奥巴马的计划的制定过程，似乎与人类基因组计划如出一辙。丘奇博士 说，“基因组计划可以说始于1984年，我们有十多个人开展过独立研究，朝那个方向前 进，但我们真的没有意识到其他人也有这种奇异的想法。” 但一些科学家表示，与绘制基因组图相比，绘制、了解大脑活动图的挑战要大得多。 “不同之处在于，后者本质上是一个更为复杂的问题，”自称参与了大脑计划的拉尔夫 ·J·格林斯潘博士(Ralph J. Greenspan)说。“说明基因组计划的目标非常容易。但 对于这个项目，我们的问题更难也更有趣：整个大脑的活动模式是怎样的，这些活动最 终如何驱使人做出行动？” 1月17日，三家政府机构、神经科学家、纳米技术专家，以及来自谷歌(Google)、微软( Microsoft)和高通公司(Qualcomm)的代表出席了在加州理工学院(California Institute of Technology)举行的一次会议。根据会议纪要，此次会议的目的是，确定 是否存在能够收集和分析该计划中得出的海量数据的计算设施。科学家和技术专家最终 确定，存在此类设施。

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训练你的大脑

oyzl 2013-2-2 17:57

偷了很长一段时间，感觉一个人的大脑如果不经常用多半就生锈了， 可是人天性就喜欢懒散，有时很讨厌使用大脑去想问题，喜欢做一些不需要思考的事情，可是当你享受到简单的轻松时，就越发去避免脑力劳动了，这样恶性循环直接导致大脑的退化， 正如刀不磨会生锈，人不努力会落后 你现在也许不是最优秀的人，但你可以成为最优秀的人，这需要你努力去争取、奋斗 you can do it

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饱暖思淫欲？

热度 17 gaojianguo 2013-1-25 14:59

据说，大脑要保持正常运转要消耗肝糖原储量的 75% ，全身耗氧量的 20% 。而当集中精力思考问题的时候，大脑每分钟消耗 1.5 卡路里的能量，相比之下，人在行走的时候每分钟大约消耗 4 卡路里热量。正因为此，“劳心者治人，劳力者治于人”还是有一定道理的。 正是由于大脑的高效运转需要充足的能量保障，所以科学、音乐和艺术都是上层建筑的范畴。饿着肚子搞发明创造是不能持久的。当食物来源减少，大脑往往会优先保障大脑的能量供应，不至于稍微挨饿就头昏眼花。最近，法国学者 Plaais 和 Preat 以果蝇为研究对象，发现如果减少它的食物供应，它就会为了节省能量而不去记住很久以前的事情。在饥饿的状态下，果蝇终止长期记忆的慢波振荡行为由两对多巴胺神经元调节，如果人为改变这两对神经元的功能，使果蝇恢复大脑的长期记忆，那么将降低果蝇在饥饿状态下生存的可能性。果蝇饿着肚子不会深思远虑，人往往吃饱了就会胡思乱想，“饱暖思淫欲”是动物的一个属性吗？ 近日，他们的研究报道论文“ To Favor Survival Under Food Shortage, the Brain Disables Costly Memory ”发表在 Science 上。 全文： http://www.sciencemag.org/content/339/6118/440 full text.pdf

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喝牛奶可以让人更聪明吗？

热度 26 yywindwill 2013-1-25 10:55

喝牛奶可以让人更聪明吗？ 诺贝尔奖的颁奖典礼已经落下帷幕，人们对科学地探索却不会停止。最近，一项发表在《实用神经学》（Practical Neurology）上的论文指出，人均牛奶饮用量越多的国家，他们获得诺贝尔奖的数量也更多 。喝牛奶会让人更聪明？ 喝牛奶与诺贝尔奖有关联？ 前段时间，《新英格兰医学期刊》（New England Journal of Medicine）刊登了一个研究报告指出，一个国家的巧克力消费量和获诺贝尔奖数量有关联，巧克力的人均消费量越多，获得诺贝尔奖的数量也越多，可能是巧克力中的类黄酮（flavonoids）有助脑力健康，让人更加聪明 。 由于巧克力经常和牛奶混合在一起，还有很多“牛奶巧克力”这样的食品，所以，就会让人产生联想：牛奶的饮用量是否与获得诺贝尔奖的数量存在关系呢？英国的研究人员搜集了联合国粮农组织（FAO）2007年数据，他们比较了22个国家的人均牛奶饮用量，加上“巧克力理论”作者提供的信息，进行了数据分析，得出结论认为牛奶和诺贝尔奖数量很大相关性 。 牛奶消费量与获得诺贝尔奖数量的相关性 研究人员还指出，在诺贝尔奖的国家中，平均每千万人获得诺贝尔奖的数量，瑞典最多，瑞典也是人均牛奶饮用量最高的国家，人均一年要喝掉340公斤牛奶；而在统计的另一端，中国大陆最少，同时，中国的人均牛奶饮用量也是最低，一年仅25公斤。从数据分析来看，牛奶引用量的确与获得诺贝尔奖的数量有相关性。但是究竟是什么原因呢？论文作者指出，可能是因为牛奶富含维生素D，而维生素D有利于改善大脑认知力，促进大脑健康。牛奶真的可以让人更聪明吗？ 牛奶促进大脑认知？证据不足 近年来，牛奶一直被人们视为健康的食物而受人们追捧。牛奶的营养价值的确很高，牛奶含有丰富的优质蛋白质，它还有高含量的钙，同时含有利于钙吸收的维生素D。那么，喝牛奶究竟是否有利于大脑健康呢？ 科学家们也做了一些研究。2010年，一项研究对8个关于牛奶饮用量与大脑认知的研究进行荟萃分析，结果发现，有2个横向研究和一个前瞻性调查的结果显示，乳制品对大脑的认知力有促进作用；但同时也有4个前瞻性调查结果显示牛奶与大脑认知力没有关系，甚至全脂乳制品的消费还可能会导致人年老后认知能力下降，主要是因为饱和脂肪酸对健康的不利影响 。从分析来看，并没有足够的证据可以证明牛奶有促进大脑认知的作用。 2012年，澳大利亚的研究人员在《国际乳品杂志》上发表了论文认为牛奶或者奶制品摄入量较高与大脑认知能力存在正相关性。这个研究对900多名23岁至98岁的成年人进行了8项关于大脑功能的测试，并记录他们的牛奶消费习惯，结果发现，牛奶或奶制品摄入量较高的成年人，在记忆及其他大脑功能测试中得分较高，他们在测试中“不及格”的比例仅为不饮或少饮牛奶者的五分之一；不管在哪个年龄段，每天至少喝一杯牛奶的人在测试中的得分均较高，排除生活方式、饮食习惯等可能影响大脑健康的因素后，多喝牛奶与大脑更健康之间仍存在关联 。 不过，这个研究还是存在很多不足，比如，该研究并没有区分究竟是哪一种乳制品，尤其是没有考虑乳制品的脂肪含量的影响，有些乳制品的饱和脂肪含量很高，比如干酪，大量研究发现，饱和脂肪不利于大脑健康。 另外，还要明确，相关性并不代表因果性。研究人员也发现，那些经常喝牛奶的人，他们其他的生活习惯也更好，平时蔬菜、水果吃的也多，而且吸烟、喝酒等不良的生活习惯也少很多；而那些很少喝牛奶的人，他们其他的生活习惯也更加不健康，他们抽烟、喝酒的次数也更多，可能这些不良生活习惯也有影响。 可见，目前的研究证据并不能证明喝牛奶可以改善大脑认知、让人更聪明。 维生素D 有益大脑？牛奶不是主要途径 喝牛奶与诺贝尔奖获得有相关性的论文推测可能是因为牛奶中富含维生素D，而维生素D是有益于大脑认知健康的。 事实上，目前的研究证据也不足以证明维生素D有改善大脑认知的作用 ，而且牛奶中的维生素D含量并不算高。维生素D是一种脂溶性维生素，它能溶解到脂肪中。食物中维生素D的来源并不丰富，只有鱼肝油、动物内脏、各种富含油脂的鱼类等。牛奶中维生素D的含量一般在5-30个国际单位之间，这个含量并不高 。如果牛奶经过脱脂了，比如脱脂牛奶，它就是几乎不含维生素D的。 另外，维生素D是所有维生素中最独特的一种，它是人体可以自然合成维生素D的，人们在接受阳光照射时皮肤可以自身合成维生素D。研究发现，紫外线照射可以促进皮肤中的7-脱氢胆固醇转换为胆骨化醇，即内源性维生素D3 。实际上，人体内的维生素D只有不到10%来源于食物，大部分都源于阳光照射。这种方法最为安全和方便，而且数量大于食物中的摄取数量。在夏天的晴朗天气下，穿着短袖衣服，每天晒太阳15-20min即可获得满足身体需要的维生素D，通常来说，只要有足够的时间接受阳光照射，人体就不需要从食物中社区维生素D。 在我国，成人维生素D的每日推荐摄入量为5-10微克，相当于200-400国际单位，在保证一定户外活动的条件下并不难达到。所以，要补充维生素D，记得多去室外活动多晒晒太阳。 适量喝牛奶有益健康 牛奶的确是一种健康的食物，但目前的研究证据并不足以证明喝牛奶可以让人更聪明，如果想补充维生素D，喝牛奶也不是最主要的途径。每天喝牛奶也是各国膳食指南提倡的健康习惯，比如，2010版《美国人饮食指南》建议成年人每天饮用3杯低脂或脱脂牛奶；中国居民膳食指南也推荐我们每天要吃300-500克乳制品。我国乳制品消费量普遍比较低，远远没有达到推荐量 。如果按照膳食指南推荐适量吃一些乳制品，对健康是有好处的，至于变聪明，那就不要过于奢望。 参考资料： 食品伙伴网.新研究：诺贝尔奖数量与喝牛奶量正相关. http://www.foodmate.net/news/keji/2013/01/222292.html Messerli F. Chocolate consumption, cognitive function, and Nobel Laureates. N Eng J Med 2012;367:1562–4. Milk, chocolate and Nobel prizes. Pract Neurol 2013;13:63 doi:10.1136/practneurol-2012-000471 Crichton, G. E., Bryan, J., Murphy, K. J., Buckley, J. (2010a). Review of dairy consumption and cognitive performance in adults: findings and methodological issues. Dementia and Geriatric Cognitive Disorders, 30, 352-361. Crichton GE, Elias MF, Dore GA, Robbins MA. Relation between dairy food intake and cognitive function: The Maine-Syracuse Longitudinal Study. International Dairy Journal, 2012, 22:15-23. Annweiler C, Allali G, Allain P, et al. Vitamin D and cognitive performance in adults: a systematic review. Eur J Neurol 2009; 16:1083–9. E Leerbeck, H Søndergaard . The total content of vitamin D in human milk and cow's milk. British Journal of Nutrition, 1980. 范志红.食物营养与配餐. 范荣静,王宝英.中国城市乳制品消费状况：对北京、上海及广州的调查.古今农业 , 2011, (4): 110-116.

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求真的文化与学术的纯洁

benlion 2013-1-13 08:01

科学、文化的传播与行为，应该“理解信息的涵义”，不能只流于信息的传播形式，前者是同行或内行的信息诠释与传递，后者是一般外部操作管理，如同，考试题教授可阅读思考题，计算机只能识别打孔填充题，所见大量有关 SCI 、 GDP 和人才考核、绩效考核都是设计成便于一般管理人员操作的模式之故。 文库或知识体系，相当于人类社会的智慧库，如同一个人的大脑记忆信息，如果信息混乱和错误，可想而知会发生什么样的行为后果；故而，文化界、知识界、学术界和教育界、媒体界求证信息的客观真实，尤其学术界、科学界的求真务实、伦理规范和知识殿堂的圣洁非常重要。 参见 - http://blog.sciencenet.cn/blog-1557-652509.html 。 另， 商业行为与学术行为有别： 90 年代参与的北京一私立 “ 转基因动物研究所 ” ，我设计其广告为第 1 家 - 因为，国际上未有以 “ 转基因动物 ” 署名的研究所，然，转基因动物研究在 1980 年已经建立是众所周知， “ 第一届 ” 国际转基因动物学术研讨会，亦然，国际上已有大量会议只是未署名 “ 第一届 ” 等 - 当时筹建国际协会，《Transgenic Research》也应我之邀将作为会刊。

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[转载]《自发进化》节选(21)

罗非 2013-1-9 11:09

尊敬我们的建国之母 重申一下，或许从易洛魁部落社会学到的最重要的一课就是关于权力来自自下而上，而非自上而下的渠道这一观念。请记住，欧洲法律即使在它最受启蒙的时期，也认为是神授权给国王，后者再经过慎重考虑授权给他的贵族阶级，而且到此为止。我们的建国者们最根本的进化性理念——直接来自美洲土著文化的理念——就是对行政治理的需求来自平等地拥有治权的公民，是他们缔结条约以确保社会群体的相互利益和兴旺发达。关于美洲土著社会，格林德还写道：“权力是由人民注入给领导者的，领导者基于这一支持而存在。当这种支持不复存在时，领导者的的权力也不复存在了。” 尽管富兰克林和其他人承认了易洛魁国的贡献，但有件事他们没有提及——而且引人注目地未能包括在美国宪法体系之中——那就是妇女在部落中的贡献。有一个原因，它导致了美洲原住民社会当中没有国王，也没有贵族；文化大致上是平等主义的；部落中的资源则是按照需求分配，而不考虑社会阶级。这个原因就是所谓的“外婆议会”。 在美洲土著文化的知觉中，地球、植物和土地在性格上都是母性的。因为年长的妇女最接近生活的根基，也就是与种植和准备食物、生儿育女和社会的家务工作相关的那些事务，因此男人们不需要大脑也会承认妇女拥有根本性的权力。 美洲土著政府的基本单元是家族，它的首领通常是一位年长的妇女。家族集体拥有财产，并用它生成足够的产出来养育家族成员。在政治上，易洛魁人明白男人和女人需要达成团结，在平衡与和谐之中共同工作。年长的妇女，即外婆议会成员们，承担着真实的政治权力，并且单独拥有选择新酋长或者弹劾不称职或不道德的现任酋长的权力。妇女甚至在关于是否开战的问题上拥有最终决定权。 唯恐我们过度美化妇女的影响，易洛魁男人们有时会因为给予妇女关于何时出战的决定权而烦恼。男人们抱怨说，妇女们想让他们出战得太频繁了！要知道，尽管易洛魁联邦防止了其内部各邦之间的战争，但他们和联邦以外的各个部落之间还是会有冲突的，这种冲突经常与儿童绑架有关。因此，妇女们会很热切地要为这些绑架而复仇。此外，在失去了丈夫和儿子时，妇女也会感受和表现出更为强烈的悲伤，这些也会转化为关于复仇和战争的提案。 在过了生育年龄之后，妇女们会变成家族的母亲；有些人还会成为战士。她们经常会随军出战，以确保男人们杀了足够数量的敌人，没有偷工减料。有些报道说，部队在抓到俘虏之后，会交给妇女们拷打。在被问及为什么要这样做时，有一位酋长回答，“我这么做，是为了让她们变得厌恶战争。” 有趣但并不让人吃惊的是，与本土文化的接触可能还引发了美国的妇女运动。妇女研究领域的首批女性博士学位获得者，研究者萨利·洛希·瓦格纳报道， 19 世纪晚期女权运动创始人，苏珊· B ·安东尼和伊丽莎白·卡迪·斯坦顿，以及其他一些人，都曾在早年接触过易洛魁妇女并深受其影响。 斯坦顿报告说，在她还是 12 或者 13 岁的小女孩时，曾经访问了一个易洛魁人保留区。她很吃惊地看到她的印第安玩伴的母亲把马卖给了一个男人并且接受了现金。小伊丽莎白问“你丈夫回家后会怎么说？”这位妇女回答说马是她的，而她喜欢拿它干什么都可以。 在当时那个妇女——在那个号称“文明的文化”的环境中——不能拥有财产的时代，这件事是很让人开眼的。在美洲本土文化之中，两性和所有的阶级对财产拥有平等的权力，这一点增强了自由和民主，因为它使得那种通过经济杠杆来迫使他人改变意志的做法变得更为困难。 在我们阅读这些在其中所包含的无知与残暴和所包含的善良与智慧一样多的历史故事的时候，重要的是要登高一阶，从一个更高的视角客观地看待这些情况。与其责怪某些人不正常的或者罪恶的特征，也就是说， 他人 ，更有用的、更具发展性的做法，是承认这些特征是人类普遍存在的倾向，而它们之所以存在，在很大程度上是由于那些不可见的信仰。 正如我们将要看到的，通过把罪恶投射到他人身上，我们实际上在我们的社会当中坚持了罪恶。当我们承认并在我们自身和我们的文化当中拥有了这些罪恶时——不是出于对我们文化的仇恨，而是出于爱——我们就不再投射罪恶，并通过这种方式剥夺了它的力量。这种觉察和承认是在我们自己和他人心中唤醒意识的第一步。 统一两个半球：鹰与雕 美洲原住民还带给我们另外一件礼物——这次，是以来自安第斯山脉当地人的令人鼓舞的预言形式。根据他们的传统，在很多世纪之前，人类选择了两条不同的道路：雕的道路和鹰的道路。 雕的道路，代表了南半球的人类，它与心脏、直觉、和精神相关。鹰的道路，则代表了北半球的人类，它与大脑、推理、和物质相关。在过去的 500 年中，鹰的力量——思维与物质的力量——主宰了雕的精神和以心脏为中心的力量。不过根据那个预言，情况即将发生改变。 根据南方人当地的传统，时间被划分成叫做 帕恰库提 的纪元，每个纪元持续大约 500 年。根据阿芝台克历法——也称 墨西哥人民圣石历 ——第 4 个帕恰库提始于 1492 年，根据预言，它的特征是混乱、斗争和冲突。自从 1992 年 10 月 12 日起，我们就进入了第 5 个帕恰库提，据说这是一个团结与合作的时期，在这个时期中鹰与雕可以“平等地在天空中共同飞翔”。 而且现在几乎为时已晚。在我们的进化路程中，我们历经了各种基本范式，它们在过去的若干世纪中把我们深深地带进精神和物质两界之中。其中有一件事对于这些基本范式来说是共同的，那就是它们都与那神圣的母性，也就是与大地本身分离了开来。正如我们后文中将要详述的，西方社会对母性的脱离和否认已经让我们与自然世界失去了接触。很多世纪以来，那种先是来自 主神 、后则来自 主科学 的不加平衡的控制权力，已经迫使我们的世界越来越远离平衡，直到如今来到这座悬崖边缘，我们即将摧毁自己所立足的这块土地。 现在，宇宙带着它无限的幽默感，终于要求我们协调左与右、南与北两个半球了。这是一个精神再统一的时代，我们将连接神圣的父性和神圣的母性，而不只是推广原生态的精神生活或者重构女神崇拜。 很多国际组织都在 大地女神联盟 的旗帜下联合起来，通过帮助雕的子民和鹰的子民彼此共享他们的礼物，来促进这种新兴的人类文化。 尽管雕的子民生活简朴，只有相对很少的财富，但他们的人生中充满了欢乐的关系与智慧，这些都来自与自然的连接。面对发展与文明的力量，雕的子民们必须学会谨慎地选择在这些礼物中做出取舍。 鹰的子民们经常在物质上很富有，但精神上很贫穷。财富和资产看来已经扭曲了人生，削弱了整个社会。这种不平衡在美国特别严重，在那里公民们未能注意到某种极为荒谬的饕餮行为。美国以世界上仅占 5% 的人口，却消耗了高达全球 30% 的资源，然后又每年花掉三百五十亿美元去减肥！ 为了面对我们当前所身处的这种严重的疯狂，我们必须仔细研究并且重新考虑我们被编程了的那些不可见的信仰。心理学家詹姆斯·希尔曼建议那些崇尚线性和理智的“北方思考者”一定要“南下”，把自己从熟悉的“心理领域”的局限当中释放出来。 在本书第二部分 启示录中的四种错觉 中，我们会看到西方文明已经似非而是地南下了，而其原因正是它坚持北方式的科学唯物论价值观所致。我们将研究四种错觉的后果，正是它们挑战了文明的生存，并迫使人类通过两个半球之间的某种和解而进化。用激进主义者，作家约翰·珀金斯的话来说，“如果雕和鹰接受了这次机会，它们将创造出一种前所未见、最为卓越的后代。”

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思想与知识的区别

gogorocklee 2012-12-7 12:41

思想和知识是有区别的。 用计算机系统来类比人的思想和知识： 思想是动态的，是可以用来运行的程序；而知识是静态的，只是在大脑中存储的数据。这些知识数据是用来放进思想程序里运行的。比如要懂物理上的测不准思想，需要了解的是一些关于不确定度、概率的知识。 人与人的交流应该是思想的对话与碰撞，我们不应该把大脑变成一个外存，毕竟人脑这点外存根本比不上计算机的外存。所以要懂得什么叫学活，什么叫学死，教育应该承担的任务是培养独立的思考者。 以上是我读了昨天科学网首页的博文《逃离教学：不按课本讲，惨遭拿下！》以及今天的博文《你在给“老板”打工吗》的感触。 《逃离教学：不按课本讲，惨遭拿下！》： http://blog.sciencenet.cn/blog-76913-639820.html 《你在给“老板”打工吗》： http://blog.sciencenet.cn/blog-657244-639950.html

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未来：互联网，人脑和宇宙的三者合一

热度 2 liufeng 2012-10-17 23:11

前言： 互联网，宇宙和大脑的关系是互联网进化论的终极猜想：互联网将宇宙和大脑结合在一起，结构无限逼近人脑结构，空间上无限逼近宇宙边缘，在无穷时间点，宇宙，大脑，和互联网三者将合为一体，进化成为宇宙大脑。 这是《互联网进化论》中的一篇文章节选，《互联网进化论》一书书 2012年9月由清华大学出版。 详细介绍 请点击这里 。 作者刘锋 几千年来，人类从文化、宗教、哲学甚至科技层面，对人类的未来进行了深入探讨和思考。佛教相信弥勒佛将在未来诞生，带领信众进入极乐世界。据佛经记载，弥勒出生于古印度波罗奈国的一个婆罗门家庭，与释迦是同时代人。后来随释迦出家，成为佛弟子，他在释迦入灭之前先行去世。据说释迦曾预言，他离开此世间后，将上生兜率天宫，在那儿与诸天演说佛法，直到释迦佛灭度后五十六亿六千万年时，才从兜率天宫下生，来到人间。 佛教认为“他降世的那个时期，地球经过了许多变化，山河石壁，皆自消灭，多是平原，海水平静，土地肥沃，多有自然乐园。一年四季，风雨调顺，百花开放，万类和宜，产物丰收，果实甘美，并产天然粳米，没有糠皮，滋味香美，如果成熟，不炊可食，人食长寿，毫无疾苦。又无任何灾难，人心皆为大善，没有贪、嗔、痴、慢、疑、……，更无杀、盗、淫、妄、酒、……等一切不良的思想言行。” 与佛教对未来的乐观不同，世界范围内对未来悲观的观点大行其道。最突出的是世界末日说，世界末日的预言大多起源自原始宗教。早期的人类追求天人合一的思想。认为人的死亡是与自然的融合，因为把死亡看做是一种神圣的过程。从而产生了“末日”思想。随着早期人们征服自然战胜自然思想的膨胀，早期宗教出现了较大的分裂，寻求天人合一思想的派系逐渐缩小。但是思想和理论被别的宗教吸收成为了末日审判的一种思维模式，如北欧神话“诸神的黄昏”、基督教、犹太教、天主教、新教、伊斯兰教等的弥撒亚在末日的审判等。 基督教认为，在世界终结前，上帝和耶稣将要对世人进行审判，这就是末日审判。凡信仰上帝和耶稣基督并行善者可升入天堂，不得救赎者下地狱受刑罚。《圣经·启示录》中对末日审判进行了描述。“海水立即变成血，海中一切生灵尽皆死尽。江河及众水之源，亦变成血水。顿时烈日的烤，热浪袭人。电闪雷呜，地震城塌，海岛山峦都无踪影，特大冰雹降落下来．．．” 科学上对于世界的未来也有很多研究，一九二九年，美国天文学家哈勃根据“所有星云都在彼此互相远离，而且离得越远，离去的速度越快”这样一个天文观测结果，得出结论认为：整个宇宙在不断膨胀，星系彼此之间的分离运动也是膨胀的一部份，而不是由于任何斥力的作用。 　 其后的宇宙膨胀学说提出：我们可以假设宇宙是一个正在膨胀的气球，而星系是气球表面上的点，我们就住在这些点上。我们还可以假设星系不会离开气球的表面，只能沿着表面移动而不能进入气球内部或向外运动……。如果宇宙不断膨胀，也就是说，气球的表面不断地向外膨胀，则表面上的每个点彼此离得越来越远，其中某一点上的某个人将会看到其他所有的点都在退行，而且离得越远的点退行速度越快 。 图 宇宙大爆炸模型 按照宇宙大爆炸理论，宇宙的不断膨胀，使各种星系和其他天体彼此高速远离而去，因此，宇宙物质将变得越来越稀疏，密度也越来越小。如若如此，我们的宇宙终将变得“空空荡荡”。于是出现另一种理论，它认为：当宇宙膨胀使星系之间的距离变得足够“巨大”的时候，就会有许多新的物质从“虚无”中被创造出来，以填补出现的“间隙”，维护宇宙物质的应有密度，他们甚至计算出新物质产生的速度。还有第三种说法，当宇宙膨胀到一定程度后，将停止膨胀，反过来进行收缩，直到重新回到膨胀时的原点“奇点”。 我们在互联网进化的膨胀规律中提到，互联网的扩张不仅仅局限在地球的范围内，事实上人类迈向太空的每一步，都意味着互联网范围的进一步扩大，无论是月球探测器、火星探测器，或者是外太阳系太空探测器旅行者 1 号。它们的信息通过无线电设备与地球实现联网和通讯。 我们可以合理的推测，随着人类的进化和发展，互联网的范围也必将向更远的外太空蔓延。只要有足够的时间，人类的发展将使互联网的范围扩大到银河系、本星系群、本星系团、在无穷的时间点上、最终蔓延到整个宇宙，到那时智慧宇宙或宇宙大脑将会诞生。 从互联网进化论的观点看，人类的未来并不是无目标无前途无光明的，而是有着庄严的使命和方向，那就是想尽一切办法存活下去，利用一切机会发展自己的智慧并向宇宙深处扩张，直到无穷的时间点，彻底知道宇宙的每一个细节，彻底理解宇宙每一个秘密，彻底掌握改造宇宙的每一项能力，那时才是人类进化的终点，才是人类生存安全的永恒之地 图 宇宙大脑示意图 仍然有我们无法思考下去的断点：宇宙大脑或智慧宇宙形成后，还会如何进化？曾经思考过，在这个宇宙大脑里诞生另一个智慧萌芽，向另一个智慧宇宙进化，但这会导致死循环，一个诞生另一个，再诞生第三个 …… 似乎这样的宇宙结局太枯燥了。应该还有其他的进化或发展，跳出这个死循环，只是这已经超出了我们现在的想象。

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[转载]科学家、神学家和普通人都应看的：神秘精神体验亲历记

seawan 2012-10-17 08:20

2010年2月在世界著名的TED会议上美国一位女神经解剖学家Jill Taylor博士讲自己左脑中风以后，右脑的神奇"开悟"经历。 http://www.ted.com/talks/jill_bolte_taylor_s_powerful_stroke_of_insight.html 令人震惊的20分钟，值得一看！ 进化学家问：大脑的左右半球分工是如此的明确，why？ 神学家问：神秘体验的大脑基础是什么？ 普通人问：为什么濒死体验告诉我们，不能随便移动（濒）死者的身体？ 瑜伽师问：你“感受”到的，是“梵”吗？ 和尚问：你的“巨大而融合”的觉受，是“无量心”吗？ 生理学家问：为什么身体会同时有愉悦的体验，又对外界的刺激感到痛苦？ 批评家问：你混淆了物质和精神，扰乱了肉体和灵魂的界限，有何居心？ 。。。。。 Open in Google Docs Viewer Open link in new tab Open link in new window Open link in new incognito window Download file Copy link address Edit PDF File on PDFescape.com Open in Google Docs Viewer Open link in new tab Open link in new window Open link in new incognito window Download file Copy link address Edit PDF File on PDFescape.com Open in Google Docs Viewer Open link in new tab Open link in new window Open link in new incognito window Download file Copy link address Edit PDF File on PDFescape.com

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[转载]PNAS：大脑生长依赖于神经元的形状?

fendi 2012-9-29 08:03

2012年9月20日 讯 / 生物谷 BIOON/ --人类大脑可能是宇宙上最为复杂的物体，但是它的生长依赖于一种东西：神经元的形状。 不同类型的神经元在与哪些其他的神经元相连接在一起以及与它们在何处附着是有选择性的。人们认为特异性的信号分子在指导这种过程中发挥着至关重要的作用。 来自瑞士联邦理工学院的Henry Markram和同事们构建了大鼠躯体感觉皮质(somatosensory cortex)的三维计算机模型，并且每个模型含有在大鼠大脑中发现的细胞类型的随机组合，但不含有信号分子。然而，只需允许这些神经元产生它们正确的形状，就可以使得74%的神经元连接最终都在正确的地方形成。 这些研究结果提示着科学家们可能在不需要信号分子的存在下绘制出大脑大部分结构。对于努力绘制大脑中令人眼花缭乱的神经元连接网络的神经科学家们而言，这是一个好消息。Markram说，“它将需要花费数十年的时间来绘制大脑中的每个突触。” 人们通常认为精神分裂症是由于大脑连接存在的缺陷而导致的。这项研究可能也有助于揭示诸如精神分裂症之类疾病的病因。如果Markram的这项研究证明是对的，那么不能正确形成连接的有缺陷的神经元可能是这类疾病的一个影响因素。(生物谷Bioon.com) doi: 10.1073/pnas.1202128109 PMC: PMID: Statistical connectivity provides a sufficient foundation for specific functional connectivity in neocortical neural microcircuits Sean L. Hilla,1,2, Yun Wangb,c,1, Imad Riachia,1, Felix Schürmanna, and Henry Markram It is well-established that synapse formation involves highly selective chemospecific mechanisms, but how neuron arbors are positioned before synapse formation remains unclear. Using 3D reconstructions of 298 neocortical cells of different types (including nest basket, small basket, large basket, bitufted, pyramidal, and Martinotti cells), we constructed a structural model of a cortical microcircuit, in which cells of different types were independently and randomly placed. We compared the positions of physical appositions resulting from the incidental overlap of axonal and dendritic arbors in the model (statistical structural connectivity) with the positions of putative functional synapses (functional synaptic connectivity) in 90 synaptic connections reconstructed from cortical slice preparations. Overall, we found that statistical connectivity predicted an average of 74 ± 2.7% (mean ± SEM) synapse location distributions for nine types of cortical connections. This finding suggests that chemospecific attractive and repulsive mechanisms generally do not result in pairwise-specific connectivity. In some cases, however, the predicted distributions do not match precisely, indicating that chemospecific steering and aligning of the arbors may occur for some types of connections. This finding suggests that random alignment of axonal and dendritic arbors provides a sufficient foundation for specific functional connectivity to emerge in local neural microcircuits

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我思故我在，给大脑做做思维体操

mengxf 2012-8-27 10:53

思考和分析是有用的，搜集的信息越全面越好，在此基础上做的决定会更准确 公平正义要如何才好？

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你的脑袋有多大？

热度 21 fs007 2012-7-10 12:51

寻正 我经常看美国喜剧《乔治*罗泊斯》（George Lopez），该剧最显著的特点就是乔治的大脑袋，真的不小，据说他量过他的脑袋，周长有63公分（25英寸），比常人多出约18%，假设他的脑袋跟其他人一样长，那么他的脑容量比常人就大上38%。 脑袋大是人类的特点，当胎儿在子宫中发育时，大多数的营养就给大脑袋吸收去了，生产的时候，人类就倍感艰难，产妇要历经数小时才把大脑袋分娩出来，脑袋出来了，就意味着痛苦结束，没出来，就威胁大人胎儿生命。大脑袋是人类的标志。 如果你学画画，在学习人物素描时，脑袋就成了通常计量标准，这源于达芬奇，他把解剖学的计量研究带入了艺术世界。在其经典的素描指南中，人的理想身体比例是8个头长，当然，那是成年人。人出生后在1岁时头长大约15公分，身高约4个头长；到5岁时，头长增长为18公分，身高约6个头长；到16岁时，画家就估计人头长23公分，身高7.5个头长。 分不清楚现实与虚拟的作者会告诉你人达不到理想头长，一般就只有16岁时的比例，而英雄人物才能达到9个头长 1 。那是一知半解的结果，因为视角的缘故，画家增大了头在素描中的比例，这取决于简单的光学原理，头是人物活动的聚焦点，因此，头总会被显得比实际要大。在16岁时，意大利人中男性头长约19公分，女性18公分，男性有9个头长，女性有8.7个头长 2 。在20岁时，印度古吉那特邦人男性头长18公分，女性17公分，而身高分别有9.5及9.1个头长 3 。在近100多年前，学者就测到俄罗斯人、吉尔吉斯人、乌兹别克人、及亚美尼亚人身高为大约9个头长。身高并不跟头长成正比，俄罗斯人最高，但较矮的亚美尼亚人比他们多出几乎半个头长 4 。 图一、聚焦头部产生的假相 对于科学而言，我们可以凭借指纹、牙齿、乃至于微量的细胞成份来判断一个人的身份。但自有史以来，我们就是头，当你拿出身份证、护照、或者驾照等身份证明文件来，看到的只有头，其它身体部件不见踪影，也没有关系。人的头在成年时期仍然继续生长，当然，变化并不太大，往往是成年人在几十年后发现自己的帽子变小了 5 ，不过，由于老年后身高会下降，头的重要性还会继续增加。 为什么头那么重要呢？因为它是人类智慧的物质基础。大脑袋就等于高智慧生物。一个自然而然的问题就是乔治*罗泊斯的大脑袋是否跟智商有关系。一问这个问题，我们就踏入了科学的禁区，一个让人敏感的话题，那就是脑容量的种族差异以及它跟智商的关系。科学家会因为研究这个问题而被贴上种族主义的标签，研究成果也会因为这一标签而被压制批评。 一般而言，身高黑种人比白人要高，而白人比东方亚洲人要高，但从脑容量上说，则相反，黑种人最低，白种人比黑种人要多不少，而亚洲人更高。这样的研究的确给种族主义提供了素材，但是，欧洲人在100多年前同样地瞧不起亚洲人，并不妨碍他们报道亚洲人有比他们更高的脑容量。 通过近一个世纪的研究，大量的学术报告证实了人种之间的脑容量的差别。通过尸体解剖，科学家发现白种人大脑比黑人的重约100克，而亚洲人更重。在1984年，科学家报导测量多达两万个颅骨，亚洲人比白种多了近50毫升的脑容量，而白种人比黑种人又多了超过80毫升的脑容量。在1990年代，通过对数万成人或者小孩的脑测量，也相继证实上述区别在活人就存在，并且黑人个子比白人高，其脑容量仍然低于白人，亚洲人个子矮，但脑容量仍然高于白人。在1994年，有报道用现代工具核磁共振（MRI）直接测量脑容量，证实黑人比白人更低。 图二、三人种脑容量比较（来源：鲁希顿《人种、进化、与行为》 6 ） 在出生后，人类的大脑增长远超过其它有脑动物，出生时我们的脑容量只有成年时的30%，大猩猩是60%，猴子是100%。这是为什么人类发育时间相对较长，而儿童时期营养与环境又是那么重要。脑容量跟人类智商有直接的关系，智商跟MRI测量的脑容量的相关系数是0.44，跟脑周长的相关系数是0.20，而用其它方式测得的脑容量，则变化于0.24-0.41，也就是说，现有的研究表明大脑袋更聪明。 大脑袋的遗传率超过80%，估计一半会传递给智商，使智力的遗传效率达到50%。因此，智商也有种族差异。黑种人的智商平均为85，白人为100，而亚洲人为106，与脑容量的区别大致相当。证明大脑袋的优势的最好研究是收养小孩的智商研究，因为收养家庭就让小孩的生长环境得到了最好的控制。在白人收养的小孩中，智商以亚洲人最高，白人次之，黑白混血儿再次，黑人最低。美国中产阶级白人收养黑人小孩成长后智商高于非收养黑人，以及美国黑人显著高于非洲黑人，表明后天环境的重要性。 图三、人种之间的智商差异（源：鲁希顿《人种、进化、与行为》 6 ） 伦敦大学双博士鲁希顿（P. Rushton）在其《人种、进化、与行为》一书中解释人种脑袋大小智商高低的进化意义 6 。当我们的祖先走出非洲时，他们移居到四季分明的温带或者环境艰苦的亚寒带地区，我们的身体更适于在炎热的非洲生活，食物一年四季都不缺乏，走出非洲的人需要更多的创造性与智力来解决环境的挑战，比如如何为缺乏食物的季节规划、制造更多的工具、衣物、住处、以及使用火就使得我们的大脑更为发达，或者说存在一个系统的针对大脑袋高智商的筛选过程。 当画家作画的时候，或者是人类在观察其他人的时候，我们潜意识里的大脑袋选择本能就发挥了作用，我们只登记观察对象的脑袋，就象照相时聚焦始终会选择脑袋一样，尽管身体其它部位的特征具有同样的鉴别性，我们也会忽略之。那么，是不是脑袋越大的人越受欢迎呢？小孩脑袋相对较大，那是一种特殊的喜爱，我们是否在成年人中也喜爱大脑袋呢？ 在2008年，来自英国的学者赖尼等人针对这个问题进行了研究 7 。他们制造了10幅标准人体图片，从6头身到10头身，看观察者更喜欢哪种体型。其中最受欢迎的是7.5头身，8头身次之。如果用超过10%的喜爱程度的图取均值，则为7.8头身。也就是说，艺术家们采用的一般8头身标准低估了人们对大脑袋的喜爱程度。 图四、赖尼等人使用的6头、7.5头、及10头身影像（源：赖尼等2008 7 ） 为什么人们不喜欢更大的脑袋呢？比如6头身。乔治*罗泊斯的确有一个漂亮的太太，但该剧中他总是扮演一个失意大头的形象。在人的发育中，大脑是属于优先供应的器官，不过，它的大小相对衡定，头长又比头宽头高更衡定，头长相对于身高的比例往往更多地取决于身高，而身高又取决于营养与健康状态，营养不良的身高发育受限，如果个儿长得太高，又可能是肢端肥大症，因此，我们潜意识里更喜欢相对适中却又显得大一些的脑袋。 美的基础是健康，大的脑袋装智慧。 注： 1 见方舟子《人们为什么爱美腿》： “达•芬奇画过一幅著名的人体比例图，代表着西方传统美术对标准人体的看法，作为人体绘画、雕塑的参考。比如，一个人的身高等于8个头长。这只是“凡人”的标准。在西方传统美术中，如果画到神或英雄人物，身高往往就画成了8.5个头长，以显得威武、高贵。多出来的身体高度，相当一部分来自把腿拉长。而在美国漫画中，英雄人物的身高更为夸张，能达到9个头、15个头甚至20个头那么高。” “即使是8头身也只是理想化的人体，在实际上很少有人能达到这个标准。一般人的身高通常只等于7.5个头长。影响身高的主要是腿长。换句话说，一般人的腿长都没有达到“标准”，至少是西方传统美学的标准。” 2 根据两份意大利人体测量调查推算。身高见Aldegheri, R. and Agostini, S., A Chart of Anthropometric Values J Bone Joint Surg 1993; 75-B: 86-88; 头长见Sanna, E. et al. Growth charts of head length and breadth for regional areas? A study in Sardinia (Italy). HOMO - Journal of Comparative Human Biology 2012; 63: 67– 75 3 Jadav, H.R. and Shah, G.V. Determination of personal height from the length of head in Gujarat Region. J.Anat.Soc.India 2004; 53(1): 20-21 4 Hrdlicka, A. Growth during Adult Life. Proceedings of the American Philosophical Society, 1936; 76(6): 847-897 5 Krdlicka A. Growth of the Head during Adult Life: Further Evidence. Amer J of Physical Anthropology 1938; 24(2): 127-159 6 Rashton， J.P. Race, Evolution, and Behavior: A Life History Perspective. 2nd Special Abridged Edition. 2000; The Charles Darwin Research Institute, Port Huron, MI 7 Naini, F.B. et al. The influence of craniofacial to standing height proportion on perceived attractiveness. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2008; 37: 877–885

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Schwartz：心灵之脑

热度 1 quantumuniverse 2012-6-26 23:04

后记 心灵之脑 老布什总统将一九九○年代命名为“大脑时代”，请注意是大脑时代，不是心灵时代。因为不论是科学家或一般人都是往大脑寻找答案，希望从大脑灰质的深沟浅壑中寻找性格与气质的根源，或探究精神疾病、情绪、性认同，甚至是对美食的偏好。在我所从事的神经精神医学里，这种心态可归结为一句话：“每个纠缠的思维都可找到一串对应的分子。”过去我们以为某些心境、偏好或行为可归因于教养方式或甚至自由意志，现在全部被视为基因与神经传导物质的产物，而这些是我们几乎完全无法控制的。 大脑诚然是心灵的具体表现，是心灵赖以发挥任何作用的器官。大脑神经元负责记录五官的知觉与内在的世界：我们已知内在的意象可引发与外在意象同样具体可测的神经元活动。但大脑不仅是基因而已，第三章说过，三万五千个基因绝不足以承担连结一百兆个突触的复杂任务。大脑是经验塑造镂刻出来的——包括周围神经接收到的无数感觉刺激、我们习得的技能、储存的知识、思想与注意力形成的模式等，这些都会留下印记。 不过，二十年前，神经科学家以为大脑结构在童年初期就已固定不变，大脑功能是基因设计好的。但现在我们知道事实恰恰相反：大脑的神经元会形成新的连结，因为频繁使用而变得更强韧，无用的突触则会萎缩到无法传递任何信息，就像以一条绳子连结两个空罐是无法假装是电话的。出生时脑部配备的神经元在我们一生中都会继续编织回路，脑部会划分出多少位置给特定活动或身体部位或心理习性都是会变动的。换句话说，我们的生活方式会在脑部留下印记，造成神经回路的持久改变。这就是神经可塑性。莫山尼奇说，神经可塑性有助于了解“皮质如何影响我们表现出独特的行为能力，甚至可解释为什么有些人是天才，有些人是蠢才。” 但即使是这种观点所叙述的大脑，仍比我们现在所知的更为被动。这反映的是过时的经典物理学的心物观。因为除了“皮质的影响”之外，我们的选择、决定、意志不但是驱动行为的因子，更可透过引导性精神力量形塑大脑回路。 自莫山尼奇提出上述观点之后十年，人们对神经可塑性有了更深的了解。现在我们知道大脑回路会因手指拨动琴弦而改变；因截肢或中风而改变；因耳朵习惯于本国语言而不再听见外国语的音素而改变。简而言之，大脑回路会因感觉信息的改变而改变。这一点银泉猴的实验已经证明了。但大脑反映的不只是身体信息的改变，更能具体反映物质与心理的互动结果。难以捉摸的思维变化或心理初萌生的意志——简而言之，当我们选择注意时——也会使神经回路随之改变。注意力不只能选择心理活动的方向，更能让神经回路发生系统功能的改变——在科学实验中这是可以印证的。 我们每一天，甚至每一秒的经验基本上是由被动的心理活动主导的，而这又完全由脑部机制引发。 在日常生活中大脑的运作确实很像机器。大脑接收感觉信息后加以处理，与原先储存的感觉经验连结，然后做出反应。 若说这部分的生活只是大脑的预设反应也不算太夸张。莫山尼奇等人证明有一种因注意而产生的神经可塑性，但这占日常经验的一小部分（年轻时期花较多心力学习，可能占的时间多一点）；有机会像托柏的中风患者那样运用注意力发挥康复效果的人更是少数。一般而言，即使是严谨的静坐也只花几个小时。且即使在这些较特殊的例子里，注意时意识经验的内容仍大部分由大脑的内在运作决定。 性格则不然，意识经验固然是被动的，对其中各部分的注意程度与品质却可以主动选择—这不能纯粹从大脑机制来解释。在治疗强迫症患者时，被动与主动心理过程的区分便很重要。当强迫观念或冲动进入患者心中时，所引发的恐惧与焦虑在生物学上是既定的。但从临床资料与正电子断层扫描检查可以看出，患者可凭意志改变对这些感觉的注意程度，从而改变大脑的运作。 患者如何做到的？就是凭着我所说的引导性精神力量发挥注意力。注意力不仅有临床上的疗效，也有生物学上的效力（可改变症状背后的脑部化学活动）。现在我们知道，头骨里这三磅重的胶状物确实是心灵之脑。 我们的意志及行为构成了心理经验里主动的部分。这是最重要的主动意识。一般我们想到意志力总是想到外在的行为表现：选择走哪一条路或做哪个决定。即使从内省的角度来思考，也会把意志力等同于外在追求的目标。但我认为意志的最重要最基本的表现是选择注意的目标与品质，而这也是一切决定与行为的根源。 在十九世纪末，詹姆斯便已认为我们能注意的范围是被动由神经状态决定的——但注意之后特定意识层面能得到多少注意，则是主动的心理过程，他称之为“精神力量”（ spiritual force ）。他在个《心理学》里说，“用力注意就是意志的基本表现。”这个主动的成分甚至比大脑更能决定注意的方向、方式与品质——例如是否用心、明智、坚定。 心理如何选择注意对象？佛家哲学提供一个理解的角度。佛家传统的禅修系建立在两种心理活动：静，观。在静的初期阶段，须注意于单一的对象，例如湖面或鼻息。目标是达到纯粹注意的状态，稳定而集中，然后才能进入观的境界。佛家认为习惯可使业力大增（业等于意志行为）。因此伟大的佛家学者雷地尊者（ Ledi Sayadaw ）说，“不断重复而养成习惯”会使业力“产生愈来愈大的效力与能量，就像一个人读同一篇课文许多遍，自然会愈读愈精熟。”在日趋科技化与物质主义的文化里，意志的力量被严重低估，至少在西方国家是如此。佛家因果论认为凡行为必有后果，因此非常重视意志，这对于过度轻信物质的西方文化多少有平衡的效果。不过，现在我们已逐渐发现引导性的心理努力可有系统改变大脑的结构与功能，随着大众对这些信息的了解愈来愈多，意志所扮演的角色或许可以重新获得认可。 探究心灵改变大脑的证据有很重要的影响，不仅能改变我们对自己的认识，更具有实际的功能（例如协助中风患者的康复）。不过，这方面的研究只能算刚起步。三十多年来，生物学的物质主义几乎扼杀了神经科学（乃至所有生命科学）的发展，现在终于出现了一线生机。有人说哲学是象牙塔里艰涩的学术研究，与现实生活没有多少关联。生物学物质主义及其将人类机器化的中心论调如果真的这么遥远就好了，问题是这些观念确实对人们的实际生活造成影响。如果你是个极易害羞的人（所谓社交恐惧），医药公司会告诉你吃一颗药丸就好了。当你陷入忧郁、焦虑或无法注意，医生会告诉你，只要让神经化学活动恢复平衡就可重获健康。生物学的物质主义当然有它的吸引力，只要信仰它，我们就无须探讨悲伤的情绪或精神根源，无须质疑自己教养孩于的方式是否与他的注意力缺损障碍有关。我无意贬损以生物化学或基因探索行为与疾病的重要发展，事实上其中有些证据就是我最要好的朋友发现的。问题是人类远比这些发现更复杂。 相关领域的重要学者多数也同意人的研究不能只局限于生物学，但到目前为止关于物质主义的世界观所造成的道德真空，却几乎没有人提出来讨论。我曾经和一位杰出的同事聊天，他慨叹若依据主流的物质主义科学观，他对妻子的爱“就只是脑部与生理的生物化学反应”。但他是一个不好争辩的绅士，在专业领域的言行丝毫没有透露这种不以为然。我真诚地希望，引导性精神力量的神经生物学能改变这种现象。 若将人类视为物质过程的产物，对真相必无法得到全面的了解。人类会思考、判断、依据判断发挥力量，进而改变内外在世界的物质层面，这些不是狭隘的物质主义分析模式能够涵盖的。要了解人类有系统改变自身神经生物状态的能力，就必须将选择与努力等概念纳入科学的语汇。随着新世纪来临，当我们探讨人类在医学、经济、政治等各领域的表现时，会发现心脑关系的问题愈来愈重要，我们不能忽略心灵可透过觉察与努力重塑神经生物机制的事实。 引导性神经可塑性的临床资料所显示的绝非固定的物理过程，而只能以心理的努力来解释。听起来这似乎太一厢情愿，甚至过于冒险；毕竟，一个人若对生物决定论表示怀疑只会招致嘲弄，或被污名化为“非科学”或“新世纪谵语”。虽然我们对神经可塑性的了解简属起步阶段，但我认为已足可证明物理之脑无法完全决定我们的命运。然而我们的经验、选择、行为又是如何在大脑皮质上写下日记？大脑不断调整处理能力以符合我们的要求，不断提高神经元与回路的沟通能力，以配合经常进出的信息。就是因为脑部具有惊人的学习、遗忘、调整、改变的能力，容许生活的经验一再刻下印记，我们才得以摆脱生物学物质主义的桎梏。也就是说，生活方式决定一个人拥有什么样的大脑。了解心灵形塑大脑的力量不仅能增进知识，也能增长智慧。偏激地将世界解读为只有物质而没有心灵，等于忽略了人类的特质。发挥引导性精神力量，才不枉万物之灵的美称。 在第一章我首先探讨心灵源自物质的观念，以及笛卡儿二元论所引发的问题。最初二元论确实为科学界提供很大的便利：将心灵的问题划归宗教之后，也就摆脱了教会的监督，其后几百年科学才得以不被宗教界视为毒蛇猛兽（抱歉了，伽利略）。但对道德哲学而言，笛卡儿二元论却是一大灾难，终于将人类贬抑为机器。如果过去与现在的所有行为都只是机器式物理机制的被动结果，毋须论及意识的存在，更遑论意志，那么谈道德责任便没有意义了。如果我们的选择与行为都与意识思维无关，那么我们何须比机器人承担更大的责任。因此当我们探讨心理是否具有真正的活动力（能引发具物理效果的精神力量），其实是在探讨一个道德问题。詹姆斯在《决定论的困境》（ The Dilemma of Determinism ）里说， “不论行为者有什么感觉，我相信一个人既有行为的意愿，必同时对行为的好或不好有一定的信念。”若说心灵及其注意力只是物质因素的被动结果，詹姆斯说“这百分之百违背我的道德观”。 但如果我们采取目前最精确的世界观——量子理论，则科学与道德哲学的冲突立刻会像朝雾一样消散无踪。依据量子理论，物质与意识并非遥遥相对于鸿沟的两端，而是可透过定义清楚测试完备的数学规则连结起来。斯塔普说： “量子理论重新巩固了道德哲学的基本假设。我们认为一个人的行为取舍是受到意识的影响，而意识不受任何已知的自然法则的严格控制。” 心灵的量子理论涵盖了非定域性定理与量子芝诺效应，为修补科学与道德哲学之间的裂痕提供一线希望。这套理论明确指出，真实、主动、具致果性的心灵能在物理世界运作。 物质主义的决定论认为人类不过是肉身电脑，依据某种既定的神经基因程式做出行为反应，但现在我们对神经可塑性与心灵形塑大脑的力量有了新的了解，已足可挑战上述论调。物质主义者说，“大脑要做什么就会做什么，你无法控制。”但现代物理学与神经科学告诉我们这是错的。宗教界早已对物质主义的心态提出谴责，现在神经科学与物理学也加入讨伐。随着新世纪兴起的科学明白告诉我们，人类不只是物质的产物，更不是物质的奴隶。佛陀在公元前五百年演绎的因果律在二十一世纪的今天依旧撼动人心：“假使千百劫，所作业不亡，因缘会遇时，果报还自受。”

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Schwartz：量子大脑

quantumuniverse 2012-6-25 22:08

量子大脑 出自： The Mind The Brain: Neuroplasticity and the Power of Mental Force （ 2002 ） 《 心智和大脑：神经可塑性和精神力量 》 作者： Jeffery M. Schwartz 作者简介： 作者 Jeffery M. Schwartz 是 UCLA 的认知神经科学家，也是一名精神病学家，他领导的团队开发了著名的、强迫症治疗的心理行为四步疗法。作者与量子物理学家 Henry Stapp 合作，发展了“心－脑相互作用的量子物理模型”，最近在发展基于认知神经科学的领导学。作者还是迪卡普里奥主演的电影《神鬼玩家》的科学顾问。 译者：张美惠 任何人若感受不到量子理论的震撼，必然是不了解这个理论。 ——玻尔（ Niels Bohr ） 现在我相信理论物理学就是哲学。 ——波恩（ Max Born) ，《我的人生与观点》（ My Life and My Views) 科学不再以自然的观察者自居，而是人与自然互动的一部分。科学方法会改变其研究的对象：研究过程不再能与对象保持距离。 —— 海森伯格 （ Werner Heisenberg) ， 一九五八年 1997 年秋天，我重启了我的第二部书的写作。那是我生命中一件愉快的事，这部书名为《复归天真》（ A Return to Innocence ）。书的基本材料来自我与一名叫 Parick 的 16 岁孩子的通信，关于如何用正念的方法来调节身体、心智、和大脑剧烈变化，这些变化是从青年时期转入成年期的伴随现象。作为短暂的休息调整，那年 10 月我驾车前往 圣大克鲁兹 去拜访那四十英亩红杉林，几年前我有幸从附近的一个叫做 Boulder Creek 的小镇上得到的。在驾车北上的路途中，我在思考关于意识问题的两种不可调和的观点，其中之一就是我避之不及的唯物观点，另外一个观点，用哲学家查尔莫斯（译者注： David Chalmer ，国际意识研究重镇、亚利桑那大学意识研究中心主任）的话来说就是，“意识需要认真对待”。这个争论，我越来越确认，在很大程度上是对下面这一简单问题的两个不同的回答：什么是基本的，或者是不可还原的？对于那些认真对待意识的人来说，把主观现象——例如对意识的内在感觉视为基本的，不仅应该得到允许、而且是关键的。这种主观现象还没有被还原为另外一种不同质的事物的现象。疼的感觉、红色的感觉、悲伤的主观体验，没有一样能够让信服的解释为是神经元发放和神经递质释放的副产物。至少从 1997 年开始，人们开始认为看起来它们永远不会。从我的观点来看，它们永远不能。 此前一年出版的一本书，名为《意识的心灵：寻找基本理论》（ The conscious Mind: In Search of a Fundamental Theory ）， 查尔莫斯 将这一观点发展为一套自洽的论述。他坚持认为，当前的神经科学甚至还没有开始解释意识是如何从神经元的川流不息的电化学过程中产生出来的。这种还原论的解释由于缺少这个目标所以败下阵来，查尔莫斯指出，所有将意识解释为脑物质的努力都存在致命的缺陷，它们从一开始就注定是失败的。相反，查尔莫斯建议，意识经验内在的、并且永远无法被还原为任何更“基本的”事物——包括任何物质的事物。或许应该从一个崭新的观点来理解意识，他说：或许意识经验是一种不可还原的实体，正如空间、时间、或者物质一样。这三类实体中，没有一种可以被理解为是另外两种事物的显现。或许，意识经验也是类似的基本存在。 然而，查尔莫斯也相信因果封闭，这种观点认为只有物理的事物能够作用于物理的事物：如果一个现象是非物理的（如意识），那么，它就无法影响由物理的组织、分子和原子所构成的任何事物（如大脑）。查尔莫斯在那时是一个优秀的副现象论者，他接受了意识是真实的和不可还原的，但是相信它是由大脑所引起的、但是却不能作用于任何物质的事物。（正如我们在本书的第一章中所看到的，多年后，查尔莫斯改变了后一观点）。我当然强烈的的反对这一因果封闭的观点。我的 OCD 数据（治疗强迫性多动症的研究资料），更不用说我实践了 25 年的正念冥想（ mindfulness meditation ）实践，使得我相信，这种我们称之为心智（ mind ）的非物理实体具有改变大脑的能力。在我离开洛杉矶之前，当我试图在《复归天真》这本新著中努力寻找一种解释我对正念冥想的认识的途径的时候，精神力量（ mental force ）这一词涌现在我的大脑中。这有点像是文字上的发明，真的，这个新的概念发明（即精神力量）用来表达这样一个观点，通过强烈的努力我们能够抑制我们基本的食欲。尽管在精神的意义上我是认可这个概念的，我还没有认真思考这样的一种精神力是否是一种物理实在（ physical reality ）。 查尔莫斯并不赞成顽固的的唯物论——真是一个好人——在过去的几年里萌发了对哲学的热情。几个星期前，我把我妻子的第一封 Email 发送给 Chalmers ，“我真的很想试试看，在另一端是否有一个意识的存在”，我录入这些文字的时候，对这个新奇的小玩意充满了怀疑。几乎立即，戴维回复道，“已经确认：意识存在”。因此，在我前往圣大克鲁兹的旅行中，我要去造访戴维。于是，那个下午，我与他坐在他的门廊里，俯瞰圣大克鲁兹，讨论关于心 - 脑的所有问题。喝过几罐啤酒之后，我开始对物质主义的可怕的社会效应感到悲哀，我认为，很少被赞美的美国的普遍道德状况——尤其是圣大克鲁兹（我由于过度工作而脾气暴躁，从来没有对圣大克鲁兹的道德状况感到倾心）的状况，要归因于三百年来的物质主义的支配地位。这种处于支配地位的信念——我们的所思所想、我们所做的选择仅仅是神经元、在根本上是亚原子粒子的决定论的过程，在我看来，已经推翻了人类的道德感。 认为人仅仅是机器，而心灵仅仅是物理宇宙的另外一种（并不特殊的）显现，这种观点已经渗透到我们所有的思想之中，无论一个人是否知道神经轴突上的突触。 我问戴维：你知道所有这些道德腐朽的根源吗？ 物质主义！他说。不是 DVD 播放机，不是 SUV ，也不是在 Telluride 的第二套房的物质主义，而是作为世界观的物质主义。这种世界观认为：所有的存在都是物质的，人类的精神体验和情绪，无论它们是多么的壮观、堂皇，在实际上都只不过是神经元之间传递的电脉冲。 于是我对 20 世纪一些哲学流派（大多数人从来没听说过的）所制造的道德陷阱表达了抱怨。 查尔莫斯 对我的态度表示怀疑，他并不是第一个、也不会是最后一个对我的态度表示怀疑的人。但是，查尔莫斯的声音里仍然包含着对我的同情，他问道：“你真的相信你的想法吗？” 我确信。于是查尔莫斯和我搜肠刮肚寻找一些学者的名字，那些给出了与物质主义不同的、然而在科学上却能够站得住脚的世界观的学者。其中之一，就是大卫 . 哈吉森（ David Hodgson ）。如同查尔莫斯一样，哈吉森也是澳洲人，而且是澳大利亚高等法院的法官。他写了一本著作：《心灵物质：量子世界中的意识和选择》（ Mind Matters: Consiousness and Choices in Quantum World ）。一个法官会出书探讨物质主义与意识这么艰深的问题，似乎有些奇怪，但物质主义显然对法律体系的核心思想构成问题，其核心思想就是人类的行为（包括犯罪行为）是自由意志的表现。如果行为只是脑部天生回路的必然结果，或者把因果链再往上推，是遗传基因的结果，那么道德责任的概念当然就站不住脚。查莫斯提到另一位反对物质主义还原论的物理学家，叫做斯塔普（ Henry Pierce Stapp ）。 回到洛杉矶后，我找了一本 哈吉森 的书来看，厚厚的一大本，中间一个长篇就是探讨量子物理学。在谈到自由意志的一段重要文字里，哈吉森也提到斯塔普。我快速到亚马逊网站查询斯塔普的论文集，然后到洛杉矶加州大学的物理学图书馆借出来看。我熬了二夜看论文，同年二月买回斯塔普一九九三年出版的《心灵、物质与量子力学》（ Mind, Matter and Quantum Mechanics) 。书中关于心脑关系的物理学探讨与詹姆斯有惊人的相似，尤其符合后者关于意志力与心理力量的信念。詹姆斯的思想在十九世纪末与二十世纪初极具影响力，但随着行为主义的兴起，他在心灵力量与自由意志方面的观念不再被认可。为什么呢 ？ 其实谁又能真正确定什么因素决定一种全新的科学理论得以发扬光大或是一出现即告夭折 ？ 詹姆斯本人对于以科学方式证明意志力也感到绝望。他说：“一个信仰自由意志的人至多只能证明决定论不具强制性。”他知道他的心理学理论无法与经典物理学完全结合，尤其是他认为“努力感 …… 是一种主动的元素 …… 可为身体的行为提供能量”。反之，行为主义是建立在十九世纪末二十世纪初的经典决定论物理学基础之上，因而能轻易凌驾其上。华生（ John Watson ）的行为主义范式让人相信心理学可以是一门科学，相信研究人员将会找出主宰人类行为、思考、情绪的规则，就像科学家发现电或水文学的规则。行为主义否定思想与情绪的存在 —— 事实上他们否定任何内在的生命，在他们眼中，恐惧不是恐惧，是“被制约的恐惧反应”；爱也不是爱，是“被制约的爱的反应”。 斯塔普推想，詹姆斯的心脑理论会被忽略，主要是因为当时的经典牛顿物理学不仅未能提供理论基础，反而使其蒙上神秘主义的色彩。因此，詹姆斯的观念要被世人认可，需要的不是等待神经科学或心理学的发展跟上脚步，而是物理学的革命。詹姆斯自己也知道，他的很多观念处处直接与十九世纪末的唯物主义观点相冲突，例如他说，“脑是充满可能而非必然的器官”、“意识若具有致果性，必然是强化有利的可能，压制不利的或不重要的可能”。 詹姆斯的现代心脑观点 斯塔普在一九九三年所写的书里就已指出，詹姆斯的心脑观点完全是现代的，甚至此他死后几十年里主导心理学与哲学发展的许多人更现代。比较詹姆斯关于专注与意志的看法与量子物理学的正统解释，会发现两者的一致性高得近乎令人诧异，仿佛过去的心理学鬼魅在现代物理学的耳边低语。当我们认识到到经典牛顿物理学无法精确解释这个世界而代之以量子物理学时，不可避免的推论是，心灵的确能回过头来影响大脑，正如詹姆斯所说的。过去以为心完全受制于原子与电子的移动，现在看来这种观念简直和牛顿的假发一样过时。 经典物理学认为，物理世界是空间中的无数微粒构成的，简单地说，因果关系就是一个粒子作用于紧邻的粒子，后者再作用于它紧邻的粒子，直到 —— 直到发生事情。全然确定的自然法则主宰物质的行为，不仅如此，构成实在世界的物质与非物质的心灵，永远隔着一道笛卡儿二元论的鸿沟。这种“刺激进，行为出”的机械式观点，衍生出今天的神经生物学心灵观：先有神经传导物质，然后产生行为、思想、情绪。 但詹姆斯之后的物理学经历了一场革命。二十世纪初的量子物理学，为詹姆斯的专注与意志观奠定了他生前所没有的物理学基础。事实上，心脑问题的根源可追溯到一个过时近百年的物理学，许多生物学家与哲学家乐意以“一般的物理化学法则”来解释涵盖在“心灵”一词之下的各种现象，但正如诺贝尔物理学奖得主威格纳（ Eugene Wigner) 在一九六九年所说的，“这些法则已经是过去式，早已被新的法则取代了。”他说的是量子物理学的法则。 自德国物理学家普朗克（ Max Planck ）带领量子革命跨出第一步至今，已有一个世纪。一九 ○○ 年十月十九日，他向柏林物理学会提出一份报告，指出电磁辐射（可见光、红外线、紫外线和其余电磁光谱）并非连续的波，而是由极微小不可分的能量粒子构成，其后他将之命名为“量子”。普朗克对这项发现并没有虚伪的谦虚，那一天他在散步时告诉儿子欧文说：“今天我有了一项和牛顿定律一样重要的新发现。”在十二月十四日对德国物理学会演讲时，他正式发表量子论。不过，普朗克以为他只是发明了一个解决“黑体辐射”问题的数学式，而没有认真想到与物理实体的对应关系。“包括普朗克本人在内，谁也没想到他将为自然界的理论叙述开辟新径，”当代重要量子实验专家蔡林格（ Anton Zeilinger) 在普朗克发表量子论百年纪念上说。 电磁能量以粒子而非连续波的形式存在的观念，成为一项重要的基础，物理学在其上建立起科学史上最成功（也最奇怪）的理论。量子物理学不仅与它所取代的经典理论同样成功（亦即在解决从苹果的下落到太空船的飞行等问题上，能提供至少和经典法则同样精确的解答），甚至能解决经典物理学无法解决的问题，例如恒星的燃烧、基本粒子的结构、周期表元素的顺序、宇宙的诞生等。当代重要的量子理论家葛林伯格（ Daniel Greenberger ）指出，量子物理学的问世最初虽是为了解释原子与电磁的现象，最后却“增进了我们对化学与固态物理学的了解”，并衍生出各种量子科技：电晶体、激光、半导体、发光二极管、正电子断层扫描、核磁共振仪等，“量子理论带来的成果可以说是诸神赐与的礼物”。 但就像充满巧思的希腊人一样，诸神的礼物也很可能隐藏着不受欢迎的惊奇。因为量子物理学虽预言并解释了超过十五个数量级的能量，却也使人类的世界观发生大地震。经典物理学所叙述的是井然有序、因果明确的世界，量子物理学却带给我们一个充满不确定的世界，突显出人类知识的局限。这个世界常与我们的常识相违，与直觉矛盾。在量子世界里，亚原子粒子在未被测量之前没有固定的位置：在原子里环绕核子的电子，并不是过去以为的一个个粒子，而是一团云。在量子世界里，光可以是波也可以是粒子，取决你如何观察。粒子的位置、动能等其他特性，只能以或然率来叙述，没有什么是确定的。物理学家加来道雄（ Michio Kaku) 在一九九五年所写的《超越时空》（ Hyperspace) 一书里说：“有人说量子理论唯一可取之处是它的正确性。” 虽然很正确，但量子物理学与经典物理学的差异却也让人很不安。在量子物理学里，观察者扮演非常关键的角色，他将决定在许多可能性里，何种将成为真实。也因此这个理论从根本挑战了几百年来科学界所抱持的本体论，即认定有一个真实的世界独立于人类的选择与干预之外，不受观察者的影响。相反的，量子现象却是处于暧昧不明的状态，等待我们向自然界发出疑问才确定下来。也因此美国物理学家惠勒 (John Archibald Wheeler) 说，世界因为我们的知识而存在。丹麦物理学家玻尔对物理学家在这个反直觉的世界里所扮演的角色深有所感，他告诉同僚，“我们都同意这套理论很疯狂，争议之处在于，它是否疯狂到有正确的可能。” 在经典物理学里，被观察的系统独立于观察者与探索者的心灵之外，在量子物理学里却必须透过观察的动作，一个物理量才有确定的值。物理学家想出各种实验来突显量子物理学的诡异，我们且跟随已故物理学家费曼（ Richard Feynman ）的脚步来一探究竟。费曼认为量子物理学的“唯一秘密”存在一八 ○ 一年一项实验的现代版，即所谓的双狭缝实验（ double-slit experiment) —— 费曼形容那是：量子力学的根本。费曼在他所写的《物理的特性》（ The Character of Physical Law ）里说，“量子力学的任何情况都可以用同一句话解释：还记得两个缝的实验吗 ？ 道理是一样的。” 诡异的双狭缝实验 双狭缝实验是一八 ○ 一年英国物理学家托马斯 . 杨（ Thomas Young) 所做的，当时物理学家对于光究竟是由粒子或波组成的问题争论下休。为了解决这个问题，杨在黑帘子上割出两道很接近的垂直细缝，让单色光由细缝穿出射到对面的墙上。假设我们以一种熟悉的粒子性的东西来做同样的实验，例如用弹珠投向有两个小孔的围栏，结果可以确定，多数弹珠会打在围栏再弹回来，但少数会通过小孔，于是会在墙上留下与两个小孔相对应的清楚印记（如果我们将弹珠涂上白漆的话 ) 。 但这下是杨看到的结果。 光在墙上射出明暗相间的垂直斑马线，这叫做“干涉图样”（ interference pattern) 。原因很清楚： 图 7-1 双狭缝实验在实验 A 中只开启一个窄缝，由于缝隙极窄，加上量子测不准原理，通过的光散落在屏幕上。观察可见每个光子落在一个小点上，曲线代表光子的分布。在实验 B 中只开右狭缝，结果是一样的。在实验 C 里双狭缝都开，但结果并不是 A 与 B 的总和 ( 虚曲线 ) ，而是形成与水波实，睑一样的明暗相间的干涉图样。显然光具波动性，但明白可见每个光子和粒子一样完整落在一个小点上。即使每次只发出一个光子，还是会出现干涉图样，难道一个光子也会与自己互相干涉？ 穿过细缝的两道光的波峰相遇时互相强化，形成明亮的部分。一道光的波峰与一道光的波谷相遇时则互相抵消，形成暗处。但光的波峰与波谷非肉眼所能见，以水波来想像会比较容易理解。假设在一水池里放一个有两个孔的障碍物，将一重物（例如西瓜）放入池中，观察障碍物另一边的水波情形。西瓜入水后会形成同心半圆的涟漪，通过左孔的水波波峰与右边的波峰相遇时，会形成双倍高的水波，但波峰与波谷相遇处则平静无波。因此杨对他的实验提出如下的解释：如果光能产生与水波同样的干涉图样，那么光应该也和水一样具有波动性。因为如果光具粒子性，我们看到的应该下是斑马线，而是两个孔分开实验时的加总 —— 也许是墙上的两个光点，就像穿过围栏的弹珠。 到目前为止还算容易懂。但接下来，若把光源缩减到一次只释出一个光子（当今的光探测器真的可以数出光子），在细缝另一边放置底片。这时情况就比较像是弹珠了：一个光子通过细缝，然后是下一个光子，结果所形成的图案应该等于个别开一个细缝的图案加在一起 —— 也许是两个光点，和弹珠一样。 但实际上不是。 当成千上万的光子一一通过时（这项实验是一九八 ○ 年代物理学家在巴黎所做的），所创造出的图案让人大为惊讶：当足够的光子通过后，出现的还是斑马线，亦即干涉图样。然而是什么东西互相干涉呢 ？ 这一次光子显然是粒子 —— 科学家可是一个个数过的 —— 且确保实验的设备每次只释出一个光子。即使你在中间跑出去买咖啡，结果还是同样的干涉图样。难道光子在离开光源和到达照相底片时是粒子（我们可看到落在底片上的白点），但中间却变成了可同时通过缝隙的波，就像水波一样 ？ 更诡异的是每个光子都落在底片上精确的位置，共同形成干涉图样。 简单地说，光似乎有时是粒子，有时是波。在释放与被测知时是粒子，同时通过缝隙时是波。读者可别以为这只是光的特异性质，电子也可做出同样的实验。日立实验室与东京学习院大学的科学家做过实验，发现电子离开电子显微镜及落在探测器（一种像电视萤幕的闪烁记数器，可记录到每个电子是极细小的点）上都是粒子，而在两者之间却具波动性，形成与光子类似的明暗相间的干涉图样。这只有一个可能，就是电子像波浪一样同时通过两个狭缝。所以说，电子 —— 一种物质的形式 —— 具波动性。较大的粒子例如离子，也可得出同样的实验结果，第三章说过，离子是大脑的媒介，神经元的沟通就是靠离子引发的动作电位。钙离子更是刺激神经传导物质释出的关键。这一点很重要：离子受制于量子物理学所有违反直觉的规则。 物理理论根本改变 但电子有时具粒于性有时具波动性，这要如何解释 ？ 一个探讨的方法是只在实验的两个点测量电子或光子：一是释放时，一是到达另一端时。一个方便的解释是，测量的行为使得不确定的波塌缩为一个个明确的粒子。根据量子理论，通过狭缝的其实是一个概率波。一九二六年薛定谔（ Erwin Schrodinger) 提出“薛定谔波动方程式”，以说明粒子的行为，亦即粒子未被观察时任何时候的可能位置，我们可按照此方程式计算出在任何时间任何位置发现粒子的概率，这种概率处于叠加 (superposition ）的状态。这个方程式没有说明粒子的确切位置、能量或其他性质，而只是谦虚地叙述这些性质可能的值。所以说薛定谔波是一种几率波。 当一个或多个量子粒子未被观察时，粒子的性质会依据波函数在时空中演化。这时粒子没有确切的位置，而是存在模糊的概率里：它有若干（较高的）机率将落在底片上的明亮带，有若干（较低的）机率会落在黑暗带，还有一点点机率（但不是没有）可能落在对街的星巴克咖啡厅。然而一旦观察者进行观测 —— 例如观测电子到达底片 —— 波函数则会突然改变：粒子有了确切的位置。如果观察者在 A 这个点上发现电子，那么波函数中只有代表 A 点的部分存留下来，其他的机率全部都消失了。这就是诡异的“波函数塌缩” (collapse of the wave function) 。 波函数塌缩是个让人困惑的问题 —— 这还是相当含蓄的说法。薛定谔方程式本身并没有解释观察的行为何以致之；这个方程式叙述的是没有塌缩、一直演化下去的波函数。但事实并非如此，实验与数学计算都显示，薛定谔方程式原本叙述的是叠加波函数的微观世界，不知怎么地却变成确切状态的宏观世界。量子物理学在预测实验结果方面虽有惊人的成果，但在“量子力学的解释”这个大伞下，却有太多不同的意见，包括是什么因素使薛定谔波动方程式变成单一的状态，透过这个过程我们对实在的性质又能有多少了解。 薛定谔波动方程所叙述的或然微观世界，如何变成观测时确定状态的宏观世界 ？ 目前至少有三种解释，每一种都蕴含不同的世界观。其中一种是爱因斯坦所主张的，即世界由“隐变量”（ hidden variables ）所主宰。虽然这变量到目前为止还未被发现且可能无法发现，（所以叫“隐”），理论上就是量子物理学波函数所叙述的概率。我们可用一个比喻来说明这个观点：就好像水族箱的金鱼对每天撇下鱼饲料这件事的想法，看起来好像是随机且没有理由的。食物在塑胶人偶的影子到达塑胶美人鱼之前落下的机率是（假设） 50 ％，而之后落下的机率也是 50 ％。但如果金鱼对这个世界有更多的了解，它们就会知道食物的来临完全是有前因的（人走过来洒下饲料）。换句话说，隐变量观认为，概率的存在只是因为人类太笨，看不出确定的力量。只要我们聪明一些，就会知道主宰世界的是确定的因素。爱因斯坦的信念偏这个方向，因而有“上帝不掷骰子”的名言。不过，隐变量说自一九六 ○ 年代以后已不受青睐，原因是探讨起来太技术性。简单地说，物理学家贝尔（ John Bell ）证实隐变量需要远距离同步动作才能成立 —— 亦即影响的效应传播速度必须超越光速。 第二种解释认为波的叠加状态确实存在，但没有真正塌缩。提出此一多世界观（ many-worlds view ）的是已故物理学家埃弗里特三世（ Hugh Everett III ），他在老师惠勒的鼓励下，于一九五七年的论文里提出这一观点。埃弗里特并未尝试解答观察的动作如何导致波函数塌缩成单一可能，而是主张根本没有一种可能性被挑选出来。波函数继续演化，永远没有塌缩。但为什么我们看到的不是叠加 —— 电子有些在这里，有些在那里 —— 而是特定的状态 ？ 埃弗里特认为，波函数里每一种可能都在某种超实在 (superrealm ）里实现。如果波函数指出放射性原子在三十分钟后衰变的机率是 50 ％，那么在一个世界里原子衰变了，在另一个世界里则没有。相对的，观察者的心灵也有两个不同的分支或状态：一个察知未衰变的原子，一个察知衰变的原子。结果就是有两个平行并存的心理实在，即多重心灵观（ many-minds view ）：每次你做一项观察或选择，你的心灵就会分裂，从而创造出无数不同的心灵。这样推断下去的结果，自然就是鱼与熊掌兼得的窘境：在某些领域说出这种观点还无妨，在某些领域恐怕会身败名裂。 这套理论从一开始就让人感到极度不安。物理学家迪威特（ Bryce DeWitt ）一直到八十几岁还拥护这套理论，他回忆说：“只有惠勒、埃弗里特和我支持这套论点。我认为埃弗里特受到不公平待遇。” 身为一个精神科医师，我对性格分裂当然很熟悉，但这套量子力学的解释却真正主张心灵分裂。很多学者探究量子力学的本体论内涵时，想到任何可能的经验都会发生，而量子大脑每一次到达抉择点时便会产生新的世界与新的心灵，心中不免感到惴惴不安。但很多人还是宁可接受这种诡异的概念，而不愿接受波函数的突然场缩。更何况多世界的概念能让量子力学顺利运作，无须等待观察者向自然提出问题 —— 人类意识与自由意志这类不受欢迎的概念不会任意抬头，也不会有心灵影响物理世界的可能。在一九九九年英格兰的量子会议里，九十位物理学家被问到倾向接受何种量子力学的解释，结果三十位选择多世界观或其他不包含波函数塌缩的解释，只有八位相信波函数场缩。而另五十位什么都不选（当然，如果他们更诚实，选择多重世界观的人等于承认有无穷的选择）。 第三种观点是玻尔很早期提出的，他认为从叠加突然转变为单一状态起因于观察的动作。在一九二 ○ 年代那段创造力勃发的时期，几个最杰出的物理学家，包括狄拉克（ Paul Dirac ）、玻尔、爱因斯坦、海森伯等人，都致力为量子实验的结果找出一套解释。最后，一九二七年在索尔维的第五届物理学会议（ Solvay Congress ）里，一群物理学家 —— 玻尔、波恩、狄拉克、海森伯、泡利（ Wolfgang Pauli ） —— 共同发表了所谓的量子物理学的“哥本哈根诠释”（哥本哈根是主要提倡者玻尔工作的地方）。玻尔认为量子理论是关于我们对一个系统的知识及根据此知识所做的预测，而不是关于“客观存在”的真实。亦即量子力学并不是处理自亚里士多德以降物理学家探究的主题 —— “实在”的世界。这群科学家决定支持这个观点，同意量子理论代表我们对一个物理系统的知识。 在观察的动作发生之前，我们不可能知道薛定谔波动方程里许多可能性里何者将成真。那么是由谁，或什么东西决定波函数如何“塌缩” ？ 决定者是自然界或观察者 ？ 根据哥本哈根解释，是由观察者决定自然界哪个部分被探索，以及自然给与的答案应如何解读。观察者的心灵决定无数种可能性里何者将成真。观察者提出一个特定的问题（电子在哪里 ？ ），然后进行观察（啊哈 ! 电子在那里。），将变动不居的或然波固定为规矩确定的量子。然而观察的动作如何产生这种神奇的力量，玻尔沉默不语。似乎在观察者心中记录观察所得就可以办到：心理事件使波函数塌缩。其中的含意连玻尔都感到不安，他不愿承认观察者可透过观察的动作实际影响身体之外的物理事件。但其他人可没有这种犹豫，已故物理学家裴杰斯（ Heinz Pagels ） 在一九八二年所写的杰作《宇宙密码》（ The Cosmic Code ）里说，“若抛开观察的行为 …… 电子在空间里的客观存在便没有意义。似乎唯有在被观察时，电子才突然成为实在的物质而存在。” 物理理论至此发生了根本的改变，从关于物理实在的理论变为关于知识的理论。科学是我们知道的东西，而我们只知道自己观察到的结果。询问什么东西确实存在或观察结果的背后是什么，都是违反科学的，量子物理学的法则不再叙述物理世界本身，而是叙述我们对这个世界的了解。物理学的目标从本体论转变为认识论：探讨我们知道或可以知道什么。正如惠勒所说的：“被观察到的现象才是现象。”魏格纳也发展出一个类似的概念：波函数在观察者记录到一点新知识时塌缩，他并据此建立了一套意识让波函数塌缩的模式 —— 后文会提到。但人类的意识为何独具如此大的力量仍是个谜，至今物理学界对这个问题仍有很大的分歧。 这等于与传统观念严重决裂，量子物理学舍弃了千百年来对真实世界的探索，转而寻求人类对真实世界的知识。正如英国当代人类学家布鲁诺斯基（ Jacob Bronowski ）在《人之上升》（ The Ascent of Man) 里听说的，“物理学的一个目标是精确描绘出物质世界，二十世纪物理学的成就之一是证明这个目标可以达成。”“哥本哈根诠释”将观察者的经验引入物理世界的基本理论 —— 甚至将之视为基本的实在。玻尔说：“我们在叙述自然界时，目的并不是揭露现象的真实本质、而是尽可能探求人类经验各层面之间的关系。”海森伯说，这个转变已使得客观实在的概念“消失”。他在一九五八年的文章里承认，“量子理论的数学法则处理的不是粒子本身，而是我们对基本粒子的知识。”玻尔也说：“物理学的任务并不是追求自然界的真相，而是探讨我们对自然界有多少了解。” 对很多人而言，这已等于是异端邪说，爱因斯坦大概是最强烈反对放弃了解自然的人，认为这违背了“所有物理学的实际目标”，亦即完整描述一个独立于任何观察行为的情况。但爱因斯坦输了，随着量子理论的胜利，物理学已经成为研究人类自然知识的科学。 既死又活的猫 讨论量子认识论都不免要提到薛定谔的猫，一九三五年他以猫的实验突显量子叠加的困惑。实验方式是在一个箱子里放一放射性原子，旁边有一颗药丸，唯有当原子衰变时药丸才会释放出毒气。放射衰变是量子现象，因此也具或然性：放射性原子在一定时间里衰变的机率是固定的，例如在三十分钟里原子衰变的机率可能是 50 ％；不是 70 ％，也不是 20 ％，而是刚好 50 ％。现在我们将一只猫关进箱子里，薛定谔称之为“魔鬼箱”。然后等待一会儿，等到原子衰变的机率刚好是 50 ％。结果猫是死是活 ？ 量子力学会说，那只猫既是死的也是活的，因为释放毒气与不释放毒气的机率都是 50 ％。但一只又死又活的猫显然非常荒谬，一个物理实体必须具备真正的物理性质（死或活）。如果我们查看箱子里的情形，一定会看到猫活着或死掉，而不是两种状态的诡异叠加。但查看这个动作当然下足以将概率变成真实吧 ？ 根据玻尔的“哥本哈根诠释”，实际上就是如此。整个系统（包括那只猫）的波函数会在观测时塌缩，在此之前则是两种状态叠加，包括原子衰变与不衰变，死猫与活猫。 含蓄地说，观测的动作似乎在量子物理学里有着特殊的地位。只要不被观测，猫的波函数就包含死与活的同等机率。一旦被观测了 —— 猫的波函数便从叠加状态突然变成单一状态。 乍听之下，这似乎不能回答“无人看见时深山里的树是否倒下”的问题，但请别气馁：对于这怪异的现象，物理学家其实和一般人一样感到困惑。正如魏格纳在一九六四年所说的，“这最后一步（观测的动作进入意识层） …… 仍是一团谜，至今无人能解。”波函数的塌缩虽然让意识在物理理论里占有重要性，“但本身在量子力学理论里是很突兀的，与其他法则都毫无关系。” 斯塔普的《心灵、物质与量子力学》里有一点是我最欣赏的，就是他愿意探讨从牛顿物理学演化到量子物理学的道德意涵。他特别提到，对人类价值观最具影响力的观念是关于人与宇宙可塑力量的关系。中古世纪的科学将人与造物主直接连在一起，人类自视为造物主之子，具备择善去恶的自由意志。其后科学革命将人类从造物王的杰作贬抑为一个巨大机器里无甚特别的小齿轮，使得人类必须为自身行为负责的观念失去任何理性基础。我们变成机械化的因果延伸，自身毫无控制力；既然我们所做的一切都是前因所定，当然不必为自己的行为负责。斯塔普说：“如果对人类抱持这种概念，道德哲学的衰微是不可避免的。”但他认为，因牛顿物理学而颠覆的道德哲学或许可以靠量子物理学挽救回来。因为后者所叙述的世界里，人类意识与自然的因果结构密切相连，也就摆脱了决定论的阴影。 我感觉找到了知音，遂于一九九八年三月二日发电子邮件给斯塔普，自我介绍是查莫斯的朋友（查莫斯与他有数面之缘），表明我正在阅读他的《心灵、物质与量子力学》，认为这是一本很重要的书。斯塔普在三月十日回信，要求寄给他一些我的作品。在不久后的一次电话里我们谈了很多，包括牛顿物理学如何演化到后来阻碍了道德的发展，科学为善的力量因而被过度膨胀。斯塔普是个文质彬彬的人，对这一切表示同情（虽然可能没有我那么热烈），我们约好时间再见面。六月九日，我开着那辆一九八八年的老宾士到柏克莱与斯塔普第一次见面，整个下午都待在他的办公室。晚上在郊区紧邻铁路边的餐厅吃了一顿很长的晚餐，从量子力学谈到幻觉肢，从超自然事件的统计测试，谈到一些神学家如何尝试从宇宙学的发现寻找属灵的信息。 回家后我有很多事要做。初读斯塔普的书时我对量子物理学的了解还很粗浅，但我发现这与心脑问题及我的强迫症研究都很有关系，显然我有必要更深入涉猎。量子力学似乎承认意识在物理世界有一定的地位。斯塔普的书及他在网站上为非专业人士所张贴的论文虽未必浅显，所幸简称易懂。更理想的是，斯塔普本人就是耐性的化身，我每每透过电话与邮件询问问题，他都知无不言。因此在其后两年半里，我渐渐熟悉有哪些物理学的观念支持意志与专注力的致果性。在一九九八年九月七日，斯塔普在电话中告诉我，“在量子理论中，经验是基本真实，物质则是基本实在（亦即经验）的表现。”我逐字记下这段话并贴在办公室墙上，到今天还贴着。 除了增进对量子力学的了解，我也试着将斯塔普物理学逻辑的基本架构，运用到一篇关于强迫症的哲学论文。四月份查莫斯在图桑亚利桑那大学举办会议，主题是“迈向意识的科学”（ Toward a Science of Consciousness ），我发表了一篇论文，谈到我的强迫症研究，尤其着重“心灵可改变大脑”的部分。六月时我要将上述口头报告整理成书面论文交给会议刊物。此外，《回归纯真》一书也将在九八年九月出版。书中我运用“精神力量”一词，加上图桑会议里对强迫症正电子断层扫描的哲学分析，联合起来对我产生强烈的撞击。我思索我教导强迫症患者的那四个步骤，想到心灵力量可能不只是一个象征。然而我不知道其中是否有真正的科学内涵 —— 至少当时还下知道。 但斯塔普可能会知道。我的书稿里提到第一次以超乎象征的方式运用“精神力量”一词，以及在科学论文里的运用。六月二十一日，我发电子邮件告诉斯塔普我正在写一些东西，也许他会觉得写得很糟糕：“我运用了关于能量、力量、力等概念，我知道这么做是冒相当大的风险 …… 因此我很需要你的意见 —— 希望你看了以后愿意和我谈谈。”三天后我将论文准备好要传过去给他过目，我盯着电脑萤幕好像一个世纪那么久，最后才鼓起勇气按“发送”键。我自认写得还不错，但想到我对物理学与力的了解有限，也许他的回答会让我大感尴尬。 斯塔普在六月二十五日回电说：“你的书稿很精采”，接着他说： 你的书稿应可让研究这个领域的人注意一个事实…眼前这个基本问题——亦即意识的致果性——未必完全无法解决。你的研究显示“意志”涉及不同层次的意识，高层次的经验可指导低层次的经验，“主观的我”可控制身体……量子理论的关键问题是“塌缩发生于何种层次？”……“意志”的经验显示它极可能可作用于物理界……现代量子理论系建立在经验上，抛开经验谈量子理论使毫无意义……从大的理论架构来看“意志”，几乎必然具致果性。 观测者的影响力 斯塔普在学生时期就已对量子理论的诠释产生兴趣。一九五八年泡利到柏克莱加州大学进行一系列演讲，物理系按照惯例指派一位博士后研究员去做纪录，那个人就是斯塔普。他因此有机会经常与泡利近距离接触，泡利后来邀请他去苏黎世与他一起工作。斯塔普在五八年秋天前往，但十二月泡利就去世了。斯塔普的研究员合约是六年，因此时间非常多。他决定投入与数学家诺伊曼（ John von Neumann ）的研究，尤其是他所写的探讨量子理论的书。研究过程中，斯塔普对于心灵在物理学的角色开始产生疑问。一九五九年，还在苏黎世的他写了篇论文《心灵、物质与量子力学》（与他后来的书同名），探讨被观测时物理实在开始确立的概念。但他也明白这个概念有很严重的问题。一九六五年，美国发射无人的水手四号探测器经过火星，斯塔普想到一个问题：难道说必须等控制台的人在萤幕上显现出火星四号的摄影资料，火星上的一座山才突然存在 ？ 我们能相信这一点吗 ？ 斯塔普和多数人一样，无法接受诺伊曼所说的心灵与创造实在有关。但薛定谔波动函数里的所有可能性如何变成被观测到的单一实在，斯塔普继续思索这个难解之谜。 回到柏克莱后，斯塔普决定迎接这个挑战。他回忆说：“我花很多时间思索是什么导致波函数的塌缩，到后来我愈来愈相信必须将意识经验严肃纳入考量。”一九六八年他前往慕尼黑，开始与海森伯讨论他与玻尔较具哲学性的论文。斯塔普说：“当时的情况和现在一样，物理学者对这类作品都是口惠实不至。量子物理学被当作工程学来教导，只告诉你运用的方法和数学规则，背后的哲学全部束诸高阁，不必去思考真相是什么。”或者如有些物理学家所说的：“不必思考，只管计算就是了。” 但斯塔普显然很有兴趣探讨量子物理学所蕴含的哲学意义，以及观测的动作是否真的影响某一种可能变成真实。他回忆说：“我是带着这许多疑问来到慕尼黑的。” 我与海森伯有过多次讨论，我发现他与玻尔的立场不同。海森伯会谈到在没有观测者的情况下，事件发生的倾向。事实上几乎没有人相信观测者有多少影响力。海森伯并未完全认同（玻尔的）解释，因为他愿意讨论真实发生的情况，虽则物理学界公认这是不可讨论的。海森伯明白这一点，但表明“这是他的想法”。 海森伯相信那只猫只能是死或活，甚至在观察者查看并使波函数塌缩之前就是如此；使波函数塌缩的是自然本身。斯塔普说：“我很高兴从他口中听到学界对观测者的角色并无定论，我明白了量子物理学的诠释（尤其是关于背后的本体论）并未完全获得解决。” 他与海森伯讨论后不久自欧洲返国，必须在伦敦过一夜。他拿着詹姆斯的《真理的意义》（ The Meaning of Truth ）到公园椅子上，这一读让他茅塞顿开。“一切都合乎逻辑了。詹姆斯认为我们、水远无法知道绝对的真相，因此科学是暂时性的，你终究只能说明你的理论是如何适用。读完詹姆斯的书后我已能明白玻尔在说什么。”以及为什么他说我们无法知道真正发生的事，只能知道我们观察到的事。难道这位丹麦物理学家（于一九六二年去世）熟知那位美国心理学家的作品 ？ 科学史学家库恩（ Thomns Kuhn ）曾问玻尔，他的观念是否与詹姆斯有任何关联。玻尔回答：“是的，我们又绕了回来；明天我会与你详谈。”但那天晚上，十一月十八日，他就带着他的答案与世长辞了。 按照斯塔普对量子力学的解释，观测者扮演两个角色。其一，他当然会经验到测量仪器的结果 —— 例如放射性原子实验中盖格（ Geiger ）计数器的结果。这个结果取决于自然的决定：原于衰变或下衰变。这叫做狄拉克抉择（ The Dirac choice ） —— 一九二七年英国物理学家狄拉克在索尔维举办的第五届物理学会议提出这是自然的随机抉择（但他更有名的成就是预测反物质的存在）。就物理学家所知，这个抉择是纯粹随机的。但观测者还扮演另一个角色：他可以选择向自然提出哪一个问题。斯塔普称之为“海森伯抉择” (the Heisenberg choice) ，因为海森伯在一九二七年的会议中特别强调这一点。斯塔普说：“在量子理论里，观测者必须决定向自然提出何种问题，决定他要探索自然的哪个层面。人的意识思维所扮演的角色 …… 必然无法还原为薛定谔与狄拉克的理论。”在没有提出问题之前，什么事都没有发生。除非能明确界定问题，否则量子过程就像故障的排档一样无法转动。所以这中间有三个过程：薛定谔方程式里所叙述的波函数，观测者提出问题（海森伯抉择），自然决定给与哪个解答（狄拉克抉择）。 一九九九年七月，我与斯塔普、查莫斯及一群知名的物理学家、神经科学家、哲学家齐聚亚利桑那州佛雷史达（ Flagstaff ）空气清新的山区，参加一场名为“从量子观点探讨意识”（ Quantum Approaches to Consciousness ）的会议。当时，上述量子力学的三部曲分析尚未公开发表。我热切期盼这次的会议，不仅因开会地点风景壮丽媲美大峡谷，更因为我知道在这严肃的聚会里（至少在白天时很严肃），斯塔普将探讨那个最棘手的问题：薛定谔方程式的概率如何成为被观测的真实。前面说过，魏格纳在一九六一年根据新的理解得到一个必然的结论：“除非诉诸意识的概念……否则量子力学的定律无由形成。”物质与主观经验有了本质上的联结，这里面蕴含的意义非常深远。魏格纳认为，以原子的位置来叙述心灵与意识是没有意义的，原因很简单：原子的位置是根据意识而来的，在意识之外没有固定的存在。他在一九六九年说：“以原子位置之类的概念来解释观测者的心灵似乎很矛盾，因为原于的位置必须以意识的内容来解释。”（我们要讨论神经元的状态与活动就必须讨论原子的位置，因为神经元不过就是无数原子的集聚。）魏格纳进一步问，如果原子的位置并没有独立于观测者意识之外的确切存在，意识怎可能倚赖原子而存在？他的结论是：“极端的物质主义观点……显然非常荒谬……也与量子力学相冲突。” 经典物理学无法解释意识；“哥本哈根诠释”虽把意识带进来，付出的可怕代价是以意识取代客观实在。斯塔普在一九九八年发给我的第一封邮件里提到的诺伊曼／魏格纳的理论，似乎能提供一个解决方案。这两人和许多人一样逃离希特勒统治，最后落脚普林斯顿大学。一九三二年，诺伊曼提出新的量子力学，与哥本哈根诠释的主要差异是：哥本哈根诠释叙述测量工具时（包括盖格计数器、闪烁计数器和进行记录的大脑）都是以牛顿物理学的语汇。这使得整个理论本质上便有了矛盾：物理世界的一部分（亚原子粒子）是以量子理论处理，其他的部分（实验室的器具与大脑）仍停留在牛顿物理学的世界。事实上，后者和前者都是由同样的原子与亚原子粒子构成的。他首先将测量仪器纳入他所发展出的量子理论的数学法则，然后纳入以原子及亚原子粒子构成的一切——尤其是人脑。在他看来，所有的经验（包括阅读测量仪器与其他观测行为）在脑部都有一个对应的事件。到这里似乎还没有什么出奇之处，但诺伊曼又更进一步：他认为大脑的运作也依循量子力学的规则。 也就是说，他认为可依薛定谔波动函数来叙述脑部原子与亚原子粒子的行为，尤其是离子与神经传导物质的行为。在各种可能状态的叠加下，钙离子可能到达或不到达激发突触囊泡的位置，这表示神经传导物质可能被释放或不被释放——结果便是各种大脑活动叠加的状态。当原本混沌不明的原子在被观测那一刻成为单一状态时，我们说叠加状态塌缩为唯一的真实。观测者对量子系统新增加的知识（例如获知原子是否衰变），促使该系统波函数的场缩。这一点很重要：若将观测者的大脑纳入量子系统里，叙述其大脑状态的波函数便会因应他的新知识而塌缩。 这句话是什么意思呢？就像薛定谔的原子与猫的实验，整个脑部也可叙述为量子状态，涵盖所有组成元素的各种活动机率。我们可以把每一种可能的状态设想为树枝，每个分支代表可能的知识或行动，观测者每记录到一种观测结果，便有一根树枝被砍掉：直到与其经验相符的树枝被保存。假设你观察到阳光灿烂，相关的物理事件就是对天气状态的新知，代表“阴天”的树枝随即被砍掉。如此随着知识的累积而一一去除繁枝，大脑也随之改变。 观察者唯一的自由是选择提出的问题（我要抬头看天空吗？），心灵影响大脑的机会也就在此。斯塔普依据数学式分析说：“每一个意识事件会从无数可能里挑出与意识经验相符的部分。”大脑状态不断去除芜枝，最后只剩下与观察的特定经验相符的一枝。 以量子物理学为基础 量子理论的每一种重要的解释——隐变量、多世界、意识的角色、诺伊曼的运用量子规则解释脑部机制——都有热切的支持者。遗憾的是，多数物理学者的立场似乎反映的是学术流行与个人品味多于严谨的分析，有些学者之所以选择或不选择探讨量子理论的诠释也是如此。正如许多神经科学家很乐意将意识的问题束诸高阁，只探讨能够测量的东西（脑部），有些物理学家也是抱持类似的态度（虽然他们本身对这种态度的警觉度可能比神经科学家高）。魏格纳曾说，“真令人惊讶，生物学家似乎比物理学家更容易感染只见树木不见森林的毛病。”我们知道电晶体就是运用量子物理学而发展出来的，但设计或使用电晶体的工程师鲜少想到量子力学的本体论内涵，或是心灵是否能塑造实在的问题；研究粒子加速器的高能物理学家又何尝不是如此。许许多多的科学家将量子力学的方程当作食谱一般来使用，真正会去思索背后哲学意义的，恐怕百中不得其一。因为他们也没必要去思索，就像物理学家泰格马克（ Max Tegmark ）所说的，“只要闭上嘴巴埋头计算”就可以成为优秀的物理学家。他们大可继续相信经典的认识论与本体论，将量子力学所需的认识论与本体论都搁置在心里的某个角落，就像一个俗气的台灯被丢到老祖母的阁楼里。泰格马克说：“我选择物理学是因为对量子力学引发的根本问题感兴趣，但我很快就发现这个问题是禁忌。真正的物理学家根本不会花时间在这上面，你很快就明白探讨这些问题会让你找下到工作。因此我只能私底下写这方面的论文，在伯克利读研究所时，我要印论文时一定先确定指导教授不在旁边。” 多数物理学者不愿面对（更遑论探讨）量子力学的诠释与哲学内涵，殊不知这种现象造成很不幸的后果。很多学者都认为物理学是一切科学的基础，自己的发现要符合物理学的基本信条——这种态度有时被贬抑为“物理嫉妒心理”（ physics envy ）。然而其他领域的科学家多数对量子理论的革命性内涵相当无知，更因此付出很大的代价。量子物理学的实在观动摇了笛卡儿的心物二元论，因为在量子宇宙里“心灵与世界并无根本的区分”。正如泡利在一九五五年写给玻尔的信中所说的，“在量子力学里……此时此地的观测行为会改变被观测系统的一般‘状态’……受到观测行为的影响，状态的变化不可预测……我认为这就足证观测者与外在物理事件的发展不可完全分开。”目前关于量子力学与实在的标准立场是：笛卡儿的心物二分法是错的。 哲学家与神经科学家若忽略量子物理学，也就丧失了探究心物之谜的一个方法或出口。这造成了让人遗憾的现象，亦即相信神经元的互动就足以解释所有的心灵现象。就像哲学家丹尼特所说的，“大脑永远只能因应周围的机械干扰做出反应。”从这个观点来看：心灵将只是大脑过程的产物。多数人既是依据牛顿世界观探讨心物问题，自然将意识与意志斥为幻觉，反映出人类的谬误或傲慢。但这种论点的基础就像沙堡一样薄弱，斯塔普认为这是因为“探讨意识在大脑活动里扮演的角色”时，犯了严重的错误。心物问题的讨论历经三百年而毫无进展，主要的问题不是神经科学或哲学没有进步，而是因为讨论者所根据的物理理论根本是错的。事实上，人类在心灵这部分研究得还不错；探讨物质的部分却大错特错，而这要归功于三百年来占尽优势的物质主义。 一九九八年夏天，我与斯塔普经常有机会共同讨论，也让我愈加相信量子物理学可为精神力量的概念提供理论的基础。波函数的塌缩显示意识可能扮演主动的角色，也就可能针对心灵对大脑的影响进行科学的分析。我与斯塔普都看到了合作的契机，要为物质主义盖棺论定的，将不只是我的强迫症治疗结果或其他神经科学的资料，而是这些资料与物理学的整合，根据物理法则为人类意识的致果性找寻另一种解读角度。 历史上，物理学的重大发展往往是因为科学家将两个看似不同的实体结合起来。牛顿结合了天体的运行与地球物体的运动，麦克斯韦融合了光与电磁，爱因斯坦串连起空间与时间。量子理论则是将客观物理世界与主观经验连结起来，引领我们走出心物问题的丛林，视野为之大开，这样的理论也才符合我们对心灵运作方式的直觉了解。根据斯塔普的解释，量子理论为心灵创造一个致果的可能，一个心灵可影响物质与大脑的机制，因为意向与专注力确实能对大脑产生作用——这就是我们下面要讨论的。

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《意识究竟从何而来？从神经科学看人类心智与自我的演化》

热度 4 quantumuniverse 2012-6-11 22:59

Self Comes to Mind: Constructing the Conscious Brain 作者： 安东尼欧．达马吉欧 译者： 陈雅馨 出版社： 商周出版 出版日期：2012年04月15日 语言：繁体中文 ISBN： 9789862721360 内容简介 　　荣登美、西、葡、法等国非文学畅销榜 　　你知道动物、昆虫，甚或肉眼瞧不见的细菌也拥有意识？ 　　是什么让人类意识与其他生物的意识有所不同？ 　　且看神经科学家达马吉欧从演化的角度，切入这一科学界尚争议不休的神秘课题！ 　　本田奖得主达马吉欧从事与脑部运作相关的研究及写作已有三十余年，其作品向以融合科学及人文主义著称。长久以来，科学家一直认为“意识与身体某程度是分离的”，但他对此观点提出质疑，并以令人信服的科学证据，指出意识乃始于生物体所创造出的一种生物过程。 　　除了从内省观、行为观及神经观等三种传统观点研究人类心智，达马吉欧也引进演化观，为看待及讲述意识心智史的方式带来根本变革。他也提出与感觉的起源和多样性有关的大胆假设，此假设在其所提出的意识之生物学建构的架构中，扮演了关键角色：感觉是以身体和脑部网络的几近融合为基础，最先浮现于由来已久、功能简要的脑干，而非近代发现的大脑皮质。 　　达马吉欧认为，人类脑部发展出的“自我”挑战了自然的漠不关心，并为文化的诞生开辟蹊径，是演化过程中的一个彻底决裂，也是社会文化恒定的源头。他直指他称之为社会文化恒定之未竟工程的蓝图，乃是具有稳固基因根基的基本恒定，是简单的生命形态存在了数十亿年的价值的监护者。读完本书，犹如走过一趟探索心智与自我之神经生物学基础的创新旅程。 作者简介 安东尼欧．达马吉欧 　　美国南加大大卫．朵瑟夫研究基金会神经科学、心理学暨神经学教授，也是脑和创造力研究中心主任。著作包括《笛卡儿之错：身体、情绪、理性及人脑》（Decartes’ Error: Emotion, Reason and the Human Brain）、《对发生之事的感觉：意识形成中的身体及情绪》（The Feeling of What Happens: Body and Emotion in the Making of Consciousness）；以及《寻找史宾诺沙：悲欢及感觉的脑》（Looking for Spinoza: Joy, Sorrow, and the Feeling Brain）。曾荣获佩索亚、席诺瑞暨柯萨雷力奖（Pessoa, Signoret, and Cozzarelli Prize，与妻子汉娜共同获颁），以及阿斯图里亚斯王子技术与科学研究奖（Prince of Asturias Award for Technical and Scientific Research）。达马吉欧是美国国家科学院医学研究院院士、美国艺术与科学院院士，以及欧洲科学与艺术院院士。现定居于洛杉矶。 译者简介 陈雅馨 　　台大社会所毕。自由译者。译有《爱情的正常性混乱》（立绪）、《未来的性》（麦田）、《路西法效应》（合译）、《REPLAY重播》（商周）等书。 名人推荐 第五届吴大猷科普奖著作类金签奖得主　林正焜医师 台大认知科学研究中心主任　严震东教授 诺贝尔文学奖得主　奈波尔 大提琴家　马友友 联袂推荐 各界好评 　　阅读达马吉欧的书最惊人之处，是会让人相信自己可以跟随脑部的运作，一窥最深处自我之私密现实的创造过程。——诺贝尔奖得主、《大河湾》（A Bend in the River）作者　V．S．奈波尔（V. S. Naipaul） 　　我完全迷上了这本书。达马吉欧在更广的演化生物学和文化发展脉络中，呈现他在神经科学领域中富有潜力的发现。这本开拓性的书提供我们一个全新的方式，以思考我们自身、历史，以及文化在形塑人类共通未来的重要性。——大提琴家　马友友 　　意识有两种：“我醒了”，早上醒来，我们恢复了意识，这是第一种意识；“闻到柚子花的香味”，意识到特定的影像、意境、物件……这是第二种意识。显然，没有第一种意识，第二种意识是不可能的；但这第一种意识也是最难捉摸了解的问题。我们甚至无法给这种“意识”一个明确的定义。 　　长久以来，意识的问题是科学研究碰都不敢碰的问题。非常高兴看到大师出手，从生物，从演化，从神经科学的角度来讨论意识的各个面向：“心智在哪里？”；“脑如何建构感觉、情绪和记忆？”；“不同层次的意识”；“为什么自我是意识必需的条件？”……剥茧抽丝，一步步带领读者回顾相关的文献，提出关键性的评论与作者的理论。如果读者想超越《破碎的心灵》、《火星上的人类学家》等通俗文章，本书是非常值得深读的好书。——台大动物学研究所教授∕前台大神经生物与认知科学研究中心主任严震东 　　达玛吉欧藉着深奥的神经解剖生理学探讨意识的来龙去脉，让人类心智从玄界下凡，成为科学研究的对象。本书架构庞大惊人，从本我的心灵谈到社会文化，足见作者长期钻研意识的成就。——科普作家林正焜医师 　　达马吉欧从情绪的高层次脑部观点谈起，再转而讨论经过深度演化之低层次脑部对情绪、感觉及衡定经验的贡献。他证实意识的根源是情感性的，并为我们的动物同类所共享。达马吉欧以其独到的见解，带领我们从自然的观点理解生命的泉源。——华盛顿大学贝利动物福祉科学讲座教授、《情感神经科学》（Affective Neuroscience）作者　雅克．潘克赛普（Jaak Panksepp） 　　本书核心与以下两者有关：认知的神经学基础，以及将自我叠置在我们称为现实之建构上的议题。达马吉欧极富特色，并兼具了雄辩的说服力及学者特质。他对研究主题的驾驭能力令人印象深刻，并有力地掌握了像脑袋里难以捉摸的“自我”这样深奥的议题。——纽约大学心理学与神经科学教授暨讲座教授　罗多佛．R．林那斯（Rodolfo R. Llinus） 　　达马吉欧多年来致力于脑部过程的研究，以求解开自我与心智的难解之谜，人类经验的所有自相矛盾在意识这个终极的未知中，终于在这部惊人之作中得到了统一。——电影导演、《空》（The Empty Space）作者　彼得．布鲁克（Peter Brook） 目录 第一部 重新开始 第一章 觉醒 目标与理由 问题初探 证人自我 克服直觉误导 整合性观点 架构 主要概念综览 生命与意识 第二章 从生命规则到生物价值 现实的不可置信性 自然意志 活下去 恒定状态的起源 细胞、多细胞生物以及工程机械 生物价值 全有机体中的生物价值 先驱者的成就 发展激励因子 连结恒定性、价值与意识 第二部 心灵在大脑中可以是什么？ 第三章 制作地图与图像 地图与图像 从表层以下切入 地图与心灵 心灵的神经学 心灵的起点 更接近心灵的形成？ 第四章 心灵中的身体 心灵的课题 身体绘图 从身体到大脑 量的呈现与质的建构 原始感觉 身体状态的地图绘制与模拟 想法的来源 在心灵中描绘身体的大脑 第五章 情绪与感觉 定位情绪与感觉 定义情绪和感觉 触发及执行情绪 威廉．詹姆士的奇怪案例 情绪的感受 我们如何感觉到情绪？ 情绪和感觉的时机 各式各样的情绪 情绪起伏的范围 杂谈钦佩与同情 第六章 记忆的构造 以某种方式，在某处 记忆记录的性质 意向先出来，地图才跟上 工作中的记忆 简谈各种记忆 问题的可能解答 聚合—离散区 再谈聚合—离散区 工作模式 如何以及在何处产生知觉与回忆 第三部 处在有意识的状态中 第七章 观察下的意识 定义意识 单独谈意识 除去自我，留下心灵 建立工作定义 意识的种类 人类与非人类意识 意识不是…… 佛洛伊德式无意识 第八章 建立意识的心灵 一个暂行的假设 探索意识的大脑 预览意识的心灵 意识心灵的成分 原我 核心自我的建构 核心自我状态 脑部巡礼：建构意识心灵时的脑 第九章 自传体自我 有意识的记忆 建构自传体自我 协调的课题 协调者 后中皮质的一个可能角色 运作中的P MCs 关于后中皮质的其他考量 关于意识疾病的结语 第十章 组装成型 用概括的方式 意识的神经学 意识心灵背后的结构性瓶颈 从大型解剖结构区域的整体工作到神经元的工作 感质一问题 感质二问题 感质与自我 未竟之功 第四部 有意识之后 第十一章 与意识共存 意识为何胜出？ 自我及控制的课题 关于无意识的其他讨论 关于基因体无意识 有意识的意志感 训练认知性无意识 大脑与正义 自然与文化 自我加入心灵 反思性自我的后果 附录 §内文1 我们都可自由取用意识，因为我们的心灵可轻易、大量地产生意识，以致于每晚上床时我们总能果断且放心地让它关闭，并在每天早晨闹钟响起时又让它返回；若不包含午睡，这情形一年至少会发生三百六十五次。与我们的存在有关的事物中，少有如意识这样非凡、根本，看似神秘难解的东西。少了意识，亦即一个具有主观性的心灵，你根本无法知道自己存在着，更别说知道自己是谁、自己在想什么了。假设主观性没有出现在比人类还要简单的生物身上，或甚至在最初只得到非常粗浅的发展，记忆和推理能力就不可能有如此巨幅的扩展，也无从开拓出语言的演化之路，以及今日我们所拥有的细腻人类意识。创意不会有欣欣向荣的一天。不会有歌曲、绘画和文学。爱就不会是爱，而只是性而已。与人建立友谊会不过是为了合作之便。痛苦不会成为苦难（这么想想，也不是什么坏事），不过考虑到欢乐也不会成为深刻的狂喜，这是否是好处也很难说。如果主观性并未突然出现，就不会有认知也不会有人注意到，结果将不会有历史记录下人类历世历代的作为，也根本不会有文化。 虽然我还没有为意识下一个暂行的定义，我希望我对于如果没有意识代表了什么的看法不会遭到任何质疑：在意识缺席的情况下，个人观点将被搁置；我们不知道自己的存在；我们不知道其他任何事物的存在。如果意识没有在演化过程中发展出来，并扩展成为人类意识，我们现在所熟知的人性，包括其全般的弱点与力量，也都不会发展出来。思及一个未被采纳的简单转向可能意味着生物学替代选择的损失，而正是这些替代选择使我们成为真正的人，就令人颤栗。但是这么一来，我们如何发现少了什么呢？ 我们把意识视为理所当然，因为它是如此随手可得、如此容易使用，如此优雅地消失、重现在日常生活中。然而，不论我们是不是科学家，当我们想到意识时，确实都是百思不解。意识是由什么组成？对我而言似乎是不平凡的心灵（mind with a twist），因为除非拥有可以意识的心灵，我们无法拥有意识。但心灵又是由什么做的？心灵是来自空气还是肉体？聪明的人说心灵来自大脑，心灵存在于大脑中，但这回答无法让人满意。大脑如何进行心灵活动？ 不管有无意识，无人能看见他人心灵的事实尤其不可思议。我们可以观察他人的身体和行动，他们做或说或写些什么，也可以对他们的想法做出有根据的猜测。但我们无法观察他们的心灵，只能从我们的内在，并且是透过一扇相当狭窄的窗子，观察自己的心灵。心灵的性质，更别说是意识的心灵活动了，似乎与那些看得见、有生命的物质极端不同，以致于有想法的人会纳闷一个过程（有意识的心灵的运作）是如何与其他过程（被称为组织的集合生存的身体细胞）紧密协调。 但是说有意识的心灵是神秘的（从表面上看确实如此），和说它是个难解之谜是两回事。这并不等于我们无法了解拥有大脑的活生物体如何发展出有意识的心灵。 目标与理由 本书致力于提出两个问题。第一：大脑如何建构心灵；第二：大脑如何让心灵拥有意识？我清楚知道提出问题不等同于回答问题，同时，论到有意识的心灵，假定存在着决定性的答案是愚蠢的。此外，我也明白，意识研究的大幅增长已经让人不可能充分了解及评价此一领域的所有贡献者，而术语及观点的争论更使得目前的意识研究形同步入地雷阵。然而，在承担一定的风险下，我们却可以合理地做一件事，那就是仔细将这些问题想过一遍，运用现有的证据去建立可验证的推测并想像未来，尽管这些证据并不完整且随时可能被推翻。本书的目标是思考这些推测并讨论出一个假设架构。我们的焦点在于人类的大脑需要如何加以结构化，以及它得如何运作才能让有意识的心灵浮现。 写书应该要有理由，而我写这本书是为了重新开始。我研究人类心灵和大脑已超过三十载，从前也写过关于意识的科学文章和书籍。但我已不再满足于自己过去对此问题的解释，而我对新旧相关研究发现的反思，亦已深深改变了我的看法，尤其是以下两个议题：感觉的起源和性质以及自我的建构背后的机制。我尝试在本书中讨论目前大众对这些议题最新的看法，也花费了相当的功夫探讨那些我们仍未知但希望已知的事。 我们通常会掉进一个陷阱，认为我们精密的生命管理背后，那些态度、意图和策略是起源于我们的大脑和复杂的意识心灵。为何不这样想？当我们从金字塔顶端和现在所处情境看它时，用此种方式构想这类过程之历史的确合理省力。然而，真相是意识的心灵只是让基本生命管理的技术知识，嗯，成为可知的（knowable）而已。 正如我们将看到的，意识心灵是在一个高得多的层级里，做出它对演化的决定性贡献；它们与审慎的、超乎底层运作（offline）的决策以及文化创造有关。我当然并未轻视高层生命管理的重要性。更确切地说，本书的主要观点之一，即人类意识心灵将演化带入一个新的境界，而这正是藉由提供人类选择、藉由使得相对弹性的社会文化规则有可能超越复杂的社会组织而达成；比方说，社会性昆虫就令人注目地展现出这样的社会组织。或者应该说，我藉着让生命管理的隐密知识先于任何这类知识的意识经验，从而翻转了对意识之传统理解的叙事顺序。我也要说，这样的隐密知识是相当精密的，不该被视为是原始的。它有着巨大的复杂性及卓越的浅层智能（seeming intelligence）。 我并非在贬低意识的价值，反而很肯定是在提升无意识生命管理的地位，并指出它为意识心灵的态度与意图建构出蓝图。 我们身体的每个细胞，都拥有我适才描述的那种无意识态度。会不会我们渴望存活的人类意识、想要获得压倒性胜利的意愿，是随着我们体内所有细胞尚未成形的意愿的聚集、随着一首肯定之歌所解放出的集体声音而揭开序幕？ 透过一个单一声音表达出来的大型意识集体，不只是诗意的幻想而已。它和我们有机体的真实情形是相连的，在那里，单一的声音确实是以自我的形式存在于拥有意识的大脑中。但是如何将无脑、无心灵的单一细胞的意愿以及它们的集合体，转换成源自脑部的那个意识心灵的自我呢？要让这件事发生，我们得在我们的叙事中引进一个有能力改变整个游戏的激进行动者：神经细胞或神经元。 就人们所能尽力推测得知的，神经元乃是种独特的细胞，它不像身体中任何其他种类的细胞，甚至不像其他种类的脑细胞，如胶质细胞（glial cell）。是什么让神经元如此与众不同、如此特别呢？再怎么说，它们不也拥有一个细胞体（cell body）、配备了细胞核、细胞质和细胞膜吗？它们不也像其他身体细胞那样，会重新配置内部分子吗？它们不也适应环境吗？是的，的确，上述所有说法都是正确的。神经元是彻头彻尾的体细胞，但它们也是特别的。 要解释神经元为何如此特别，我们必须考虑一项功能差异和一项策略差异。这个基本的功能差异与神经元产生电化学讯号（electrochemical signal）的能力有关，此种讯号有能力改变其他细胞的状态。神经元并未发明出电讯号。举例而言，单细胞生物，如草履虫，也能产生并使用这种讯号来支配它们的行为。但是神经元运用它们的讯号来影响其他细胞，也就是其他的神经元、内分泌细胞（它们会分泌出化学分子），以及肌肉纤维细胞。一开始，改变其他细胞的状态，正是构成并且规范行为的那类活动的来源，而这最终会促成心灵的形成。神经元有能力做出这样的贡献，是因为它们产生并沿着一种称为轴突（axon）的管状物传导电流。有时，这样的传输可以传到可被肉眼察觉的距离外，像是当讯号从我们的运动皮质（motor cortex）沿着神经元的轴突旅行了许多公分到达脑干，或是从脊髓抵达肢体末梢时。当电流抵达神经元尖端，即突触（synapse）时，会造成化学分子的释放，这种传导物质会接著作用在链子上的下一个细胞。当下一个细胞是肌肉纤维时，运动就产生了。 上述的功能差异正是造成巨大策略差异的原因：神经元是为了身体中所有其他细胞的利益而存在的。所有没有神经元的生物，正好能轻松证明神经元并非基本生命过程中不可或缺此点。但是在拥有许多细胞的复杂生物身上，神经元协助这个多细胞的身体本身进行生命管理。这正是神经元以及它们所构成的大脑的目的。我们所崇敬的大脑所有令人惊奇的作为，从创造力的奇迹到灵性的高尚极致，似乎都是通过神经元坚决献身于管理它们所栖身之身体内的生命而出现。 即使在以神经节方式排列的神经元网络所构成最素朴的脑中，神经元也协助身体中的其他细胞。神经元藉着接收身体细胞的讯号，促进化学分子的释放（就像它们藉由能到达身体细胞并改变其功能的内分泌细胞所分泌的激素达成此目标），或是藉由让运动发生（正如神经元刺激肌肉纤维并使它们收缩时）而完成这件事。然而在复杂生物精密的脑中，神经元网络最终变得酷似它们所属身体各部分的结构。它们最终会呈现身体的状态，完完全全地绘制出它们所服务的身体之地图，并构成身体某种实质上的代理人，即神经替身（neural double）。重要的是，它们终其一生维持着与其所模仿的身体的连结。正如我们将看到的，模仿身体并维持与身体的连结，是相对有助于管理功能的。 简言之，神经元是关乎身体的，而这样的“关涉性”（aboutness），这样不懈地指向身体，是神经元、神经回路和脑的定义特质。我认为正是这个关涉性，让我们体内细胞的隐密生存意愿能被转译为心灵的、意识的意愿。这隐密、属于细胞的意愿，受到大脑回路所模仿。说来令人好奇，神经元和大脑是关涉身体的这个事实，也指出了外在世界是如何在大脑和心灵中被绘制成地图。正如我即将在第二部中说明的，当大脑为身体外在的世界绘制地图时，它能够这么做得归功于身体的居间穿梭。当身体与其环境互动时，在如眼、耳、皮肤等身体的感觉器官中发生了变化；大脑将这些变化绘制成地图，于是外在于身体的世界就间接地在脑中取得了某种形式的图像。

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Michael Gazzaniga（2011）：自由意志与大脑

热度 1 quantumuniverse 2012-6-11 21:01

F ree will and the brain 自由意志与大脑 Self interest 自我意识与自我利益 Where there’s a will there’s a way 有志者事竟成 Dec 17th 2011 | from the print edition ONE paradox has come under scrutiny since medical imaging of the brain became common in the 1980s. This is the apparent clash between the mechanical nature of the mind and the impression that people can will their own thoughts and actions. Michael Gazzaniga, a neuroscientist at the University of California, Santa Barbara, believes that “we are personally responsible agents and are to be held accountable for our actions, even though we live in a determined universe.” 自从脑部医学成像技术在上个世纪八十年代普及开来之后，人们也开始对一个矛盾现象进行深入推敲。显然，这里说的是人脑的机械本质与人可以随意控制自己的想法和行为这种自身感觉之间的矛盾。圣巴巴拉市加利福尼亚大学的神经科学家迈克尔·葛詹尼加认为“尽管我们生活在一个已经设定好规则的世界当中，但是我们每个人都是自己的责任代理人并且应该对自己的一切行为负责。” The idea that the mind exists separately from the body has a long history; Descartes invoked it during the 17th century. But in recent years opinion has shifted somewhat behind the notion that people are constrained by their physical embodiment. Individuals are suspected of being predisposed to eat compulsively or drink excessively, and various other characteristics are thought to have a genetic basis. Mr Gazzaniga reckons that, while such studies are useful, they give an incomplete picture of the true nature of humanity. 人的思维与身体是各自独立的存在这一理论具有相当悠久的历史，它由笛卡尔在17世纪提出。近些年人们对这一观点发生了的看法发生了转变，开始认同人们的思维是被束缚在了肉身中这一观念。许多学者怀疑人类个体倾向于强迫性地进食或过度饮水，并指出人类其他的多种多样的个性特征则是基于遗传基础。葛詹尼加则认为，这些研究固然有用，但并没有揭开人类真实本质的全貌。 In his new book Mr Gazzaniga uses animal studies to argue that the brain is shaped by the tasks before it, pointing out that the brains of New World carnivorous bats are more similar to those of Old World carnivorous bats than they are to New World fruit bats, despite these being their closer cousins. But his logic is shaky. He also cautions against applying information gleaned from studying the structure and function of chimpanzee brains to the human realm. Mr Gazzaniga appeals, not wholly convincingly, to quantum mechanics and complexity to provide escape routes from the conclusion that, because the body is a biochemical system, what happens in the mind is physically determined. 葛詹尼加在新书中运用动物实验来论证大脑(的进化发展)是由它面对的任务决定的。他举出的例子是，美洲新大陆食肉蝙蝠与欧洲食肉蝙蝠之间的相似程度超过了它们与近亲美洲新大陆果蝠的相似程度。但他这个逻辑显然不太站得住脚。（因为）他还反对将研究黑猩猩的大脑结构和功能收集到的理论在人体上对号入座。 虽然影响力有限， 但葛詹尼加先生仍呼吁量子力学和复杂性科学能够提供依据， 将研究者们从这样的囹圄中解救出来，那就是 ：人体是一个生物化学系统，人的所有思维活动都是由身体决定的。 He is on stronger ground with his claim that people can be utterly unaware of what is happening inside their heads, outlining how his patients provide post-hoc “explanations” for their actions. He describes a patient whose moral reasoning has been disrupted by surgery to separate the hemispheres, who then judges that it is acceptable for a waitress to serve sesame seeds to someone she thinks is allergic to them, but who is not. As soon as the side of his brain that did not make the judgment hears what he has just said, the patient tries to offer an explanation: he blurts out that sesame seeds are tiny and cannot hurt anyone. 通过介绍和说明他的病人人是如何为自己的行为给出因果"解释"的，葛詹尼加提出，人们对自己的脑子所经历的改变根本浑然不觉，他的这一理论得到了颇为广泛的认同。他描述了这样一个病人，其道德推理系统已经在医生对其进行分开两个大脑半球的手术时破坏，此后，这个病人认为一个服务员把芝麻送给那些对芝麻不过敏但是服务员认为他们会对芝麻过敏的人这种做法是可以接受的。 就在他的判断力所在的脑半球并不能接收到他刚刚所说的讯息的同时， 他努力对自己刚刚的反应提供一个解释：他不假思索的说道，芝麻太小了，所以根本不能伤害到任何人。 In an attempt to resolve the paradox, Mr Gazzaniga locates the origin of personal responsibility outside the brain, as a consequence of a social contract between two or more individuals. In so doing, he neatly but unconvincingly removes the physical basis for good or bad behaviour. “Who’s in Charge?” is a wide-ranging and enjoyable exploration of how science interrogates the mind. Luckily for readers who enjoy grappling with issues such as the origin of thought, and whether people are free to will what they want, it leaves plenty more to be written on the subject. 为了解开文章开头提到的矛盾，葛詹尼加将个体的责任感独立于大脑之外，作为人类社会中两个甚至更多个体之间的存在社会契约的结果。这么做的话，葛詹尼加就巧妙地将人类好坏行为的生理基础去掉了，但说服力还是不够。”谁做主？“——这是人们在探究科学如何盘问人心的过程中广泛运用且乐在其中的一个命题。喜欢探寻诸如思维的来源的读者们是幸运的，人类是否应该予取予求这样的论题确实为科学家们提供了巨大的发挥空间。 from the print edition | United States 译者:郑恒 原文出自《经济学人》杂志 译者注： 迈克尔·葛詹尼加（Michael Gazzaniga）是全球著名的脑科学家之一，被誉为“认知神经科学之父”，早年本科毕业于达特茅斯学院，其后进入加利福尼亚理工学院，师从因对人类“裂脑”现象的研究而获诺贝尔奖的Roger Sperry，获生物心理学博士学位。 通过对裂脑人所进行的大量研究，Michael Gazzaniga大大促进了我们对人类大脑功能偏侧性以及大脑两半球之间关系的认识。他不仅在临床以及基础科学研究的圈子内闻名遐尔，而且对外行的社会公众来说也是声名远扬。1985年，他出版了《社会性大脑：发现心智的网络》（The Social Brain: Discovering the Networks of the Mind）一书，对大脑功能偏侧性的特征以及大脑两半球之间的关系进行了研究，成果丰硕；1988年，他出版了《心智问题》（Mind Matters）一书，成为心智紊乱问题研究的入门作品；1992年，他出版了《自然界的心智：思维、情绪、性别、语言以及智能的生物学根源》（Nature’s Mind: The Biological Roots of Thinking, Emotions, Sexuality, Language, and Intelligence），纽约时报评价说：“对脑科学研究来说，此书所做的研究堪比斯蒂芬·霍金的研究之于宇宙论”；1995年，Michael Gazzaniga通过麻省理工学院出版社出版了里程碑式的着作《认知神经科学》（The Cognitive Neurosciences），对九十多位科学家的工作进行了系统总结，被誉为认知神经科学领域的资料库，目前已经出至第三版；2005年，他又出版了《伦理性的大脑》（The Ethical Brain）一书，对大脑发展与人类伦理形成的关系进行了开创性的探索。 Who's in Charge? : Free Will and the Science of the Brain Michael S. Gazzaniga 34 篇评论 http://books.google.com.hk/books/about/Who_s_in_Charge.html?hl=zh-CNid=1YmsRMe2pZwC HarperCollins , 2011-11-15 - 272 页 pThe father of cognitive neuroscience and author of "Human" offers a provocative argument against the common belief that our lives are wholly determined by physical processes and we are therefore not responsible for our actions pA powerful orthodoxy in the study of the brain has taken hold in recent years: Since physical laws govern the physical world and our own brains are part of that world, physical laws therefore govern our behavior and even our conscious selves. Free will is meaningless, goes the mantra; we live in a "determined" world. pNot so, argues the renowned neuroscientist Michael S. Gazzaniga in this thoughtful, provocative book based on his Gifford Lectures----one of the foremost lecture series in the world dealing with religion, science, and philosophy. "Who's in Charge?" proposes that the mind, which is somehow generated by the physical processes of the brain, "constrains" the brain just as cars are constrained by the traffic they create. Writing with what Steven Pinker has called "his trademark wit and lack of pretension," Gazzaniga shows how determinism immeasurably weakens our views of human responsibility; it allows a murderer to argue, in effect, "It wasn't me who did it----it was my brain." Gazzaniga convincingly argues that even given the latest insights into the physical mechanisms of the mind, there is an undeniable human reality: "We are responsible agents who should be held accountable for our actions, because responsibility is found in how people interact, not in brains." p An extraordinary book that ranges across neuroscience, psychology, ethics, and the law with a light touch but profound implications, "Who's in Charge?" is a lasting contribution from one of the leading thinkers of our time.

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眼睛欺骗大脑？大脑欺骗眼睛？

热度 10 taol 2012-5-25 14:06

我也不清楚是眼睛欺骗大脑还是大脑欺骗眼睛 传说中的悬浮。前面要么是影子要么放写水也可以的 呵呵 这种叫什么我忘了，传说很有名吧 相关博文：李泳 《头脑欺骗眼睛》 http://blog.sciencenet.cn/blog-279992-574708.html 图片来自网络，特此致谢！

个人分类: 一笑而过|14887 次阅读|21 个评论

正面还是侧面？“头脑欺骗眼睛？”

热度 12 taol 2012-5-25 13:52

看到李泳老师的《 头脑欺骗眼睛 》一文，正好想起来昨天看到的一张图片，与大家分享，看看 正面还是侧面 相关博文：李泳 《头脑欺骗眼睛》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=279992do=blogid=574708 图片来自网络，特此致谢！

个人分类: 一笑而过|11379 次阅读|27 个评论

体温促进大脑信号的能量效率

热度 1 fendi 2012-5-15 07:37

长期以来，体温和庞大的脑组织作为哺乳动物、鸟类等高等动物的独特特征，其相互之间的关系一直不是很清楚。 我们最近的实验和理论研究表明，体温的出现，使得脑皮层神经元在动作电位的能量消耗效率方面有数倍的提高。 这意味着，产生一个动作电位，在体温37度状态，要比在室温（16－18摄氏度）情况，节省至少3－4倍的能量。 这从一个侧面说明，体温是优化大脑脑电信号能量效率的一个非常有效的机制。 详细请见： http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1002456 Warm Body Temperature Facilitates Energy Efficient Cortical Action Potentials The energy efficiency of neural signal transmission is important not only as a limiting factor in brain architecture, but it also influences the interpretation of functional brain imaging signals. Action potential generation in mammalian, versus invertebrate, axons is remarkably energy efficient. Here we demonstrate that this increase in energy efficiency is due largely to a warmer body temperature. Increases in temperature result in an exponential increase in energy efficiency for single action potentials by increasing the rate of Na + channel inactivation, resulting in a marked reduction in overlap of the inward Na + , and outward K + , currents and a shortening of action potential duration. This increase in single spike efficiency is, however, counterbalanced by a temperature-dependent decrease in the amplitude and duration of the spike afterhyperpolarization, resulting in a nonlinear increase in the spike firing rate, particularly at temperatures above approximately 35°C. Interestingly, the total energy cost, as measured by the multiplication of total Na + entry per spike and average firing rate in response to a constant input, reaches a global minimum between 37–42°C. Our results indicate that increases in temperature result in an unexpected increase in energy efficiency, especially near normal body temperature, thus allowing the brain to utilize an energy efficient neural code. Yuguo Yu 1 , 2 , Adam P. Hill 1 , David A. McCormick 1 * 1 Department of Neurobiology and Kavli Institute for Neuroscience, Yale University School of Medicine, New Haven, Connecticut, United States of America, 2 Center for Computational Systems Biology, Fudan University, Shanghai, People's Republic of China Author Summary Conserving energy is essential to life. The brain, while only 2% of the body mass, uses an astounding 20% of its energy. It has long been assumed that this large energy consumption was due to the need to generate the electrical signals through which brain cells communicate: the action potentials. However, recent results reveal that the wires of the mammalian brain – the axons – are remarkably energy efficient. How is this energy efficiency obtained? Here we addressed this question by performing recordings and computational models of mammalian brain cells. We found that the increase in body temperature associated with the evolution of warm-blooded animals had an energetic benefit. The action potentials of warm-blooded animals became remarkably energy efficient, owing simply to the increase in body temperature. These results indicate that mammalian brains, although requiring a great deal of energy to operate, are actually more efficient than expected.

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大脑中的协同关系

热度 2 Helmholtz 2012-3-28 12:34

数学模型揭示了单个神经元之间的协同作用 于利希 / 瓦科市（ Wako-Shi ）， 2012 年 3 月 8 日 - 大脑中的神经元是如何相互交流与沟通的？通常的理论是认为单个细胞元之间是没有彼此间信号交流，但是在神经集束之间则有交流。来自日本、美国和德国的科研究人员现在开发了一个可以用来检测这个假设的数学模型。他们的研究成果发表在最新一期的 “PLoS 计算生物学 ” 杂志上。 操作执行各种大脑高级功能的大脑皮层中的每个神经元会接触到成千上万的其他神经元并且接收到这些神经元的各种各样的信号。此前，要想通过提取的信号解释这些神经细胞是如何一起工作，几乎是不可能的。日本理化研究所脑科学所（ BSI ）的科研人员与德国于利希中心和美国波士顿麻省理工学院的同行携手，联合开发了一套可澄清神经元协作方式的数学模型。 “这种新方法可以从多路同步测量到的信号中过滤出足以判断神经元是以单个相互的方式亦或是群组相互的方式起作用”， BSI 的岛崎英明博士解释说。“此外，模型也考虑到这些细胞的群组本身并不是固定的，相反，它们可以根据大脑中的电流的情况，在几个毫秒的时间内灵活地改变自身并加入到其他群组。 ” 于利希研究中心教授索尼亚 · 格吕恩（ Sonja Grün ）希望，该方法可以帮助研究人员更好地证明动态细胞群的存在，而且它们的活动都明确地对应于某些行为。科学家们已经证实，当一只动物在预期需要令它更快或更敏感地做出反应的信号时，神经元是如何协同工作的 。 今后 科学家们 还 希望 能 学 学如何采用这种方法同步测量源自数以百计的 神经元 的 信号。这将 有可能实现直接观察到神经元群组在做规划和控制时的相关变化 。 原始文献： Shimazaki H, Amari S-i, Brown EN, Gru ̈n S (2012) State-Space Analysis of Time-Varying Higher-Order Spike Correlation for Multiple Neural Spike Train Data. PLoS Comput Biol 8(3): e1002385. doi:10.1371/journal.pcbi.1002385 http://www.ploscompbiol.org/article/info:doi/10.1371/journal.pcbi.1002385

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从行为主义看学习雷锋好榜样

热度 4 smallland 2012-3-5 17:27

出 生时，人的大脑并不是一张白板，可以做最新最美的图画。且不说妊娠期的影响，单是基因决定的激素水平，两性的大脑和思维基础就是不同的。所以，盛极一时的 行为主义吃不开了。行为主义是什么？大概来讲，就是认为通过训练，能让人和动物做任何可能的事情。科学一点，就是说人和动物的行为都是后天培训的结果。 本 人一直认为，虽然行为主义的主张有些绝对化，但还是具有坚实的生物学基础。人的大脑和智慧太复杂，先天决定的成分不多。譬如，喜欢玫瑰还是喜欢牡丹，就不 可能通过基因编码实现，而虫子就能做到--有的虫子喜欢玫瑰，有的虫子喜欢牡丹。所以，坚定的共产主义战士能培养出来，人肉炸弹能培养出来，这都没什么稀 奇的。 按照行为主义的观点，学习雷锋好榜样能改善人的人生观、价值观、世界观、道德观、**观。所以说，学雷锋没什么不好的，应该学，总比学习歹徒学习人肉炸弹好。然而，仍然从行为主义观点看，学习的效果不会很好。为什么？看看行为学常用的手段就知道。 训 练动物，有两种基本的方法：奖赏和惩罚。有的行为要靠奖赏，有的行为要靠惩罚，两者不容易互相替代。相对来讲，惩罚的作用更强大，因为在动物中，在婴儿和 儿童（相当于小动物），奖赏的力度总是有限的，他们对巨额奖金没兴趣，对升官发财没兴趣，对交配行为没兴趣，多是对吃的感兴趣。而惩罚就不同，譬如电击， 动物可能“认为”是致命的。这就是一顿饭和一条命的关系。你可能认为，惩罚？西方人是不提倡体罚的，还能有什么惩罚？这么想就错了，其实，越是发达的社 会，惩罚的作用越大。最穷的地方，家长一生气揍一顿。揍的频繁了，孩子就发现，挨揍也不是很可怕，过会就好了。而在发达的社会，不听话或违犯什么规则就不 让你玩游戏，就没收你哪个玩具，这样的惩罚比棍棒的作用还大--当然如果真能打断腿，也会很有效。 道 德感的培养主要靠惩罚实现，当然这不是否定奖赏的作用。孩子偷了家里的几毛钱说是捡来的交给老师，老师表扬，这就是奖赏。但如果家长发现，在家里受到惩 罚，这惩罚高于老师的奖赏，他就不会再这么做了。在一个社会中，如果惩罚不够，只靠奖赏，自然是不行的，因为奖赏太有限。如果从小做坏事、做不道德的事、 做违背规则的事等等受不到应有的惩罚，反而能从坏行为中获得好处（奖赏），那么学习雷锋必然不能发挥社会期望的作用。即使”学习雷锋好榜样“像周杰伦一样 流行，能有什么用呢？ 说远一点。如果一个国家连依法治国都做不好，还能谈什么以德治国？不管是法律还是道德，惩罚不到位，光靠提倡和学习是不行的。

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大脑是最大的性器官

热度 1 smallland 2012-2-17 23:24

人体最大的性器官是什么？这不是个科学问题，因为我们知道性器官指的是什么。这个问题也不是最近才提出来，我在《丑陋的孔雀》中大概也说过。 为 什么这么说呢？因为高等动物的性趣要经过大脑的处理，尽管你觉得好像与大脑无关，纯属本能。其实在低等动物，自从有了中枢神经，大概也要走中枢这一关。譬 如昆虫被外激素吸引，应该先要中枢处理这个信号。没达到性成熟的幼体，就不会被外激素吸引。当然可能感觉器官没发育好，也可能是中枢没准备好处理外界的信 号。 在 人类，大脑的作用是毋庸置疑的。特别是雌性，爱欲常常与“联系”有关，与情感有关。通常说的“意淫”，雄性可能根本不会仅凭“想象”就 ejaculate（雄性orgasm之必需），而雌性--不只一例--仅仅放松下来集中精神“想一想”，就能实现真正意义的orgasm。因此，有人 说，可能若干雌性都能达到这样的境界，只是没找到窍门而已。 雄性靠想象无法实现orgasm？也不能说的太绝对。譬如所谓的“潮湿的梦”，具体什么也没做，只是想象而已，也能实现ejaculation。梦中的体验跟现实也没多大差别，当然中枢对具体机构的“管制”放松了，更容易实现。 高科技（不过是fMRI）研究证明，大脑在这个过程中经历了巨大的变化，涉及到其中的几十个区域，并影响全身。体验到快乐的，当然也是大脑，因为别的器官是没有什么快乐可言的。 反过来说，如果切除了生殖腺，切除了性器官，大脑还有什么用？这么说，大脑的作用再大，也不管是其中的一环，既不是刺激的来源，也不是行为的目标，也就无所谓谁大谁重要了。

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脑功能认知研究的历史与发展简述 （完）

热度 3 polar001 2012-2-2 00:54

在认知活动中机体内部的信息加工过程与外部环境作用之间的关系一直是一个争论不休的问题。 Gibson 的“生态光学”与“视知觉的生态理论”认为外界环境提供了足够的信息以直接产生知觉，强调的是生物体知觉中的不变性，反对知觉是对环境的特征检测的观点。中国科技大学北京认知科学开放研究实验室提出的视知觉拓扑性质检测与功能层次理论，就是对 Gibson 的理论和格式塔心理学的继承和发展。 神经生理学中通过对清醒动物的单细胞记录、多细胞记录、阵列电极记录等测量细胞活动的电生理反应，以及分子神经生物学中通过组织化学等方法测量细胞活动时信息传递的化学物质变化，是在分子和细胞水平的脑功能认知研究的生理成像方式。它们在时间和空间分辨率上都可以达到相当的要求。与之相比，在皮层水平上对人类大脑的各种无创性认知成像技术，都有各自的缺点。即使在理想的情况下， fMRI 也只能达到 100 毫秒的时间量级，并且，脑区域能量代谢的变化或者血流的变化，究竟与神经元的兴奋和抑制之间的确切关系是什么，也还是一个悬而未解的问题。这些通过测量脑血流变化或含氧浓度变化而成的功能像，并不是实际意义上的脑功能活动发生的位置和时间，从而在根本上不可避免地带有一定的空间和时间差异。有近百年历史的脑电图技术（ EEG ） , 在六七十年代发展出的一种被称为事件相关电位（ event-related potential ERP ）技术，能够通过实时记录脑功能活动时的头皮电位，测量认知活动引起的脑电变化，并可以通过偶极子定位模型，逆向求解出大致的脑内电活动的源定位。但是，由于数学上这种逆向求解的困难和解的非唯一性， ERP 的脑功能定位只能是对真实脑活动的一个相当粗略的估计。如果能够通过某种方式有效地结合这两种成像技术，在时间与空间分辨率上同时达到一个更好的水平，在脑功能成像技术上将是一个不小的进步。这也正是我们目前正极力发展的目标之一。 PET 与 fMRI 在得到特定认知活动的脑功能成像时，采用的是一个状态与另一个对照状态相减的办法，认为相减后得到的兴奋区域就是与特定认知任务相关的脑区。这种方式虽然有其在心理学实验上的基础，但它的前提是作为研究目的的认知任务能够从其他的认知活动中独立分离出来，也就意味着这种任务的认知信息加工是串行的，而且是按一定方向的层次性处理过程，没有互相反馈和影响。但认知活动本身并不能完全满足这样的要求。脑成像技术可以为大脑认知活动形成直观的区域性功能关系图，但在当前的功能成像意义上，脑成像的研究结果的最大意义是为认知过程提供一个生物学上的约束。 尽管离完善这些脑成像技术来探索脑功能还有很远的路要走，但通过这些技术，我们对大脑内部的工作机制的了解越来越清楚。至少现在我们已经清楚，那种认为一个脑区就有一种特定的自主功能的观点是明显错误的，几乎所有的认知活动，都有好几个脑区的同时兴奋。事实上，组成大脑的那些解剖学上截然不同的区域，就如同组成一支交响乐团的不同乐器一样，需要精密的协调合作，才能正确地演奏一首交响曲，实现一种认知活动。 在研究大脑对空间（ space ）和物体（ object ）这两个人感觉经验中基本而且重要的概念表征中，在人类和灵长类动物的视皮层中发现了知觉物体形状与颜色的腹侧通路和知觉空间位置与运动的背侧通路存在。这个发现已经被广泛地接受并被认为是认知神经科学的一大成就。但是，这两条通路之间并不是完全独立的，部分腹侧通路神经元也受运动知觉的调制；而反过来，背侧通路也有许多神经元受形状知觉的调制。并且，我们实验室通过 fMRI 结合 EEG 对运动形成的图形的研究发现，运动形成的图形同时在腹侧通路和背侧通路引起大脑的兴奋，表明这两条通路之间存在某种协作的关系。这些结果更引起了对脑功能如何组织与协作进一步研究的极大兴趣。 建立全面的脑功能图谱，完全揭开脑功能的秘密，探索人的智力与意识的本质，是科学上极富吸引力的课题。脑功能的认知研究是现代科学的最尖端领域之一，无论是脑功能成像技术还是各种认知科学理论都在持续发展的阶段，全世界所有发达国家或组织都投入了极大的物力与人力，作为中国科学院开放实验室的北京认知实验室的目标，就是力图通过心理学与认知功能成像的实验研究，建立一种世界级的认知理论，在这块领域里占有自己的一席之地。

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脑功能认知研究的历史与发展简述 （3）

热度 2 polar001 2012-2-2 00:49

这个时候，另外两种新技术的出现和发展，为脑功能定位认知研究开拓出崭新的方向。这两种技术就是现在应用广泛的 PET 技术 (positron emission tommography, 正电子发射断层扫描术 ) 和 fMRI 技术（ functional megnetic resonance imaging 功能核磁共振成像）。 在身体的所有器官中，脑对能量的消耗是最大的。即使在安静的状态下，脑所消耗的氧气和葡萄糖的速率也是其他组织的 10 倍。当某块脑区工作的时候，它需要的能量巨增。因此，我们如果能够追踪反映这些能量变化的生理参数，我们就能知道当脑在从事某种作业和任务相关的功能活动时，哪一部分脑区最兴奋活跃或者工作最努力。这就是 PET 和 fMRI 的基本原理。其中， PET 使用半衰期很短的放射性标记物如 18F-2- 脱氧核糖、 H215O 等注入人体，这些放射性示踪物在人体内放出光子，计算机控制的闪烁探头，在脑部四周旋转探测和记录光子的出现的动态过程，计算脑内葡萄糖等相关物的代谢率，可以观察人脑认知时，脑部血流量、糖代谢率和氧消耗的变化等，由此检测脑部生理代谢活动与精神和心理活动的关系。 fMRI 则不需要标记物，直接通过测量血液中氧浓度变化引起的血红蛋白的磁性改变，检测脑部兴奋区域与心理功能之间的关联。在通常的条件下， PET 可以在几十秒内，得到一幅清晰的图象，其功能像的空间分辨率是厘米量级，而 fMRI 可以在几百毫秒的时间分辨率内，检测毫米量级的脑组织活动。 伴随技术的发展，脑功能认知研究的科学概念和理论也在不断地发展。美国 1989 年发行的《认知神经科学》专业期刊和 1992 年出版的《认知神经科学》专著，实际上已经标志了以阐明认知活动的脑机制为研究目的的脑功能认知研究的一门独立学科——认知神经科学的产生。认知科学理论发展的历程中出现过四种不同的理论体系：物理符号论、联结理论、模块论和生态现实理论，它们在认知神经科学中都有相应的反映。 与人工智能的物理符号论和认知心理学的信息加工学说相应，在脑功能认知研究中占主流地位的是神经生理学的特征检测和功能柱理论。这是 Hubel 和 Weisel 采用细胞微电极记录技术对视皮层细胞功能的研究结果。他们发现在视网膜、外侧膝状体和大脑皮层中都存在对线段方位进行特征检测的细胞，在皮层上还发现了对颜色、方位和眼优势选择性反应的功能超柱存在。他们这件因此而获得 1981 年诺贝尔生理和医学奖的奠基性工作，一直都是认知科学中的主导学术方向。 与人工神经网络研究中的联结理论和并行分布式处理概念相应，神经生理学中的神经元间群编码概念，则企图从神经元的时空结构中找到认知活动的神经基础。在视觉认知模式识别中，该理论有不少有意义的工作。但是，离真正了解神经元间群编码与单个神经元激活各自在认知活动中的意义和它们之间的关系，还有很多没有揭开的谜题。 受计算机软件与硬件的模块性组成启发，认知功能的模块性理论把大脑看成由功能和结构上都是高度专门化的相对独立的模块结合而成。这种精细复杂的功能和结构的结合，就是认知活动的基础。在运动系统和记忆的研究中，有不少实验发现支持该理论。

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脑功能认知研究的历史与发展简述 （2）

热度 2 polar001 2012-2-2 00:45

脑损伤的临床观察虽然把简单肤浅的颅相学从科学的研究中清理出去，对大脑功能的“狭隘的定位论”观点却没有得到什么改变。很短的时间内，“概念中枢”、“阅读中枢”、 “书写中枢”、“空间定向中枢”等等分别在大脑皮层中确定了位置。尤其是在 20 世纪初，具有讽刺意味的是，人类自己发动的世界大战为人类观察研究自身的大脑提供了许多优秀的病例——大脑受弹伤的士兵。在对这些病例的观察研究得到的大量资料加工整理后， 1934 年，德国精神病学家克雷斯特（ Kleist ）甚至绘出了详细的大脑皮质机能定位图。然而，从本质上而言，这些图与加尔他们的颅相学图并没有很大的差别。 到 20 世纪三四十年代，把心理过程直接定位在大脑特定区域的机械论观点正在把心理活动的脑功能基础研究引入歧途。事实上，正是对这种“狭隘的定位论”的怀疑使得象 Sherrington （ 1934 ， 1942 ）这样的杰出神经科学家在晚年不得不接受把心理过程与脑的基质割裂开来，承认它们特殊的“精神本性”。而一直以来，反对“狭隘的定位论”的代表——英国著名的神经学家 Jackson 的假设：对于心理过程的复杂形式的脑组织来说，从它们的结构水平立场出发，要比从大脑有限部分的立场出发更为适当，则被 Monakow 、 Goldstein 等杰出研究者继承和发展。 20 世纪的第二次世界大战，又为脑损伤的研究提供了大量研究的机会。一门新兴的独立学科神经心理学，就是在二次大战伤亡最大的两个国家——前苏联和德国的摇篮中产生的。前苏联杰出学者 Luria 在 1973 年发表的专著：《神经心理学原理》，就是这一学科产生的标志。 神经心理学诞生早期的研究仍然集中在脑损伤病人的心理功能障碍与脑损伤的定位和性质上。直到 80 年代中期以前，研究的方法范式主要还是临床的神经病学或神经外科检查，神经心理测验和病人死后的脑病理解剖学检查。在这个时期，神经心理测验是神经科学家们异常重视的研究方法，因为通过它能够相当满意地探测脑损伤的定位问题。 在 80 年代后期，由于技术的迅速发展，成熟的脑 CT 技术（ computerized tommography 计算机断层扫描术）开始在临床医学诊断和研究中普遍应用，这种可以对病人产生很少损害的成像技术，可以更加方便和精确地确定脑损伤的位置和性质，传统的神经心理学开始吸收认知心理学的精细实验方法，技术和理论概念，逐渐从临床医学的轨道中脱离，转向认知神经科学的方向。 然而，脑 CT 技术是基于各种脑组织对 X 射线吸收程度的差异而成像的技术，它测量的只能是脑的结构像信息，因而只能通过结合病人的脑损伤定位观察和行为上的心理功能障碍测量来研究脑功能，对正常人的脑功能活动的研究探索有很大的困难。

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科普： 脑功能认知研究的历史与发展简述 （1）

热度 3 polar001 2012-2-2 00:34

原来读博士的时候写的一篇科普文章，现在转发在这里。 脑功能认知研究的历史与发展简述 （1） 设想一个放在你手中的奶油色物体，这是一个看起来象由两个半球组成的椭球状粘稠物，坐落在一根粗壮的茎上，在它的表面，有着各种各样深浅不一的皱褶，还可以区分出有着特定的颜色，形状和纹理的不同区域，这些区域以一定的方式互相交连折叠在一起。这个外表奇怪的东西就是我们的大脑，那根粗壮的茎是脑干，皱褶是大脑的沟回，而彼此连接的区域是大脑的各种功能区结构。确定这些脑区之间的连接方式和与之相应的心理功能，揭示大脑的工作机制，了解人类精神和智力的奥秘，正是千百年来人类最富吸引力也最具挑战意义的问题。可喜的是，在今天我们终于开始有能力涉足于这个领域，尽管只是一小步小步地艰难探索，智慧女神的真实面貌还是正逐渐地呈现在我们面前。 其实，早在 18 世纪前叶，意大利医生和生物学家佛洛恩斯（ Flourens ）就已经通过观察和实验来研究脑。他通过一定的方式，在不同的动物身上越来越多地摘除它们的脑区域，然后观察产生的结果。他发现，摘除不同的脑区之后，并不是脑的特定功能受到损害，而是所有功能都逐渐减弱。这样的事实清楚地表明，将不同的功能选择性地完全定位于脑的某一特定区域是不可能的。于是，这种认为脑是均一的，没有专一功能区域的设想，就导致了脑的整体性活动概念出现。 与这种整体性脑功能活动想法相反， 18 世纪后期德国医生加尔（ Gall ）鼓吹的另一种鲜明对照的观点却久负盛名。这种观点认为脑能够被分隔成若干固定的小室，各自有高度专一的功能。加尔通过研究死后的人颅骨的物理特征，再与死者生前的性格特征匹配，发展出一套理论。他和他的信徒检测颅骨的表面隆凸作为脑的特征，将头骨分成 39 个区域，相应地将人类复杂的心智功能也分成 39 种，包括“繁衍的本能”、“爱”、“友谊”、“谨慎”、“仁慈”、“希望”、 “记忆”“数学概念”、“文字知觉”、“推理”、“比较”、“空间方位感”、“因果关系”、“时间知觉”、“大小知觉”等等，建立了曾经在西方广泛流传的颅相学（ Phrenology ）。这种观点在当时的技术水平下，看似符合客观的科学测量标准，因此曾经在很长的一段时间里独领风骚。 但是，到 19 世纪后叶，对脑部损伤病人的临床观察有了很多新的发现。法国医生布洛卡（ Broca ）检查了一个不会说话的病人，他可以理解语言，但在说话时只能发音“ Tan ”，不会发别的音。几天后他去世，对他的大脑研究发现他大脑的损伤区域在左侧大脑半球前部，也就是脑功能结构中著名的布洛卡区。这种病变现在被称为运动性失语症（ Aphasia ）。对另一种语言障碍——感觉性失语症病人大脑的研究则发现，病人能够完全正确地发音，但说出的话语无伦次，语言的理解能力有障碍，损伤的区域在大脑下部的颞横回语言感觉区——韦尼克（ Wernicke ）区。这些与颅相学预言完全不同的实际观察结果，逐渐揭示了把颅骨的表面隆凸作为衡量脑功能指标的荒唐无稽。

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不开口如何能讲话？

热度 1 pony1984621 2012-1-1 15:06

不开口如何能讲话？ 作者：夕诚 霍金的演讲 说起霍金，想必大家应该都知道吧。他之所以闻名全世界，不仅仅是因为他卓越的学术成就，创造了科学上的奇迹，还有他那颗勇敢而坚强的心，在身患肌肉萎缩症不能说话不能动手的情况下，却依然活跃在科学的殿堂，创造了生命的奇迹。 2006 年 6 月 19 日 ，霍金第三次来中国，在北京人民大会堂做学术报告《宇宙的起源》。令我们感到好奇的是，既然他不能说话，又不能做手势，如何进行演讲呢？ 先前，霍金的身体还有三个指头能动，可以敲动键盘，选择自己想要表达的词汇。如今，他的病症愈发严重，身上唯一能动的地方就只有眼睛了。要想表达思想，也只能通过眼睛来实现，他利用眼球的上、下、左、右移动对其专用的计算机发出指令，从而进行文字处理。 简单说来，其实是在霍金的眼镜上安装有一个红外线感应器，用以侦测眼部肌肉的活动，比如说，他想向大家说声“ HELLO ” , 就先用眼睛从屏幕上轮流出现的英文字中母中选择“Ｈ”，然后活动眼睛进行确定，计算机就会不断显示以“Ｈ”开头的单词，当“ HELLO ”出现时再活动眼睛确定，如此这般组词造句之后再让计算机将其转化成声音。可想而知，这样的速度有多慢，平均下来一分钟只能处理 3 至 5 个单词。好奇的人就该幻想了：如果能发明一种工具，让霍金想说什么我们就能直接看到什么那该有多好！ 大脑信号变口语：你的心思我知道 近日，一项新研究成果让我们看到了曙光。 美国犹他大学的科学家对一位患有严重的癫痫症（即俗称的羊癫疯）患者做实验，将两组微电极阵列植入到该患者的大脑语言中枢上方，但并不植入，也就是说不穿透大脑物质，然后要求患者重复阅读十个英语单词：是、不、热、冷、饥饿、口渴、哈罗、再见、更多和更少。科学家们记录下他的大脑信号，完毕之后再仔细分析这些大脑信号分别代表十个单词中的哪一个。最后研究人员发现，每一个口语单词都会产生不同的大脑信号，而且他们能够较好地区区分每一个单词的大脑信号，每一次的准确率能够达到 76% 到 90% 。 于是，他们得出结论：置于大脑语言中枢上的微电极可以捕捉到大脑的语言信号。尽管目前实验的准确率还不是很高，但对于未来的研究工作指明了方向，也给那些有清醒的意识却无法进行语言交流的病患者带来了希望。 在此之前，有科学家试图通过分析大脑语言中心对应的头皮上的脑电波来来获取语言信息，但是由于信号太弱而未能成功。 当然，要真正实现将大脑信号不通过嘴而直接变成口语语言还会需要数年的时间，但此次的实验已经成功地表明：将大脑信号解码为计算机发音的口语单词具有可行性。 大家想一想，如果人类真的发明了这种工具，除了治病之外还有其他什么用途吗？当然有！如果我们用它来对犯罪嫌疑人进行测谎和审判，那效果可就非同小可了，虽然他不开口，或者是心口不一，我们照样能听到他脑子里在想什么，够厉害的吧？原文载于《少年科学》 2011 年 07-08 期。 图1：黄色的是传统电极，用于定位癫痫发作的源头。红色的是美国犹他大学的科学家使用的两组微电极阵列，每组阵列包括16个微电极，用于读取来自大脑的语言信号。 图2：图1的局部放大，较大的标有数字的电极是传统电极，白色的两组均为16个微电极成的电极阵列。 图3：微电极阵列，排列成4乘以4的模式，比一枚25美分的硬币还要小。

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锻炼的分子机理

热度 1 chemicalbond 2011-12-1 07:23

近日练习俯卧撑，从开始的5个不断见涨，10个，15个，现在我可以在任何时候一趴下就连做20个都没有任何问题。某些生猛的网友看了要见笑了，因为还不够多，呵呵。 这种锻炼好像是因为肌肉中的蛋白分子的结构有了改进，否则哪那么好的弹性和耐力？ 但是，对于意志力的锻炼，它又是啥分子机理呢？ 刘胡兰那么年轻就知道要为了共产而奉献自己宝贵的生命，显然是因为3座大山而愤青，还有基层党组织不断洗脑的功劳。难道她得大脑里头有了一些有“科学”意义的变化？ 如果有，又是个啥样的通道？

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学习上的病症

jiyipeng 2011-11-28 11:47

在学习上的病症 1） 延宕是罪恶（习惯病） ：下了很多文献。没有读。下一篇就要读一篇，读一篇就要受益一篇。 2 ）飘移的大脑： 读了很多没用的文献、仅仅是为了好奇 . 要克制自己的好奇，工作和爱好还是要排个顺序的。工作第一，爱好第二 ;) 心有旁骛、 涉猎得过多，别人要你的 TOOLS, 不是要你的判断力。因为那不是你的工作。如果不无正业成为时尚，那么不要赶时尚 3 ）消化不良：（老胃病 ） 很多文献读了、没有思考和消化，更没有从应用的角度思考，从知识迁移角度思考 4 ）消化系统出问题： 读了文献没有做笔记，做笔记的方法不对（仅仅记下看得的要点，没有用一根线将这些点贯穿起来，至少还没有形成强有力的习惯。（学学越狱的那个警察 ALEX 象猎狗一样的嗅觉和把零星的事实串联起来的习惯，强大到可以 1 分钟之内在 500 万人中找到嫌犯）。纵贯线是必须的，否则知识不会生根。 5 ）吸收系统出问题（糖尿病 ）： 没有进行实践，包括实验。懒得做、没条件做都会导致对知识的吸收差，糖尿病

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奇异的视觉

热度 1 ddbb12 2011-11-10 19:00

刚看到这样一张图片，如果你只盯着这些随时间变化，颜色发生变化的淡紫色原点，你就会发现只有一种颜色--淡紫色。 如果，你盯着位于中心的"+"看，你就看到原来淡紫色的点会有一些变成绿色。 如果，你长时间的盯着中心的"+"看，你就会发现，淡紫色的原点都消失了，就剩下一个绿色的点在旋转。 视觉和人的大脑真是相当的玄幻，难道这就是Penny所说的“It is not what it looks like”么？

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[转载]《自然》杂志2011年11月份发表随年龄变化的大脑基因表达图谱

fendi 2011-11-7 19:35

研究绘制人一生大脑基因表达谱 http://www.nature.com/nature/journal/v478/n7370/abs/nature10524.html 来自NIH认知与精神病研究组，Illuminato生物技术公司等处的研究人员发表了题为“Temporal dynamics and genetic control of transcription in the human prefrontal cortex”的文章，发现在人的整个一生当中，大脑的工作和功能虽然几乎不变，但是其基因表达却发生了变化，这将有助于深入分析大脑失序疾病，比如精神分裂症和自闭症等。这一研究成果公布在《自然》（ Nature ）杂志上。 早在19世纪，科学家就意识到大脑是一个精细的结构，如果能了解了整个大脑的基因活性，科学家就有可能更精确地将大脑解剖学、遗传学和相关疾病联系起来研究，意义十分重大。2003年，有科学家寻求利用微阵列技术测定小鼠大脑基因活性，但至今对于人整个一生当中，大脑基因表达的情况，科学家们还并不清楚。 在这篇文章中，研究人员利用一些基因组分析技术，完成了来自大脑前额叶皮层的全基因组范围遗传学（DNA），和基因表达（RNA）分析，这269份样品涉及了人类整个生命周期中的不同阶段。 研究人员发现在不同的生命时期，基因行为有很大变化，而且其中有个特殊时期：胎儿期的大脑在基因活动上发生了巨大的变化，许多之前表达大量mRNA的基因，在出生后就突然的下降了，这在胎儿期变化比其它任何时间都要快。 在Nature的另外一篇文章中，耶鲁大学的研究人员分析了57个大脑不同基因的mRNA水平，这两份研究结果都表明许多在出生后表达下降的基因，到老年期又活动激增，其中最大的变化发生在胎儿期，然后下降直到中年期，在50-70岁时表达从新变得相当高。 这些研究都有助于解析大脑是如何成长和衰老的，也有助于深入分析大脑失序疾病，比如精神分裂症和自闭症等。（来源：生物通 万纹） Temporal dynamics and genetic control of transcription in the human prefrontal cortex renchunxiao 添加于 2011-11-4 15:23:07 97次阅读 | 0次推荐 | 0个评论 Previous investigations have combined transcriptional and genetic analyses in human cell lines1, 2, 3, but few have applied these techniques to human neural tissue4, 5, 6, 7, 8. To gain a global molecular perspective on the role of the human genome in cortical development, function and ageing, we explore the temporal dynamics and genetic control of transcription in human prefrontal cortex in an extensive series of post-mortem brains from fetal development through ageing. We discover a wave of gene expression changes occurring during fetal development which are reversed in early postnatal life. One half-century later in life, this pattern of reversals is mirrored in ageing and in neurodegeneration. Although we identify thousands of robust associations of individual genetic polymorphisms with gene expression, we also demonstrate that there is no association between the total extent of genetic differences between subjects and the global similarity of their transcriptional profiles. Hence, the human genome produces a consistent molecular architecture in the prefrontal cortex, despite millions of genetic differences across individuals and races. To enable further discovery, this entire data set is freely available (from Gene Expression Omnibus: accession GSE30272; and dbGaP: accession phs000417.v1.p1) and can also be interrogated via a biologist-friendly stand-alone application (http://www.libd.org/braincloud). 作 者： Carlo Colantuoni; Barbara K. Lipska; Tianzhang Ye; Thomas M. Hyde; Ran Tao; Jeffrey T. Leek; Elizabeth A. Colantuoni; Abdel G. Elkahloun; Mary M. Herman; Daniel R. Weinberger; Joel E. Kleinman 期刊名称： Nature 期卷页： 2011-10-26 第478卷 第7370期 519~523页 学科领域： 生命科学 遗传学与生物信息学 人类遗传学 添加人是否为作者: 否 原文链接： http://www.nature.com/nature/journal/v478/n7370/abs/nature10524.html DOI： doi:10.1038/nature10524 ISBN： 0028-0836 关键词： Genetics and genomics, Neuroscience, Developmental biology, Genetics and genomics

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钻进大脑与眼睛里的蛔虫

热度 14 fs007 2011-10-24 04:33

寻正 2004年8月初，美国波士顿一位16岁的白人女孩在朋友家玩。有人从后园的地上拾起一条蚯蚓，挑战她让她吃下去，勇敢的她勇敢地吃了。在两三周后，她每天头痛，自服止痛药依布洛芬。在9月份，她出现了恶心欲吐、体温升高、面目肿胀、咳嗽、与喘息等症状。医生检查发现她有嗜酸性粒细胞性肺炎，在CT上看到肺部有小的结节。她被诊断为弓首蛔虫病（Toxocariasis）。 什么是弓首蛔虫？其英文是Toxocara，取自希腊文字根，Toxo指弓，Cara指头，故而中文直译为弓首蛔虫，因为它们跟人与猪的蛔虫是一类的圆虫。这里我们要谈的是狗与猫的蛔虫，分别叫T. canis与T. cati，学名的后半部就指狗与猫。与人和猪的蛔虫（Ascaris lumbricoides 与A. suum）相比，狗蛔虫稍短，成虫只有一半长，约15厘米，而猫蛔虫则更短，只有1/3长，约10厘米。跟人与猪蛔虫一样，弓首蛔虫也需要产卵到环境中，发育2-4周成为胚胎卵后才有感染能力。如果这样的卵被狗与猫吞食，它们在宿主体内进行脏器循环，迁移到肺，经淡回到小肠定居，再进入下一生命周期。 图一、弓首蛔虫生活周期（源：CDC，加中文注释） 弓首蛔虫跟人蛔虫形态学上几乎没有差别，因此它们在历史上常被当着人蛔虫的青年版，多引起结果可疑的实验结论。弓首蛔虫跟人蛔虫有一个重要的生命史上的区别，那就是它们的确有并非必要的中间宿主。蚯蚓与蟑螂可以吞入或者携带虫卵播散到其它地方，而啮齿动物、兔子、鸡、甚至羊能够激活虫卵释放幼虫，象在狗或猫身体内一样，适移到其它器官。不过，在这些中间宿主中，幼虫不会继续发育，回到肠道变为成虫，而且它们的目标器官不局限于肺。中间宿主会产生包囊，而幼虫则在包囊中沉睡，直到中间宿主成为终宿主的食物。 在中间宿主体内潜伏的能力并非偶然，在年龄稍大的狗或猫，弓首蛔虫也不完成其生活史，而是在内脏器官，主要是肝中潜伏。到了母狗母猫怀孕产子，再次激活，迁移，越过胎盘，或者跑到母乳中，感染下一代。猫蛔虫不越过胎盘，主要是通过母乳传到下一代。这种经中间宿主完成生活史的习性决定了弓首蛔虫的幼虫更具有侵犯性，在中间宿主引起疾病甚至死亡，以方便其完成生活史。人类在吞食虫卵后，不幸地成为了受害者。 狗蛔虫在1782年发现，而猫蛔虫发现于1788年。起码半个世纪内，它们被当着无害的，因为蛔虫有较高的宿主特异性。在1950年，美国军事病理研究所的怀尔德（Helenor Wilder）描述了一种称为线虫性眼炎的疾病（Nematode Ophthalmitis）。许多儿童被误诊为视网膜瘤而导致了眼球被摘除。通过连续切片的方式，她确定了在46只眼球中，有24只都是线虫幼虫形成的结节而不是恶性肿瘤。六年后，她的标本被寄生虫学家尼可斯（Robert L. Nichols）确定含有的是弓首蛔虫幼虫。尼可斯认为，在标本被固定做病理学检查时，幼虫还活着。在怀尔德发表其发现两年后，美国新奥尔良的比吾尔（Beaver）等人从肝活检中找到了弓首蛔虫的幼虫，他们将这种疾病命名为脏器幼虫侵犯病（Visceral larvae migrans，VLM）。很快科学界就认识到了不少在1940年代报道的怀疑为人蛔虫幼虫侵犯脏器的，可能罪魁祸首还是弓首蛔虫。 图二、侵眼幼虫病患儿视网膜（示幼虫结节，源：Despommier 2003 Clin Miscrobio Rev） 史密斯与另外一个比吾尔（Smith Beaver）在1953年，以及后来夏杜锐与沙哈（Chaudhuri Saha）在1959年分别用人进行实验，证实了狗蛔虫卵可以致病。侵脏幼虫病就成了一个明确的寄生虫病，而眼球幼虫侵犯（Ocular Larvae Migrans，OLM）则是一种特殊形式。当吞食的幼虫不多时，身体对幼虫入侵反应不那么激烈，易于发生侵眼幼虫病。幼虫可能经过血管或者眼神经达到眼底，产生一个不易与视网膜瘤区分开来的结节。视网膜瘤生长快，常常要求摘除眼球，从而导致了不少病人眼球被误摘。如果不及时治疗，眼底的幼虫结节会导致视网膜破裂脱离，最终引起失明。 图三、视神经中的狗蛔虫幼虫（源：Hayashi等2003，J Helminthology） 狗蛔虫与猫蛔虫的幼虫都能到达人的大脑，但是，由于它们不会进一步发育，一般不引起症状或者症状轻微。但有一种蛔虫会引起脑幼虫侵犯病（Neural Larvae Migrans，NLM）。1980年首例由贝氏蛔虫（Baylisascaris procyonis）引起幼虫侵脑见诸文献。这种蛔虫1931年在浣熊身上发现，1968年为纪念英国线虫学者贝里斯（Baylis）而命名为浣熊贝氏蛔虫。浣熊蛔虫跟浣熊之间的寄生关系极为融洽，浣熊蛔虫不进行那种损人损已的脏器迁移旅行，虫卵直接在浣熊消化道孵化定居。浣熊蛔虫成虫是人蛔虫的2/3大小，相应地每人产卵11-18万枚（人蛔虫每天产20万枚）。年幼的浣熊平均约有50只蛔虫，年老的则有20只寄生，故而浣熊每天都要向环境排放几百万的虫卵。 小浣熊主要是从成年浣熊身体接触等获得蛔虫，而成年的浣熊有更好的清洁卫生习惯，主要是通过捕食中间宿主被感染。浣熊不是天然的杀手，跳得不高，跑得又不快。但是，它们可不是吃素的，其食物的近1/3来自有脊动物，而蛔虫，就是它们的谋杀帮手。食入浣熊蛔虫卵的中间宿主会被幼虫侵入大脑，即使不死，也会行动迟缓，变成浣熊轻易捕获的目标，而蛔虫得到重生的机会。浣熊蛔虫远比弓首蛔虫更为凶狠，幼虫在中间宿主体内会继续发育，侵入大脑的幼虫会长到2-3毫米，在大脑中钻来钻去，会留下有迹可见的通道，造成大量坏死，对脑组织形成严重损害。同时，浣熊蛔虫还不加区别地攻击凡是看起浣熊可以吃上一嘴的动物——超过上百种动物可以成为它的中间宿主。浣熊蛔虫跟浣熊的关系几乎不算纯粹的寄生关系，几乎所有浣熊都带蛔虫，这种协作关系导致了浣熊的极大繁殖，在北美地区，浣熊在许多地方许多时候都成了有害动物。 图四、浣熊贝氏蛔虫生活周期（源：CDC，加中文注释） 浣熊憨而可爱，很有宠物潜力。它们已经作为宠物被引进到了日本，说不定某天会登陆中国。在接纳浣熊成为宠物之前，还是多考虑它身上的寄生虫吧。虽然浣熊对人肉没兴趣，但侵脑幼虫病在人类不亚于在动物身上的严重程度。绝大多数报道的侵脑幼虫病不是死亡，就是严重的神经系统后遗症，完全康复的少之又少。更加严重的是，如果有了浣熊，浣熊蛔虫偶尔会在狗身上也成长得上好，增加把虫卵带给人的机会。 弓首蛔虫在狗与猫中极为常见。年幼的多达一半，而成年的则多达1/3带有成虫，不停地排卵进入环境中。猫蛔虫对人的风险小得多，这得感谢猫猫的良好卫生习惯，它们会把粪便盖起来——如果房子周围有沙堆，就要小心了，猫猫再爱清洁，也不会掘地三尺掩盖粪便，而是寻找最便宜的方式解决问题（不是咱们人类才聪明的！）。如果你养狗养猫，最好咨询兽医，以免自己成为侵脏幼虫病的受害者。你肯定不想弓首蛔虫钻进你孩子的眼中。即使你不养狗与猫，你仍然有产生此病的风险。许多研究证实，在农村以及城市的公园里，土壤多受到了污染，多达半数的土壤标本可检出狗蛔虫卵。 图五、小鼠肝脏中的猫蛔虫幼虫（源：Despommier 2003，Clin Microbio Rev） 图六、从鹦鹉大脑中获得的浣熊蛔虫幼虫（源：Gavin 2005 Clin Microbio Rev） 我没有找到在中国做的土壤标本检测，但显然风险不小。我查到1999年华西医大的罗中金（音译）等人的报道，在农村每6个人有一个，而城市中每40个人有一个，曾感染过狗蛔虫。中国医生甚少报道这一疾病，而此疾病极易误诊，可以想像为什么中国有那么多疑难杂症了。缺乏适当的训练与警惕，中国的大多数侵脏幼虫病都没有明确诊断或者被误诊误治了。到了今天，中国的小孩仍然有侵眼幼虫病被误诊，从而丧失眼睛与视力的风险。 你对侵脏幼虫病的症状感兴趣，它多出现在2-7岁幼儿，这一年龄正好是可以到处活动但还没有牢固地建立卫生习惯的年龄。最开始的症状象流感或感冒，会有炎症引起的发热；幼虫侵肺则引起咳嗽、气急、与哮喘；侵入肝脏则引起肝大、腹疼、与食欲不振。如果验血，则会发现寄生虫病的标准征象，嗜酸粒细胞显著增加，可高达70%。要确定诊断，则需要用血清学查抗寄生虫抗体。不象人或者猪蛔虫感染，肺侵袭引起的咳嗽可持续很久，因为它们不被轻易排出。在这些标准表现之外，幼虫出现任何器官可引起相应的症状，易于误诊。 所有的蛔虫卵都在环境中很坚韧，条件适宜，可在土壤中存活数年。它们对一般化学物质有很强的抵抗力，我们消化道特有的强酸强碱第一道防线，反而是激活虫卵释放幼虫的信号。这些因素导致了此类寄生虫的成功，代价是我们生病。防止蛔虫侵染有两个层次。一是公共卫生。作为公民，应当意识到自己行为的潜在公害性，如果你拥有宠物，你应当周期性地给它们打虫，在公共场合，宠物拉了粪便，则要拾粪回家适当处理。社会应当立法保障食物与饮水的安全，避免被虫卵污染。在农业上，应当禁止直接使用人畜粪便作为肥料用于食品生产。在私生活层次，你应当认识到让小孩在不洁地区游玩而接触到被污染的土壤的潜在可能性。儿童应当尽早被教会清洁卫生习惯，吸手指、咬指甲、吃入泥土或者被污染的食物增加发生蛔虫侵脏的风险。 表一、常用宠物灭蛔虫药

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两个人团结得像一个人（一分钟科普）

热度 3 lujiangxiao 2011-8-20 13:01

我们每个人的脑壳里都住着 两个 性格完全不同的人。右半脑是性情中人，凡事凭感情好冲动，喜欢欣赏音乐美术，很容易受感动。左边这位是个学究型，喜欢咬文嚼字，凡事认死理，一堆臭逻辑。但在日常生活中我们却只有一个很平衡的人格，既讲究逻辑又懂得欣赏言语不能描绘的美丽，这是因为脑子里有两亿条“神经电线”把这两个人团结在一起了。以前医生不知道这个秘密，为了治疗在左右脑来回乱窜的顽固性癫痫，常常把这些电线全切断了。不曾想这样一来就闯出一个不是上帝创造的祸：一个人就突然变成左右两半性格不同的人了。知道了这个道理，现在治疗顽固性癫痫的时候就只切断大部分的神经，保留下一小部分连接两边大脑。这样，两个人还是能团结得像一个人一样。人脑有一千亿个神经细胞，每个细胞至少和周围一千个细胞联系。相比起来，两边大脑之间只有两亿条连线仅占这些联系的很小比例，所以两边大脑平时基本上各自为政，只有在一致对外时才团结的象一个人一样。 这个话题是和学生闲聊时讲出来的，大家都觉得挺新鲜。使我想到为什么我们在讲神经生理和解剖时不可以多加一些趣味性呢？也许我可以开一门“趣味神经生理”，给学管理，财经的非专业菜鸟们听听。 外一节 　顺便教大家一个神经解剖名词，"胼胝体"。连接大脑两半球的这两亿根电线（神经轴突）是先两半球的底部聚成厚厚一层，再一跨越中线到对方去。由于神经电线外包的绝缘是脂质，所以是厚厚的一层白色物质。早期的解剖学家就把它叫"corpus callosum"。取 拉丁语 Calluses（老茧）的意思，中文翻成了“胼胝体”。 　　每4000个新生儿就有一个胼胝体发育不良，这些人多半会有与人交流的问题，如自闭症。当然这类自闭症中也有很多脑力超常的人，如电影里能过目不忘的“雨人”。 电影中雨人的原型叫　Laurence Kim Peek, 他患一种先天的X染色体缺陷（Opitz-Kaveggia syndrome），其中一个表征就是胼胝体缺陷。

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屁股越大越聪明

热度 26 babyann519 2011-5-15 19:33

今天在微博上看到这样一个消息，说臀部越大越聪明。顿时热血沸腾 ~~ 【臀部越大越聪明】美国心理学家史特纳斯发现，这些聪敏无比的杰出人物都是 “ 宽臀族 ” ，由此推断出臀部大小与智商强弱成正比。在 276 名成年人参加的智力测验中，有 152 臀部较大。这些 “ 宽臀族 ” 平均得分为 137 分，比臀部尺寸小的 106 高出 31 分。研究表明，确实人的臀部愈大智力愈高。 不管他有没有科学依据，这个结论我很喜欢 这位老兄可能也很喜欢，呵呵 【脑袋越大越聪明】据英国《独立报》 10 月 21 日 报道，爱丁堡大学的研究者对 48 名志愿者进行了核磁共振检查和智商测试，结果发现，头体积越大的人，智商基本上就越高。其中一名志愿者的大脑体积为 1600 立方厘米，而他的智商则高达 125 。爱丁堡大学的女王医学研究所的麦克卢林奇说： “ 一般的规则是，从前额到后脑、从头一侧到另一侧的空间范围越大，智商越高。当然也会有些例外。 老人们都说脑门大的孩子聪明，当然是对正常孩子而言的，但这也只是经验结果。不过我认识的聪明的家伙脑门都不小。 另外还发现了另一个说法 【胸部越大越聪明】 美国最近的一项研究结果表明，胸部饱满的女人比胸部偏平的女人更聪明，所以我们可以根据胸罩的尺寸来判定一个女人的智商（反对！ ）。此项研究结果推翻了男人多年来对女人的一种根深蒂固的偏见（胸大无脑）。美国学者艾温 · 罗斯戴尔女士在对 1200 名美国妇女胸部及智商联系的相关资料进行对比研究后发出了上述呼吁。 她的研究结果显示，女性的胸部越丰满，她就越聪明。胸部丰满的女性智商要比普通女性高出 10 点左右。研究人员将参加调查的 1200 名妇女根据其佩戴的胸罩的尺寸分为五类：特小号、小号、中号、大号和特大号。然后让她们做同一标准的智商测验题。令人惊奇的是，胸部丰满的妇女在测验中确实是技高一筹，她们的测验平均得分比 “ 小号 ” 和 “ 特小号 ” 女性高出了 10 分。甚至那些 “ 中号 ” 女性的平均得分也比 “ 偏平胸 ” 的女性们平均得分高出 3 至 4 分。 目前，专家们也难以解释清楚为什么胸部大的女性更聪明。而传统的观念则一贯偏颇地认为，胸部饱满的女性在这个弱势群体中总是扮演着 “ 憨姐儿 ” 的角色，所以他们总误认为与这样的女性交往他们更容易从容应对。 在此之前，大胸部女性的智商到底是高是低曾一度是个令人难以揣测的谜，毫无疑问，造成这一偏见和误解的罪魁祸首当然还是那些 “ 绅士 ” 们：他们在与大胸部女性交往时可能总只是有意无意地往人家身体上这一突出的部位乱瞟，从而忽视了这些女性言谈举止中所流露出来的智慧的火花。 我 严重怀疑这个实验的真实性， 至少在寻找被试的时候可能存在一些 bias 或者不严谨的地方 。其实智商和胸部大小没有什么关系啦！哈哈~~ 本文仅供大家娱乐， 参考文献暂 忽略。。。

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大脑银行：为你的明天储存智力？——语言、认知储备与阿尔茨海默

songshuhui 2011-4-17 12:39

“丢掉自己”的病 1906 年，德国医生阿洛依斯•阿尔兹海默（Alois Alzheimer）接到了一个刚刚过世的女病人的大脑标本。这名瘦削而愁苦的女病人五年前被丈夫送到了精神病院。她无法与人正常交谈，答非所问，记忆严 重衰退，时而抑郁，时而躁狂。她反反复复地自言自语：“我丢掉了自己。”在生命的最后阶段，她进入彻底迷茫的痴呆阶段，最终死于败血症。 那时候，人们都认为智力水平衰减是衰老的正常现象。但是这个女人死时只有五十五岁，远远比其他出现痴呆症状的老年人年轻。正是这不寻常的年纪，让阿尔兹海默对她的大脑病理产生了兴趣。 那时，厄恩斯特•徕兹（Ernst Leitz）与卡尔•蔡斯（Carl Zeiss）已将光学显微镜技术大大推进，而著名的神经病理学家弗朗茨•尼斯（Franz Nissl）所发明的尼氏染色法更为科学家们观察神经细胞提供了极大的便利。正是在这样的背景之下，阿尔茨海默将这名患者的大脑样品固定、染色、切片，放 在了显微镜下。 出现在阿尔茨海默面前的，是令人吃惊、异常显著的病理特征：棕色斑块在大脑皮层随处可见，这些斑块表面布满短而弯的线段，仿佛是一块吸铁石上乱七八糟地吸 满大头针。同时，毛线团般的纤维像野草一样充满神经细胞的内部。后来人们意识到，正是这些具有鲜明特点的病变组织，阻止了神经细胞之间的正常交流，并造成 神经细胞大量死亡，大脑萎缩，最终导致阿尔兹海默症的发生——不论它发生在耄耋之年的老者，还是像这位德国妇女一样不幸的中年人身上。 这种疾病，即老年痴呆症，后来就以阿尔茨海默的名字命名。 随着人类社会医疗保健水平的提高，现代人类的平均寿命已经远远超出过去。而更多的长寿者，则意味着患有阿尔兹海默症的人也越来越多。目前全世界有三 千五百万阿尔兹海默症患者。随着人口老龄化的加快，据估计这一数字将在2050年前突破一亿。目前尚没有任何医学手段可以治愈阿尔兹海默症，但是经过许多 科学家的研究，却证实某些生活方式、环境因素与营养状态可以延缓阿尔兹海默症的发病时间。 老年痴呆症与多种语言 2007年时，加拿大的三位科学家就发现了这个有趣的现象。他们从多伦多一所诊所中找来180多名被诊断为痴呆的老年病人，通过对老人与其家人的调查，研究者们将老人划分为两组：那些从很早就开始在日常生活里使用两种语言的病人，与终其一生都主要使用一种语言的病人。 通过比较，他们发现前一种人无论是最初出现症状的平均年龄（根据家人回忆汇报）还是被诊断为老年痴呆症的平均年龄，都要比后一种人高出三到四年。换言之，老年痴呆症的症状在使用双语的人身上出现得更晚。 2010年，加拿大研究者利用蒙特利尔市历史形成的英法双语并存、并拥有大量外来移民者的情况，对使用语言的种类数量与老年痴呆症确诊年龄之间的关 系进行了观察。他们发现使用多种语言的人被诊断患病时的年纪更大，而且使用不同语言的种类越多，这种关联就越明显。有趣的是，在外来移民人群里，说双语与 阿尔兹海默症诊断年纪的关联格外显著。 无独有偶，在以色列的一些研究者对健康老人进行了研究，发现会说多种语言对这些人也有正面的影响。会说的语言越多，老人在各项认知测验上的表现就越 好——与加拿大的研究相似，这一关联在控制了教育、年龄、性别、出生地、移民状态之后依然不变，事实上，老人认知水平与其所说语言的数量之间的关联强过性 别教育等其他的因素。 可是，如果老年痴呆症是由大脑中长出的病变组织所导致，为什么使用语言的数量会对它的发展进程有所影响呢？ 存得越多，用得越久 2001年，英国著名杂志《柳叶刀》上发表了一篇令人关注的文章。这篇文章的作者们对209名终年在70-103岁的老人进行了尸检，解剖并观察他 们的大脑。结果发现，在100名生前就被诊断为痴呆的老人脑中，不出意外的，其中2/3都展现出具有老年痴呆症特点的病理特征。但让人吃惊的是，在另外 109名身前认知水平完全正常的老人脑中，也有1/3具有此类病理特征，而且程度也与那些痴呆患者相当。 相似的情况在头部损伤的人群中也屡屡被发现：受到同样脑部伤害的病人，往往展现出不同的认知损伤程度。可见，我们大脑上物理性的损伤与功能性的损伤并不是完全吻合的。 根据这些研究，科学家们提出了一种储备与提取的概念。这一假说认为，我们的大脑就像一个银行账户，而在衰老的过程里我们一点点提空这个银行账户中的 储备。如果储备的金额越大，这个账户就越经用，出现危机的时间就会越晚。而这种储备又可以被分为两种：物理性大脑储备（brain reserve）和功能性认知储备（cognitive reserve）。 大脑储备比较容易理解：体积越大、神经细胞数量越多、神经细胞与细胞之间的链接越多越复杂，大脑就越能抵御衰老过程中神经细胞死亡所带来的负面影响。然而，科学家们认为，大脑的这些特质并不能解释大脑与大脑之间的区别。 事实上，我们在衰老的过程中，大脑也不是仅仅被动地忍受自己的“死亡”过程，而是积极地调动尚存的神经网络来弥补凋亡的神经网络所执行的功能。而大 脑能多好地做出这些弥补，很可能恰恰是决定老人什么时候出现痴呆症状的关键原因。基于这一理念，科学家们提出了一个很难界定的“认知储备”的概念，用来形 容大脑有效性与可塑性的高低。在过去多年的研究里，科学家们确实已经证明那些能够提高大脑认知储备的因素——譬如受教育程度高、在休闲时间参与用脑活动多 以及工作中需要使用脑力——确实与阿尔茨海默症的发病年龄较晚有联系。 多种语言：头脑体操 使用多种语言在建立大脑储备之中有什么作用呢？ 直到上世纪六十年代，美国的大多数语言研究者还认为双语环境不利于幼儿的学习与认知，会导致孩子学习语言的速度变慢。然而，当把许多所谓的“混淆因 素”（confounding factor），譬如父母受教育程度、移民背景等加以考虑之后，实际上在双语环境中成长起来的幼儿并不见得学习语言更慢。更重要的是，他们在认知功能上呈 现出很多特殊的优势。 美国加州大学洛杉矶分校的教授贾雷德•戴蒙德（Jared Diamond）在《科学》杂志上发表评论，指出会说多种语言者的大脑的独特优势来自他们日常生活中的独特挑战。 事实上，我们每个人在每一分每一秒都被暴露在一个感觉与信息极度饱和的世界里——我们经常一面面对着工作，耳朵里却听着别人说话，鼻子里闻到背后同事午饭的香气，眼里瞥见走道尽头惊鸿一瞥的美女，而脑子里很可能正不为人察觉地考虑着今天晚饭的问题。 在这种复杂的环境刺激下，一个人若想要保持专注，就必须屏蔽掉绝大多数的“杂信号”，只将自己的精力放在该放的东西身上。而一旦任务转移，人就需要 赶快改变自己关注的重心，为此，很可能将一些先前被屏蔽的环境信号纳入雷达，却把把不再需要专心进行的事情放入屏蔽栏中去。这种屏蔽的能力与有效转移注意 力的能力，在戴蒙得看来，是人脑认知功能的关键。而他认为，使用多种语言的人在日常生活中的不经意间就在不断执行这样的练习。 试想，一名平时生活在英语与汉语环境中、能够使用两种语言的人，在听到英文的时候，就需要屏蔽自己脑中有关中文的区域，专心运用英语。另外，在听到“ai”这个发音的时候，此人也需要迅速作出判断，究竟是恋人深情款款地说“爱”呢，还是这人仅仅在指代自己“I”而已。 按照戴蒙得的逻辑：既然这样的时刻在多语者的一生中数不胜数，就使他们头脑中相当重要的一项功能——执行功能（executive function），得到了很好的训练，给头脑小金库里存入了更多的储备金。当这些人步入老年时，他们的大脑更经得起、也更能积极应对岁月的风蚀。 双语、多语研究从特定的角度揭示了“大脑储备”与“认知储备”对神经发育与衰老的影响。而每一个人既然无法改写衰老的命运，所能做的只是尽量使得自 己的大脑储备更深更广一些。而且，我们不必为错过儿童学习语言的黄金时期捶胸顿足，因为我们的大脑永远有着了不起的可塑性，甚至有研究表明在已经表现出痴 呆症状的老人身上，音乐、智力练习与特定休闲活动仍然能在一定程度上减缓痴呆的进程。“用进废退”、“亡羊补牢犹未晚”这些话，有时候的的确确是对的。 您也可能喜欢： 一周资讯点评21:植物太弱, 僵尸可能不够吃? 同性恋还是异性恋？呱呱落地便注定！【小红猪小分队出品】 人算不如天算 之 电脑中的微型大脑 当我们谈论大脑的时候我们在谈论些什么 关于“孕傻”：40余年的争吵一朝终结？ 无觅

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从黑暗走入光明

songshuhui 2011-3-31 20:49

seren 发表于 2011-03-28 13:20 1959年的元旦，对于52岁的英国鞋匠西德尼•布拉德福（Sydney Bradford）来说，是永生难忘的一天。 西德尼是一位盲人，已在茫茫混沌中度过了50年光阴：10个月大的西德尼在接种天花疫苗之后不久就感染严重的角膜炎，以至于他在整个童年中头上都缠 着厚厚 的绷带。除了依稀记得自己曾看到过红色、黑色和白色之外，西德尼的视觉经历几乎是一片空白。而现在，经过角膜移植手术，他即将重见光明。 不难想象西德尼当时雀跃而期盼的心情，但难以想象的是，在这之后他的生活发生了怎样出乎意料而又令人扼腕的变化。之后的半个世纪里，人类对于自己似乎毫不费力就能见到的一切，又会有怎样崭新的认识？ 让我们从头说起。 难以承受之光明 美国女作家海伦•凯勒从小失明，她的优美散文《假如给我三天光明》被广为传颂，感动了千千万万的人们。可你是否想过，如果终生活在黑暗中的海伦，真的有一天能睁开眼睛，她是否真的能看到朋友与老师友善的面孔，欣赏精彩的戏剧与大自然的奇景，并且自如地徜徉在纽约的街头？ 神经科学的发展已经为我们提供了残酷的回答： 不能 。 1690年，英国哲学家约翰•洛克（John Locke）发表了朋友爱尔兰哲学家威廉•莫利纽克斯（William Molyneux）的一段书信。在信里，莫利纽克斯提出了一个著名的问题：“假设一个人生而盲目。作为一个成年人，他可以靠触觉分辨同样材质的金属球体与 正方体。如果把球体与正方体同时放在桌上，而此刻突然让他获得视力。请问：在伸手触摸之前，他能否用双眼判别哪个是球体，哪个是方体呢？我即时而谨慎的答 案：不能。” 这是一个极富想象力的巧妙问题，而提问人的答案也引人深思。“莫利纽克斯问题”一经提出，就激发了哲学家、心理学家与神经发育学家的浓烈兴趣。数百 年来， 无数的科学家与哲学家们曾思考过幼年经历在神经系统发育——尤其是感觉发育——中的作用。他们中的大多数倾向于认为，感觉的发育依赖于幼年的感官经历，如 果早期经历被剥夺，感觉发育将受到阻滞。 1728年，英国著名医生威廉•切塞尔登（William Cheselden）为此提供了一个强有力的例证。他为一名13岁的阿拉伯男孩进行手术，摘除了从他出生起就存在于双眼内的白内障。可是在手术后不久，切 塞尔登就发现，男孩的视力相当不正常：他无法判断距离。他认为他所见的任何事物都“触碰”到自己的眼睛——正如在黑暗的岁月里，他用手去触碰感知周围的一 切那样。他对光滑和规整的物体感到亲切，却似乎无法判断物体的形状。 在切塞尔登之后，为先天或早期失明的盲人施行复明手术的事件也屡有发生。1932年，马里乌斯•凡•森丹（Marius von Senden）博士搜集了数十个此类案例，编辑了《空间与视力》（Space and Sight）一书。书中人的经历都大同小异——在恢复视力之后，他们都有着各种各样的严重视觉缺陷。其中一位医生这样评价自己病人的经历：“她所经历的， 正是我们每一个人都经历过却又已然遗忘的时光——当我们第一次睁开双眼打量世界的那一刻。她能看，但那些各式各样的明亮色块对于她没有任何意义。”更让人 难过的是，这些病人在手术前往往对光明世界之美有着极高的期待，却在手术后面临着深深的失望：他们重新获得的视觉不但不能在日常生活中起到辅助作用，反而 成为了混淆与不便的来源。许多人因此陷入深度抑郁，自杀身亡的惨剧也屡屡发生。 然而，这些凸显出早期经历的重要性的案例往往相当简略的记载却相当简略。由于病人复明后，没有接受正式全面的视觉测验，记载仅限于医生的主观描述， 在许多 关键问题上语焉不详。进入20世纪之后，角膜移植手术日渐常见，捐献角膜的人也渐渐增加，许多失明的儿童在幼年就接受了成功的手术。等到成人之后才获得光 明的案例也越来越稀少了。虽然一些动物实验也证明了经历在视觉中的重要性，但谈到经历究竟在人类视觉发育中扮演怎样的角色，仍然是猜测推论的成分居多，坚 实的证据不足。 可视，不可知 让我们回到西德尼手术之后的1959年。新年后不久，剑桥大学实验心理学系的教师理查德•格雷戈里（Richard Gregory）就从自己的助研吉恩•华莱士（Jean Wallace）那里听说：一家当地日报报道，一个半生失明的人在手术后恢复了视力。两位年轻的科学家立刻感到，这是一个不可多得的研究良机。在与实行 手术的希尔滕斯坦（A. Hirtenstein）医生联系之后，他们立刻丢下手头的工作，找来所有他们认为会有用的视力测验工具，驱车前往医院，与西德尼会面，并进行了全面的视 觉检查与询问。 与他们的预想一致，西德尼的视力确实有许多独特的缺陷。首先是无法识别人脸。据西德尼回忆，手术后，他头上的绷带被解开时，他听到有人对自己说话。 当他 将头转向声音传来的方向时，他看见的是一片“模糊”，然后他意识到，这应该是给自己做手术的医生的脸！他承认：如果没有听到人声，自己无论如何也不会意识 到那混沌不清的物体，竟然是一张人脸。 另外一个重大缺陷，来自于西德尼对距离的感知。他能正常地在房间中行走，因为他失明时期就可以利用触觉和听觉自如地完成这一切。然而复明后，他站在 三四 层楼高的阳台上时，他却以为自己伸手就能摸到楼下马路上的车辆。曾几何时，他借助拐棍就可以轻而易举地在车水马龙的繁忙交通中横穿马路，如入无人之境； 而现在因为完全无法判断距离，他经常被迎面而来的车辆吓得魂飞天外，必须由格雷戈里和华莱士左右搀扶，才能勉强走过街道。除此之外，西德尼不具备任何立体 视觉的能力，譬如面对“尼克正方体”（Necker Cube），正常人能够在上下两种不同的视角之间转换，而西德尼根本无法将它看成一个三维的图像。 有趣的是，西德尼对于许多能够愚弄正常人的视错觉图片完全免疫。譬如当他看到“矮中见高”的图片时，他并未像大多数人一样错误地认为这四个人一个比 一个 高。可见，他完全不具备普通人大脑中处理视觉信息的基本准则，譬如近大远小的概念，从而缺乏我们在日常生活中通过双眼认知、理解世界的重要能力。事实上， 孩子往往也不会被这类视错觉图片欺骗。换言之，从小失明的西德尼，在这方面的视觉能力还和孩子一样。 经过全面的测验，两位科学家发现，西德尼能准确识别颜色，对运动的感知也很正常。看来，与色彩和运动相关的视觉能力在婴儿时期，甚至可能在出生之前 就发育 得比较健全了。相反，对复杂物体的识别与三维视觉则有赖于幼年视觉。那么，我们幼年所见到的一切究竟是如何塑造我们这部分的视觉能力的呢？ 时机错过就不再 早在西德尼接受手术10年前，“神经网络之父”加拿大心理学家唐纳德•赫布（Donald Hebb）发表了名著《行为组织学》（The Organization of Behavior: A Neuropsychological Theory）。在书中，赫布不但肯定并强调了经历在神经网络发育中的重要性，还把它理论化并上升到细胞水平，成为后人解释经历与神经发育的经典模型之 一。 我们的大脑之中有着数以万亿计的神经细胞，它们彼此相连，形成难以想象的复杂网络。而神经细胞与细胞之间传递信息的效率大不相同。赫布提出，在早期 发育 中，神经细胞之间的信息传递效率有着很大的可塑性。两个神经细胞之间交流越多，它们以后连接的效率就越高，反之就越低——颇有些“用进废退”的意思。这一 理论，后来被简化、提炼为“被一起被激发的神经元紧紧相连”（Neurons that fire together, wire together），这就是著名的“赫布法则”。 上世纪60年代，哈佛医学院的戴维•休伯尔（David Hubel）与托斯坦•威瑟尔（Tosten Wiesel）做了一系列在视觉发育领域异常重要的实验。通过这些早期研究，这两位神经科学家发现，在大脑中一个叫做“纹状皮层”的区域里，不同神经细胞 会分别对双眼接收的视觉信号产生反应。为了研究视觉经历在发育过程中的作用，他们选取出生不久的小猫，将它一只眼睛的眼睑缝合起来，又在数周之后拆开手术 线。结果发现，与从未被缝合过的眼睛相比，重见光明的眼睛接收到光信号的时候，只有寥寥无几的纹状皮层细胞作出了响应。换言之，那只被缝合过的眼睛在早期 没有接受足够的视觉刺激，所以丧失了对向大脑中的视觉信号处理中心高效传递信息的能力。 接下来，休伯尔和威瑟尔在小猫发育的不同时间段重复了这一实验。他们发现，如果在小猫出生后4~8周之间进行缝合，两眼之间的差别最为显著。而一旦 过了这 一时期，缝合的作用就大大降低。而对于成年猫来说，哪怕将它的眼睛缝上一年，也没有什么明显效果。他们就此提出“关键期”（critical period）的说法。后来的科学研究证实，这种对外界刺激或早期经验格外敏感的关键时期在神经发育中比比皆是，视觉、听觉、语言习得以及运动技能中都有 它的影子。 进入到21世纪，磁共振脑功能成像技术的发展，使得人们可以直接对大脑活动进行观测，科学家们不需要再像休伯尔和威瑟尔那样必须打开头颅盖、插入电 极才能 研究神经网络的活动，这就给予脑科学研究极大的便利。此时，一位叫做迈克•梅（Michael May）的加州男子为复明盲人的视觉提供了新的可能。与西德尼相似，他3岁时就因事故双目失明，直到46岁那年，依靠干细胞技术他才重新获得视力。手术 后，迈克出现了与西德尼非常相似的视觉缺陷——无法识别复杂的物体，尤其无法识别人脸。通过脑功能成像，加州大学圣地亚哥分校的艾奥妮•法恩（Ione Fine）与她的同事发现，正常人大脑中一块叫做“梭状回”的区域在对人脸进行识别时活性大增，可是迈克看到人脸时，这片脑区却几乎完全沉默。 复明后的迈克•梅（Michael May）与家人在一起 原来，西德尼与迈克在视觉发育的关键期就丧失了绝大部分的视力，主管某些重要的视觉功能的神经元之间只有非常有限的交流机会，所以很难形成有效的连 接。故而，哪怕复明后他们的视网膜能正常接受光信号，未经发育完全的视觉神经系统却完全不具备处理这些信息的能力。当大量的视觉信息如洪水般涌入双眼，他 们的大脑不知所措，那个在黑暗年代中虽有缺憾却一切正常的世界，此刻却彻底颠倒错乱了。因此复明多年后，迈克仍然无法真正“看清”妻子的脸庞。 在神经系统的发育过程中，有一些机会一旦丢失，就可能永远也找不回来了。 盲人的世界，摸起来栩栩如生 生活关上一道门时，往往同时为你打开了一扇窗。 当幼年失明的人在视觉发育中裹足不前的时候，他们其他感觉系统的发育却有相当不俗的表现。我们都知道，盲人往往有着非常灵敏的听觉与触觉。由于视觉 信号的 缺失，听觉与触觉系统在自己的发育关键期中可以获得相对来说更为丰富的经历，从而建立起异常强大高效的神经网络。它们甚至趁机扩张地盘，把本来应该用于视 觉信息处理的神经细胞据为己有。 科学家发现，当盲人用指尖触摸盲文的时候，在普通人脑中主管视觉的某些区域会积极地参与进去，因此当一位失明的女士在中风后视觉脑区受到损伤，她同 时也失 去了阅读盲文的能力。同样，当盲人处理语言信息时，不但他们大脑中的听觉与语言区域被激活，连视觉皮层也一并活跃起来。这些相当有趣的现象告诉我们，我们 的大脑分区并不是僵死的，而是会根据我们生活或生存的需要作出必要的调整，而早期的感官经历，确实影响了我们终身。 更有趣的是，不同的感觉之间，不但能分享共同的脑区，有时候还能直接进行互相转化。还记得莫利纽克斯的问题吗？他认为，人体的触觉与视觉是完全分开 的，通 过触摸能分辨球体与正方体的盲人，即便复明，也无法通过双眼来判断物体的形状。而西德尼与迈克向我们证明，这一推论，也许并不正确。 当西德尼与两位科学家与第一次见面的时候，他抬头看了看墙上的钟，准确地报出了时间。格雷戈里难以相信自己的眼睛：作为一个恐怕从未见过钟表的盲 人，他怎 能读出时间？他立刻找护士要来一只闹钟，将指针设成不同的角度，而每一次，西德尼都能准确无误地报时。看到格雷戈里如此惊讶，西德尼掏出一只硕大的怀表 ——表上没有玻璃盖子。原来，在过去的几十年间，西德尼一直依靠触摸怀表的指针来确定时间。而在他复明后不久，他竟然能将自己触觉记忆中的指针角度与眼前 所见的指针角度迅速对应起来，将触觉知识直接转化为视觉知识。多年后回忆起这个瞬间，格雷戈里说：“起码对于我俩来说，那一刻，我们对视觉的认识发生了幡 然巨变。” 格雷戈里发现，事实上，只要是西德尼曾经通过触摸而感到熟悉的东西，譬如桌椅，他都能轻而易举地报出它们的名字。他能很快识别出小轿车的品牌与型 号，因为他曾帮姐夫洗过车，熟悉汽车的外形。他还能轻易认出大写字母和数字，因为他在盲人学校中学过利用触觉来识别它们。同样，迈克识别形状简单的物体 的能力也与普通人不相上下。 我们往往认为，除了某些奇妙而偶然的“通感”时刻，不同感觉之间是彼此孤立的。相似地，大脑有分区、不同区域行使不同功能的看法，也曾经主导了神经 科学领 域。然而，西德尼和迈克所展示出的不同感觉之间迅速转换的能力，却使得科学家们从新的角度来审视我们的神经系统：大脑的整合能力、各种感觉之间融会贯通的 能力恐怕比我们想象的要强得多。而一些充满想象力的研究者甚至开始考虑，如果同时向盲人提供与听觉、视觉和触觉相关的脑电信号，也许能最有效地激活他们大 脑中对于外界世界的鲜明“图像”。 不同的复明人生 接受完手术后，西德尼的生活曾一度变得多彩而快乐。他参观了博物馆和动物园，他喜欢让羽毛柔滑的鸽子停在自己手上，他充满好奇地打量朋友在镜子中的 影像， 他同时是一个非常可靠的研究对象，他总是忠实地描述自己所经历感受的一切。然而，西德尼也未能逃出抑郁的魔手，他很快开始对自己的视觉体验感到沮丧而失 望。作为一个成功生活了半辈子的盲人，他竟然在复明之后首次感到自己是个无法适应环境的残疾人！他变得得抑郁而痛苦，身缠重病，术后不到两年就去世了。 迈克的经历却迥然不同：在手术前他就很清楚自己所将面临的一切。术后，他坦然地面对困难，对新生活并未失望。7年来，他一直乐观而充实，继续经营自己的公司，继续享受他喜爱的滑雪运动——他曾是残奥会冠军，也从未停止对这个崭新的视觉世界的探索。 迈克复明时，格雷戈里已经80高龄。他在《自然》（Nature）上撰文，对此发表简评。在文章最后，他说：“迈克似乎向我们证明，当视力姗姗来迟 时，快乐的生活仍有可能。然而，要离开黑暗、拥抱光明世界，需要极不寻常的勇气，以及家人与朋友为了让他融入其中而给予的帮助。”当然，还需要坚持、好奇 心和数百年来许许多多的科学家们为我们积累下的宝贵智慧。” 您也可能喜欢： 天生是魔头？ 读书笔记：新旧大脑的战争 没有真正的AV，只有想象的高潮 “黑”诚勿扰——谈《非2》对黑素瘤的误导 阿里巴巴的零知识证明 无觅

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本来只想招一个大脑，每次来的都是一个人！

热度 4 xiegming 2011-3-14 23:39

前两天，偶然在网上看到如下的文字： “本来只想雇一双手，每次来的都是一个人。”一个世纪前，亨利·福特曾如此抱怨。 一下子让我产生极大共鸣，真是太深刻了，我一直想表达类似的意思，终于遇到了一个恰当的比喻！于是就有了我这篇博文题目，一个改造句。 作为老师，总想招到最好的学生、最优秀的大脑。然而，大家都忽略了一个问题，无论这个大脑多优秀，它也不能孤立而来，它必然是安放于某个人的头颅之内。你要招收这个大脑，就要招收拥有这颗大脑的这个人，包括他的躯体，他的四肢，他的性格脾气，他的所有社会属性。你必须接受这个整体，全部，不论你是否愿意，是否喜欢，甚至是否意识到。 正因为此，你才发现指导一个大脑是多麽的不容易。因为，你不是在和一个大脑打交道，而是和一个人。一个人真是太复杂了，你根本无法确切知道他每天都在想什么，干什么。你给他讲了很多，你也根本无法确切知道他到底理解了多少，认同了多少。 最终一个大脑培养成才，简直是可遇不可求的事情！ 想到了这层意思，我反倒坦然了。我给我指导不好学生又找了一个非常合理的借口。 而类似的规律，其实是很普适的。很多东西是祸福相依，你往往只看到了事物美妙的一面就开始努力，经过奋力的追求，最终美妙的一面你得到了，但是同时丑陋的一面也不请自来了。或许这个时候你都会经受不住这种打击。 如何把事情看全面，是个永恒难题，永远你只能获得其中一部分观察，永远无法达到百分之百。而生活还要继续，就只能看你的运气了。

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[转载]大脑如何认识光?

weiwenjie 2011-2-24 10:59

　　整个过程要从光子撞向视网膜开始。光子携带了关于外部世界的信息,最重要的就是波长(将决定颜色)和数量(将决定亮度)。视网膜上的细胞对这些信息非常敏感:视杆细胞负责感知亮度,而视锥细胞则主要用来感知色彩(强光时也能感知部分亮度)。我们眼睛中有红绿蓝三种视锥细胞,它们的组合作用构成了我们对花花世界的彩色表达。任何一种视锥细胞的缺损都会让我们对外部世界的颜色判断不再真实:全色盲的世界甚至是黑白的。颜色和亮度信息沿着视神经一路向后,来到了大脑的最后方(称为枕叶),一个叫做视觉皮层的区域。初次学习大脑解剖的人会为它的体量感到震惊:大脑几乎将自己后部的所有区域都划给了视觉皮层,在这里,大脑对视觉信息进行最初级的加工。 　　接下来,大脑要完成更加复杂的计算:当一个物体被另一个物体遮住时,大脑需要判断哪里是一个物体的结束,哪里又是另一个物体的开始。哪些物体被掩盖住了,而哪些物体摆放的角度隐瞒了它们的本来面目。大脑还将对物体的形状有个基本的推测,这需要从不同角度理解物体:所谓横看成岭侧成峰,远近高低各不同。大脑需要知道,这些全都是庐山的真面目。然后就是新的识别对象的挑战:正如五岳归来后,能够认出从来没有见过的黄山也是一座山一样。心理学家Behrmann教授对此赞叹不已:“撞向视网膜的光子携带的信息是如此有限,而外界环境又如此复杂:同样的亮度,你既可以理解为光源离得太近,也可以理解为物体反光太强。我们的视觉系统居然能奇迹般地解释这些内容,进而获得对我们生存具有重要意义的各种信息。尤其匪夷所思的是,一切处理都发生在转瞬之间。” 摘自《新知客》2010.11 总第293期

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大脑 VS. 导航仪， 谁能帮我找到方向？

songshuhui 2011-2-16 23:15

歪歪 发表于 2011-02-15 12:46 我开着车，在一条条陌生的大街小巷中打转，身旁的车载GPS（全球卫星导航系统）小屏幕不停发出指示：请在下一个路口左转，再在下一个路口右转。绕行了将近半个小时之后，我还是没能到达目的地。这时候距离和朋友约定的见面时间已经过去了将近45分钟。 于是我无奈打通了朋友的电话。我说，作为一个研究大脑人士，我对GPS这种“人工智能”失望了。朋友说，可是你顶着你自己的大脑，不是也找不到路吗？ 大脑中的定位系统 你站在一个陌生的城市中央，四周环绕着各式高层建筑，头顶呼呼生风。你无奈的拿出地图，比对着一条条纵横的街道，寻找自己的定位。这正像我们的大脑此时的工作：启动各个“导航细胞”， 相当于地图、方格和指南针，帮我们找到方向。 想象一下你是如何使用地图的：展开地图，根据街道名称或者城市坐标找到并记录自己所在的位置。然后寻找到北方，并将地图向上的一面指向北方，来寻找方向。之后迅速的在心中规划到达目的地采用的路径。 这也正是大脑工作的方式。 大脑中存在三种“导航细胞”： “位置细胞(Place cells)” 绘制我们所处地点的地图，当他们经过某地时向我们指出所在位置。“头部方向细胞(head direction cells )”，就像一个指南针，告诉我们朝哪个方向前进。而“网格细胞(grid cells)”则通过一个类似航海中使用的经纬仪告诉我们已经行进的距离。 1970年，伦敦大学学院University College London的O’Keefe等研究人员在大鼠的海马区首先发现了位置细胞(place cells)。他们把电极记录器安置在大鼠的大脑海马区，然后让大鼠在一个它陌生的房间自由走动。这时，大鼠脑中的位置细胞会根据它所在的位置而选择性的兴奋。只有当大鼠活动到房间的特定位置，特定的位置细胞才会兴奋。这就好像给予了每个坐标一个记忆，这样大脑才能记住我们曾经到过哪些地方。 有趣的是，当把这只大鼠放到另外一个新的房间时，它会自动的将新房间的“地图”重新绘制一遍。这样，相对有限的大脑皮层细胞就可以记住不断出现的新鲜环境了。 O’Keefe的同事们对这个发现十分欢喜，但是同时，他们也意识到，除了位置细胞以外，大脑必然还存在着其他作用的“导航细胞”，比如计算距离，还有感知方向。于是他们开始有的放矢地来寻找这些细胞。1980年，纽约大学的James Ranck等人发现了期待中的另一种细胞：头部方向细胞。这些细胞能够辨别头部朝向的方向。比如，当头部朝向北方的时候，一组细胞会兴奋；而头部转向南方时，另一组细胞兴奋。 有趣的是，方向细胞并不是利用磁场也不是通过单纯的外界刺激输入来感受方向的，而是通过前庭系统（vestibular system）。这个系统能够负责身体的平衡，综合眼睛，关节和内耳的信息，方向细胞也正是利用了这一系统来产生特定兴奋的。 但是，光有位置定位和方向感知，还是不够的。如果在A和B位置之间有多条路线，大脑是如何知道身体行进的路径的呢？这就需要后来发现的第三种“导航细胞”——网格细胞。 由于之前的实验一直将大鼠放在相对狭小的房间之内，位置细胞的兴奋一直掩盖了网格细胞的兴奋。所直到2004年，网格细胞才被亚利桑那州大学的科学家 Edvard Moser带领的小组发现。他们把大鼠安置于一个比普遍使用的实验房间规格大一倍的实验室内，成功发现了网格细胞独特的兴奋方式——正三角形网格兴奋。兴奋的细胞呈正三角形分布，其作用类似于地图中经线和纬线划出的正方形格子，将环境的位置标记到大脑中。 图示，网格细胞的正三角形分布。如果将各个兴奋点（红点）连起来你会发现是一个个的正三角形。 那么，这样的网格型兴奋是如何帮助我们找到方向的呢？ 简单来说，网格细胞的作用就是建立坐标系，让所有的位置信息都可以坐标化。让我们回到拿地图找路的那个例子吧。对于大多数地图来说，我们完全可以用横横竖竖围棋一样的网格把所有的地点标记出来，横向记作A-Z的字母，纵向记作1-9的数字，那么，市政厅可能在D4的网格内，而家门口的学校可能在A2的网格内。对于大脑来说，不同的环境使用的都是同一张网格，但是网格内的内容决定了存入大脑的信息。比如，我去到北京的天安门，或者上海的外滩，天安门和东方明珠电视塔在网格中的位置可能都是A5，但是“天安门”=“北京”，“东方明珠”=“上海”，然后把这样的信息存入大脑，可以随时调取使用。 虽然网格细胞可以给所有信息一个坐标，但是将这样的信息长期保存还需要大脑海马区的记忆储存功能配合。阿尔兹海默症等海马区退化的病人就常常会伴随迷路的症状，就是和三种“导航细胞”退化，以及海马区记忆功能减退有关。 路盲还有救吗？ 无论你是网格细胞不好使，还是海马区功能太差，总之，你“一出门就没了东南西北，看什么地图啊，看也看不懂；向左走，向右走，兜兜转转，晕头转向；坐在原地，等你来，我不走”—— 来自豆瓣路盲症小组。 但是科学告诉我们，路盲症还是有救的。得救的方法就是一个字： 练 。 伦敦大学学院的神经学家雨果•施皮尔斯在2004年与他人合作进行的一项研究中发现，伦敦出租车司机的海马区体积就比其他人大。想想也不奇怪，伦敦成千上万条纵横交错的街道，出租车司机每日每夜在其中穿梭，随便给一个地址，他们能马上计算出最短的行进路线，开往准确的方向。这些长期训练，使得他们的海马区就比普通人强劲得多。 施皮尔斯利用虚拟实景的电子游戏，让普通人和伦敦出租车司机模拟在伦敦街头开车，与此同时他们接受了功能性核磁共振成像扫描。他们发现当司机思考行车路线和计划时，海马区是大脑中最活跃的区域。此外，在司机遇到死胡同、观采路况或者考虑乘客或其他司机的想法时，大脑其他部位的活动也相应增加。 所以说，用进废退对大脑某些区域是绝对的真理，而像我这样的GPS依赖症，早晚有一天，会手捧电池耗尽的导航仪，找不到我回家的路…… （感谢沐右，sheldon的宝贵意见） 参考资料： The Map in the Brain: Grid Cells May Help Us Navigate. Science, 2006. 相关链接： http://songshuhui.net/archives/42522 歪歪特别附赠一则流言终结—— 流言 ： 在树林中迷路的主人公转来转去总是走不出树林，反而会回到起始位置，是因为一条腿长一条腿短？ 真相 ：其实不是的。原地打转是确有其事，尽管受试者在迷路后都会不自觉的回到起始位置，但是转的方向却不同– 时左时右，因此之前坊间盛传的人迷路后转圈是因为人一腿长一腿短或者一条腿比另一条腿更有力的猜测是没有科学根据的。原因可能是，网格细胞虽然可以建立坐标系，但是没有恒定的参考物，导致无法将信息整合。比如，人在沙漠中白天行走，可以根据太阳位置建立坐标系，不易迷路，但在夜里就很容易迷路，走回起始位置。 您也可能喜欢： 小姬看片会第二期回顾：在我的大脑把我吃掉之前hellip;hellip; 科技 大脑 （下） 人算不如天算 之 电脑中的微型大脑 科技 大脑 （上） 用意念发微博 无觅

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修复灵魂的电缆

songshuhui 2011-2-6 17:56

科学松鼠会 发表于 2011-02-02 09:06 作者：赵承渊 5年前台海的一次地震导致台湾以东亚太电缆网络（APCN）的海底电缆受损，我国通往东北亚和北美的网际网络和其他电信服务均受影响，许多国外网站无法访问，丰富精彩的互联网世界突然变得单调局促起来。电缆，已经名副其实地成为连接世界的纽带。 假如我们把一个人的全部意识称为人类的“灵魂”，那么这缕魂魄显然栖居于大脑，而那粗粗细细遍布全身的神经便是我们灵魂的电缆。我们举手投足，一颦一笑，呼吸心跳都依赖于神经功能的完好。世界失去电缆会变得原始、松散和效率低下，灵魂的电缆受损同样会导致相应的功能障碍：轻则肢体麻痹，肌肉萎缩，重则卧床不起，无法呼吸。然而人生于自然界，受伤在所难免，神经断裂的病例更是数不胜数。从古至今，一代又一代的科学家们为了修复灵魂的电缆而努力，试图恢复失去的功能。早在13世纪，就有人尝试缝合割断的神经，这个叫William的人在医学史上永远留下了他的名字。不过几百年来，神经修复的效果一直不尽如人意。直到近代人们弄清了神经的结构，情况才有所改观。 所谓神经（nerve），实际是众多神经纤维（nerve fiber）的集合。而神经纤维又是神经细胞（neuron）的突起与其附属物的总称。神经纤维外层由施万细胞（Schwann cell）构成髓鞘，髓鞘里面则包裹着神经细胞的突起，一般是轴突（axon）。包裹着髓鞘的轴突才是神经信号传导的核心部件。通常分布在四肢、最容易受伤的神经是混合神经，里面既有主管运动的神经纤维，又有主管感觉的神经纤维。一旦离断，远端的肢体将同时失去感觉功能（麻痹）和运动功能（瘫痪）。 剖开一根较粗的神经，将显微镜对准断面，我们将看到神经原来由若干神经束组成，每根神经束都有外膜包裹，神经束与神经束之间，有滋养神经的小血管；再看每根神经束，又是由无数根神经纤维组成。这种结构，与通信电缆几乎完全一致。假使电缆横断，毫无疑问，将其囫囵对合并寄希望其恢复如初是不可能的，同理，这也是几百年来神经修复效果一直止步不前的原因。 然而灵魂电缆不同于通信电缆的精妙之处在于，神经纤维的轴突是可再生的。只要对合合适，近端的轴突会重新生长进入远端髓鞘，恢复原有的功能。有时甚至无需对合，完好的神经纤维可以自发地从侧方“发芽”，长入离断的神经远端髓鞘内，这一发现为端-侧吻合修复神经带来希望。基于这些认识，在显微镜的帮助下用极细的缝线尽量对合断离的神经两端，并保持对合后接头处稳定不旋转，假以时日，近端神经纤维会以每天1mm的速度长入远端，重建功能。如果神经断离时受损严重，两端距离太长无法对合，人们也想出了办法：用自身另外一处不甚重要的神经进行移植，以换取重要部位的恢复；如果神经断离时近端已经完全毁损无法修复，而远端神经尚可使用，那么也可尝试采用端-侧神经吻合法，将这一段可使用的神经吻合在另一条正常的神经上，通过正常神经的“发芽”，长入受损神经，形成新的支配，并已取得了一定效果。可见，修复灵魂的电缆，并非之前人们所想象的那样高不可攀。 经过人们的努力，神经修复取得了较好效果。断肢、断指再植后的功能恢复不断提高。我国是世界上第一个完成断肢再植的国家，断肢、断指再植的水平居世界前列。患者接上自己本已失去的手之后，经过锻炼能够完成写字这样的精细运动，这是多么鼓舞人心的事情！在当前，修复后的神经功能虽然还不能100%恢复到原先的水平，但是相信经过研究人员的不懈奋斗，效果会越来越好。 医学研究的每一步都充满艰辛，有时不被理解，有时甚至要付出沉重的代价。时至今日，人们对神经系统的了解仍不甚深入。修复灵魂的电缆也仅仅迈出了一小步，更不要说对灵魂本身——大脑意识的研究了。人类智慧的最终秘密，还在某处静静躲藏着。 您也可能喜欢： 桥接神经的芯片 科技 大脑 （下） 神经编织网 人算不如天算 之 电脑中的微型大脑 大脑如何画地图？ 无觅

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我脑海中的橡皮擦——有关记忆的二三事

songshuhui 2011-2-1 17:21

歪歪 发表于 2011-01-31 13:49 你可能可以一眼就从已经泛黄的中学同学录中认出当年好友的面容，可是却不能回忆起昨天早上吃了什么饭；你可能会提到一个人，却“就是那个，那个，那个谁嘛”怎么也想不起名字；你可能会走到厨房去却忘了自己要拿什么，或者每每把手机落在出外用餐的桌子上。有杂志调查说人们平均每天要花费55分钟寻找我们明明记得拥有却又找不到的东西上面。可是，我们病了么？ 人类的大脑是一个我们无法理解的东西，生命进化近40亿年产生的智慧大脑，其实不比其他的生物先进很多。在实验室里，我们可以用一个大乌贼（giant squid）来研究神经传导模式，因为人类神经细胞动作电位（action potential）的产生机制和大乌贼并没有什么不同；同时我们还用线虫（C. elegans.）来研究多巴胺（dopamine）的代谢和传递，因为相对于人类神经系统以亿为数量级的神经细胞，虽然线虫整个身体只有302个神经元，但是它却和最智慧最复杂的人类大脑拥有相似的工作模式。既然我们不能比其他生物从进化学上先进很多，于是我们就发明出计算机人工智能来帮助我们。但是，就像计算机也会偶尔死机一样，我们的大脑，有的时候，它也是会秀逗的。 阿尔兹海默症（Alzheimer disease） 我并没有说出现了文章开头提及的现象的人都有阿尔兹海默病，但是得了阿尔兹海默症的病人大部分都会遇到上述的麻烦。出了门，却忘了回家的路；炉子上烧着饭，却完全忘记而去做别的事情；因为总是找不到东西，所以所有东西都要藏起来，却又更加找不到；反复的不停地一遍又一遍的念叨30年前发生的事情，却甚至叫不出家人的名字。照顾阿尔兹海默的病人是一件十分挑战人耐心的事情，因为搞不好你就被病人的健忘折腾的发狂了。 大部分阿尔兹海默的患者都是65岁以上的老人，但是也有少数early onset早发的病例，就像电影《我脑海中的橡皮擦》中的女主人公一样。2006年的数据显示，全世界有两千六百万人确诊为此病。有预计说，到2050 年，全球每85个人中就会有一个患上此病，所以，很多科学家都在努力研究发病机理和可能的预防途径。但是到目前为止，还没有技术能完全治愈这种疾病，只有少数药物可以延缓病情的发展，但是这些药物也有一定的副作用。而且随着病人年纪的增长，更多的其他疾病比如心血管疾病和癌症的发病率也会增高，所以大部分阿尔兹海默的病人都是因为其他的疾病而结束生命的。 那么到底是什么引起了我们记忆的自动擦除呢？难道真的有一个“橡皮擦”在我们的大脑里么？ 简单来说，记忆是一个把当下的信息长期储存的过程, 需要把接受到的新的信息转化为长期记忆（long-term memory）。人类的大脑有两种长期记忆存储模式，陈述性记忆(declarative memory) 和非陈述性记忆(non-declarative memory)。当你被问及某一首歌，或某一个电话号码时，你可以回忆起来并用语言表达出来，这样的有意识的记忆叫陈述性记忆。相反，非陈述性记忆很多时候不是由清醒的意识，而是潜意识控制的，很难很细节的用语言表达出来，比如你怎么样骑一辆自行车，怎么样用乒乓球拍打出一记漂亮的外旋球。当然你可以把这些过程肢解为各个技术细节然后传授给别人，但是当你自己在调用这些记忆的时候，你并不需要经过意识层面的处理，而且这些记忆，一旦形成，就很难再会忘记。非陈述性记忆可以帮你记下一些场景，比如你第一天入学的场面，或者一些词汇，比如厚厚的一本GRE’词汇，而陈述性记忆记录的是像技巧，某些事物的联系，一些条件反射，处理问题的能力这一类抽象的东西。 这两种记忆的过程主要发生在大脑的海马区（hippocampus formation）。海马区的形状像两个大写的C字，口对口的相扣起来。海马区存在大量的神经细胞，它们之间形成了很强的神经接触，充当信息转换站的功能。当大脑皮质中的神经元接收到各种感官或知觉讯息时，它们会把讯息传递给海马区。假如海马区接受刺激，神经元就会开始形成持久的网络，但如果没有这种强有力的刺激，脑部接收到的经验就自动消逝无踪。 “她总是忘了自己回家的路”，“她会经常把便利店里买到的东西和钱包丢在店里”，“她为我准备的中饭只是两碗米饭”，秀贞知道哲洙得了病，但还是无可救药的爱上了她。秀真最终完全地失去了记忆，每天醒来，她都不认识身边的这个男人，每天晚上临睡前，都会发现自己爱上了这个陌生人… 纯美的电影情节是假，病症却是真。经典的阿尔兹海默病例中，被擦除的记忆往往最先出现在海马区。病人的大脑中会出现一种斑状沉淀物（Abeta），和一种神经元纤维缠结（NFT）。由于一种淀粉酶的粘蛋白物质病变，沉积于脑组织，于是会无修止地破坏脑神经细胞元，导致脑组织的萎缩。于是海马区不再强劲的工作了，新的记忆也很难再形成。 如果你仅仅因为自己的海马区还在持续的工作而暗自庆幸，那么你高兴早了。虽然正常人的海马区没有因为病变产生的损伤，但是长期记忆的形成还是需要反复不断地刺激才能完成。从大脑接受信息，形成瞬间记忆（几分之一秒），到形成工作记忆（working memory）（几分钟），到最后形成长期记忆（通常几天到几年），这中间的过程要经过几千几万次的神经元刺激，否则，最后你也只能是遗憾的说，“对不起，我又忘了”。 如果记忆永不消除？ 一直以来我对一个游戏乐此不疲，就是两张照片摆在一起，然后你来找他们的差别，这个小游戏成了打发无聊时间或者等待的空隙的最好伙伴。其实玩的多了以后你就会发现，其实这个游戏一点也不需要经过大脑，只需要一种能力，叫做photographic memory表象记忆。就是说，你看到一个图像或者一个场景，可以像照相机一样把所有信息准确的存储起来。其实每个人都可以拥有很短时间，可能10秒中内，记住大部分图像信息的能力，但是真正拥有photographic memory的人仅仅占人群中的1/10还不到，而且很可惜，我就不是那1/10人中的一个。表象记忆这种记忆模式经常被发现在孩子中，我们让这些孩子看一副图片30秒钟的时间，然后把图片撤掉，他们可以在短时间内可以完美的记忆这张图片，甚至以一张白纸作为背景他们可以“看”到整张图片完整的浮现出来。而随着年纪的长大，他们也渐渐失去这种能力。 我们肯定都希望自己能拥有这种神奇的记忆，就好像是大雄拥有多啦A梦的记忆面包一样，能省去多少个挑灯奋战的期末的夜晚。其实这种研究者认为的照相式记忆，只是大脑异常的处理和储存信息的一个结果。注意，是异常。通常，这类人会记住大量的细节信息，比如，这棵树上有多少片叶子，这个人穿了几件衣服是什么颜色什么牌子什么款式，或者一辆自行车行驶过的完全精准的路线。类似的人物情节出现在电影《雨人》里。达斯丁霍夫曼扮演的哥哥可以毫不费力的记住散落在地上的大把牙签的数字，或是赌桌上所有牌的点数和花色。 据研究者报道，这样的异常大脑活动是由于某些部位的大脑皮层超常活跃造成的，但是相应的，有过度兴奋的细胞，就会有活动受到抑制的细胞。自闭症（autism）的患者就经常会拥有这种照相式记忆。他们孤独，少语，对外界事物不感兴趣，生活在自己的世界里，但是他们却拥有惊人的记忆。自然界就是这么自我矛盾而又不乏自我讽刺精神。 但是，超常的记忆也造成很多困扰。他们经常从外界吸收太多的信息，很多都是互不联系的。他们需要去处理大量这些无规律的繁杂的信息，而使得大脑没有足够内存去分析这些事物。他们的记忆一旦形成，又很难抹去，这些长久以来积攒起来的记忆不断地出现，让人很容易烦躁和厌世。人类的大脑并不是被制造来处理这么多信息的，所以，合理地使用我们有限的信息储存空间，才是大自然告诉我们这些最智慧的人类要去追求的目标。 您也可能喜欢： 记忆如友谊 美丽心灵 气味与记忆——非一般的亲密 词根+感情─如何有效背单词 痴呆症：把新闻唱给我听，我就能记住 无觅

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科技 大脑 （下）

songshuhui 2011-1-10 12:00

游识猷 发表于 2011-01-10 11:39 科技，直接干涉大脑 互联网也好，搜索引擎也好，游戏也好，它们改造大脑的手段毕竟是含蓄而无形的。相比起来，有些当代科技则走上了对大脑进行直接干涉甚至是暴力破解的路子。最近网上就流传着一张老鼠车的图片，图上那只硕大的老鼠被固定在一个貌似四轮餐车的装置上，它的头部通过连线与机械的传动装置相连。整个系统看上去很像某个科学狂人的杰作，实际上，这是东京大学的研究者们在试验他们开发的大脑-机器连接系统，深山（Fukayama）教授表示他们正努力教会这只老鼠通过脑部活动来控制车子的行进方向。据说现在科学家的难题在于，因为无法和老鼠直接沟通，所以有时候不能了解到底车子是不是真的以老鼠的意志为转移。网上倒是有人出了个绝妙的主意饿老鼠一天，在一定距离内放上一碟子花生酱，然后观察车子的行进方向 这张图片可能会让很多人惊恐不已，然而你所不知的是，直接在脑中插入电极这种事情已经在人类身上发生当然，目的绝不是制造科学怪人。而是为了解救被困锁在躯体中的大脑，为大脑重新打开一扇与外界交流的窗口。 有时候，因为一场意外事故或者疾病，我们的大脑在很短时间内成为身体的囚徒。1995年，法国ELLE杂志总编尚多明尼克鲍比就在一夜间因脑中风失去了自己身体的掌控权，虽然他的意识清醒无比，却只能靠眨左眼与人交流。法文字母按照使用率排序，频率最高的E在最前，而W则敬陪末座。与鲍比交流的人依序将字母一个个念出，而他会适时地眨眼示意。就靠着这样原始而缓慢的方式，鲍比写出了一本小说《潜水钟与蝴蝶》：我的肉体沉重如潜水钟，但内心渴望像蝴蝶般自由飞翔。 令鲍比无奈的是，这种表达自己的方式受限极多，交流者的耐心至关重要，有些人听了几个字母就开始往下随意猜测，造成的误解要纠正也很困难。 2001年，年仅25岁的青年纳格尔（Matthew Nagle）遭遇袭击，从脖子以下全部无法动弹。 但纳格尔比鲍比幸运，麻省新英格兰西奈医院的医生给他进行了一项开拓性的手术，植入麻省的网路动力学公司（Cyberkinetics）制造的 大脑之门（ BrainGate）芯片。于是，96根头发丝粗细的电极探入控制手臂运动的大脑右中央前回1毫米深处，收集来自脑部的电信号并传回，然后电脑把电信号还原成动作指令。结果令人喜出望外，三天之内纳格尔就学会了如何用思想来控制电脑屏幕上的鼠标前进后退。通过这种方式，纳格尔可以开关电视，可以调音量，可以换频道，可以收取电子邮件，甚至可以操控机械义肢抓取东西。 大脑之门芯片由美国布朗大学的神经学教授约翰多诺休开发，2002年，多诺休成功地把一个芯片植入猴子的脑部，并让猴子通过这个芯片玩电脑游戏。 纳格尔控制鼠标，从图片上看，仿若《黑客帝国》的真实版 当然，目前的控制还局限于非常简单的指令，时不时也依然会出错。英国布里斯托尔大学的神经生理学家阿普斯表示，控制运动的神经元数以百万计，我们简简单单的一个动作背后是非常复杂的电信号，而目前的芯片只能收集并传递其中极微小的一部分。好比一场宏大的交响乐团演出中，我们只倾听到了一把小提琴的颤音尽管如此，那美妙至极的独奏依然撼动人心。 不过这种程度的窃听效果显然不能满足美国国防部高级研究计划局(DARPA)，DARPA隶属于五角大楼，包括互联网、GPS、夜视技术、隐形飞机等重大科技结果都诞生于此。而数年来，加州大学的研究者与DARPA一直在合作进行一项耗资四百万美元的无声通话（Silent Talk）项目，攻关难题包括：首先研究单个个体的脑电图模式，其次看看可否将模式归纳总结，建立首部脑电波通用辞典，最后制造大小适合的耐用装置脑电图描记器（EEG）装置读脑波，翻译成相应单词，然后传送给接受者。未来的战场上，谁还打手势？无线电？战场PDA？统统落伍！心领神会才是未来的士兵间交流的主流方式。 控制大脑的光与声 另一项由DARPA主持的研究计划甚至更为雄心勃勃。今年他们宣布计划在未来两年内首期投入一千五百万美金研究脑部受伤后的重建，来自斯坦福大学与布朗大学的多个学科研究者都将参与，这个项目名字叫，修复。 比起大脑之门的目标在于捕捉电信号，修复的研究者们则要用各种方法模拟电信号，然后重建大脑中因外伤而失落的回路。这项研究的理论基础依然是神经可塑性即受伤的大脑能通过新生神经元等方式自我修复。 斯坦福大学电子工程系教授谢诺伊（Krishna Shenoy）就专攻光遗传学这种很多人闻所未闻的学科研究用光脉冲来精确地触发神经活动。光纤输入的各种波长的光，准确地定位到特定脑细胞上。蓝光能让它们活跃，而黄光则令它们沉默。通过这种方式，谢诺伊可以随心所欲地指挥脑细胞。假设大脑处理一个信号需要先后调用ABC三个区域，而B区因外部损伤导致传输中断。谢诺伊所要做的就是把电极光纤组成的装置植于大脑皮层之上，读取A区传来的电信号，然后翻译成C区相对应的活跃状态，最后以光准确锁定C区的某几个神经元，刺激其活化脑相应区域来回应。最终结果就是， A区信号通过修复，绕过了损伤的B区而被C区之间读取了。 当然，要完成这个A到C的翻译，首先必须彻底理解不同的脑区，如何对彼此发出信号，如何有条不紊地协作。目前谢诺伊正以老鼠和猴子进行试验，加深对大脑密码的理解。 光并非科学家们唯一的选择，另一选项是无形的超声波。比起必须进行创伤性手术植入光纤与电极，亚利桑那州立大学的泰勒博士（William J. Tyler）认为用非侵入性的手段来影响大脑更为安全。 这种非侵入性手段包括超声脉冲，以及经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)电线圈置于头部附近，产生作用于脑细胞的磁场与感应性电流。TMS属于比较安全成熟的技术，已经被用于临床治疗药物无效的抑郁症，但问题在于，它只能作用于大脑的浅层表面，对深处的脑回路无能为力。此外，TMS的分辨率也不够高，大约在一厘米上下，远不能满足精细操控的需要。 超声波则可以穿透大脑直达深处去活化或沉默脑细胞。外科医生已经在用高频高强度的超声波烧掉子宫肌瘤。问题是，频率高至千兆赫的超声波在穿透骨骼时会令其温度升高到液化的地步热到变成液体，听起来不太妙。而频率低如兆赫的超声波倒是不那么危险，但要提高精度集中于某点就困难许多。哈佛医学院的柳承世（Seung-Schik Yoo）博士已经成功地用低频低强度的超声波特异地抑制兔子的大脑视敏度，以及选择性活化运动神经皮质。而泰勒发展的超声波技术分辨率大概在2-3毫米，比起TMS已经提高了五倍。研究者们希望这项技术未来能应用在脑瘤的治疗中在核磁共振的指引下，根据每个人颅内的结构与脑瘤的位置、大小，量身定做的超声波将有如精确制导武器，精准地无需开颅就除去脑瘤。 军方对另一方向的应用更感兴趣：电容式微机械超声传感器(CMUTs) 可以被装在士兵的钢盔里针对性地活化某个脑区，未来士兵们戴着钢盔，就可以时而让自己更警醒，时而帮助自己放松压力，甚至还能缓解大脑外伤的影响。 神经科技的复兴纪元 过去的几十年已经是脑部研究飞速发展的黄金时代，功能性核磁共振成像技术（fMRI）能让我们看到即时的与脑活动有关的脑部血流量变化；植入的电子刺激器可以控制特定神经回路活性。而这方向的研究才是方兴未艾，可以想象不久的未来，研究者们的微操将更加强大，脑中单个神经元的活化与沉默也将不在话下。 2008年，美国国家委员会与国防情报局放出了一份151页的报告，《新兴的认知神经科学及相关技术（EmergingCognitive Neuroscience and Related Technologies）》，标题平淡无奇，内容则称军方应更多关注神经科学的研究进展，因此方向有潜力令士兵学习得更快短时间内处理大量信息以及在作战时的艰难环境下做出正确抉择。 不止如此，这份报告继续追问，战斗意志无疑来源于大脑内，因此，怎样才能扰乱敌人的战斗意志？怎样能让人们更相信我们？如果我们去除脑内的恐惧与痛楚将会怎样？以及有办法令敌人服从我们的指挥吗？ 这些问题的答案在未来也许都会是肯定的。当科技飞速发展，有的系统可以读心，有的系统可以运算出神经回路的优化策略，有的系统可以根据运算结果选择性活化脑区，有的系统可以分析脑部信号后绕过其他脑区直接发出指令，有的系统可以将自己收集到的信号传回特定脑区形成感官反馈只是真到了那时候，还有多少是真多少是假，多少是我们自己内心的活动，多少是处理器刺激形成的活动？是耶非耶？怕是再分不清。 特别鸣谢为本文提出修改意见的Albert.JIAO、沐右、田不野。 本文已发表于科幻世界

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科技 大脑 （上）

songshuhui 2011-1-10 01:46

游识猷 发表于 2011-01-06 11:26 董桥写过一则轶事，法国存在主义大师萨特晚年时视力退化，鸿篇巨著难以为继，医生沉吟半响，建议他改写诗去，萨特自然是大怒，但不管怎样，这法国庸医毕竟有份诗意在。一板一眼的德国人则不这么做事。德国学者基特勒在《留声机，电影，打字机》一书中写，德国哲学家尼采中年时同样视力急剧恶化，于是他购置了打字机并很快掌握了盲打。 然而有趣的是，自尼采转向打字机，继续坚持写作以来，他的文风似乎有了微妙的转变，精炼诙谐的警句渐多；而长篇大段的排比论述渐少。尼采朋友留意到此细节，在信里提起，尼采则回信说你说得完全正确，又说我们的写作设备似乎参与了我们思想的成形过程。 尼采买打字机是1882年左右，那时打字机与今日的iPad地位相仿佛，可算最潮的科技产物。基特勒向他的读者提出了个有趣的问题：是否科技改变了思维？ 2008年，著名作家卡尔在《大西洋》月刊上撰文再次引用这则故事，那篇文章迅速引发热议，标题是《 是否谷歌让我们变得愚蠢 ？》。 搜索引擎与零碎的大脑 谷歌让我们变得愚蠢？我的第一反应自然是：不可能。 现在让我回忆谷歌与互联网出现之前的人生，我只觉混沌一片不可捉摸，甚至开始怀疑自己是怎样捱过那段前谷歌时代。对信息焦虑症患者如我，互联网加搜索引擎真是妙不可言的恩物。从前你必须等待着邮差带给你昨日的新闻，如今只需轻点几下鼠标，世界尽头这一刻的画面就为你直播。从前你必须在图书馆里忍受呛人积尘，走过一列列书架翻阅，如今只需输入几个关键字，海量资料便扑面而来。谁还需要百科全书？谁还需要专家意见？博闻强记如钱钟书、李敖在谷歌面前必定也会大败而归。 然而细细想来，谷歌时代的我有些特征的确让人不安：我越来越读不下去那些动辄几屏的长篇文章，匆匆扫过第一段、第二三段的开头第一句，然后便不耐地一路拖曳到最底。我回忆不起上次从头到尾阅读一本严肃书籍是什么时候。浏览器不知不觉就打开了几十个页面，我在一个个超链接间跳来跳去，却恍惚想不起最开始查找的初衷。即时通讯窗口又开始闪烁，我打开，随手回复几条消息，然后又忍不住去刷新收件箱看看有没有新邮件。关闭邮箱，我又在微博上徜徉，担心自己几个小时不上就被滚滚信息潮流甩在身后。 谷歌让我们从一个节点出发，在多个相关的节点间跳跃，然后再选择某个新起点，继续出发。如今网上盛行的是这样的阅读习惯：节点，跳跃，短篇，读图。而我显然不是唯一一个被搜索引擎改造的人。快捷效率就是一切。我们不再追求最深思缜密的智慧，只求在最短时间内给出个差不离的答案。这一习惯甚至从线上影响到了线下，2008年3月，历史悠久的《纽约时报》也不得不向网络时代的阅读方式屈服编辑们把报纸的2、3版用于提供报纸内长文的内容简介，方便服务那些缺乏耐心与时间，只想匆匆汲取他所需的资讯的读者。 卡尔说，媒体不单单提供你一个结论，它影响你得出结论的方式。确实，这些改变全在潜移默化间完成，当知之为知之，不知Google之成为习惯挂在嘴边，我遇到问题的第一反应已经不再是思考如何解决这个问题，而是我可以用哪几个关键词搜索。我的思绪不再如连绵展开的锦缎，而是一个个跳跃的断章。我的大脑亟需碎片整理！ 正因如此，当我读到下面这段话时才悚然而惊： 互联网带来无限信息的同时也让人陷入两个错觉：一是以为看过的知识就是已经掌握的知识；二是觉得始终有大量未看过的知识亟待补充。这将导致知识管理的第一阶段知识的收集和整理被无限延长了。久而久之，知道的远远大于做到的。 信息爆炸与浅薄的大脑 您有17封未读邮件有新微博，点击查看终于，不知不觉时间流逝，一事无成的我忍不住怀疑，这些重复的动作到底耗去了我多少时间？而拼命吸收那些除了作为肤浅的谈资外一无用处的信息，是否抑制了我的大脑进行深度创造性思维？ 我也曾尽力为自己开脱，毕竟，比起之前几个世纪的人们，在这个连幼儿的玩具都变成了iPhone的时代，未来必将要求我们处理多得多的信息。虽然许多研究已经显示，习于互联网方式的人在传统课堂上表现不佳。但或许这并不是互联网伤害思维能力的原罪？也许问题在于两者要求的思维方式来自于两个不同的时代，或许，是我们衡量智商的方式落后于当今科技的发展？ 可惜，牛津大学的认知学家格林菲教授（Susan Greenfield）显然不这么认同。2006年她在英国卫报上撰文告诉公众，我们读书的传统方式可用三个关键词概括：直线、集中、循序渐进。而阅读一本书的体验就好似一次旅行，作者似导游般耐心牵着你的手，而旅程沿路的风景随着他的叙述一步步在你眼前展现。你未必享受这次旅行，也未必爱看沿途风景，旅程的目的地也说不定与你真正想去之地背道而驰，但不管如何，你所走过的是连续的有逻辑的连贯的路途，作者交给你的是一整个自洽的逻辑体系。未来你遇到的新体系时，可以将过往的体系取出对比，衡量优劣。久而久之属于你独有的体系便完善。格林菲强调，单独的事实必须放在特定背景中方可凸显其重要性，信息必须嵌套在强大的概念体系中才能变为知识。否则，你面对五光十色的比特海目眩神迷，却不知如何评价在你面前一闪某条特定信息。英国一份统计显示，仅有33%的青少年知道如何衡量网上信息的可靠性，这意味着有三分之二的人不假思索地接受一大堆垃圾信息，并最终变得麻木浅薄，在网上冲浪时只对那些对感官强烈刺激的令人惊叹的事物有所反应 大脑比你想象的更可塑 这一切并非危言耸听，大脑的适应性几乎无限。从前人们以为成年时大脑基本定型，但如今研究发现情形并非如此。这一切都来源于所谓的神经可塑性（Neuroplasticity）。而且这种改变很可能比你想象的更快速更显著2006年，德国研究者发现医学系学生准备考试的三个月里，后顶叶皮层与侧顶叶皮层的灰质就能显著增加。而根据我自己当年考政治的心得体会，估计考试结束后没多久，那些增加的灰质又该自然消失了。 而大脑能用进，亦能废退。2005年，美国密西根州立大学与德国亚琛大学的研究者们找来一群平均从12岁就开始玩游戏，每周玩15小时左右的年轻男性。当这些人玩《反恐特警》（一款与CS类似的第一人称射击游戏）时，核磁共振成像结果显示，大脑处理信息的部分高度活跃，而负责情感的部分，如前扣带皮质（anterior cingulate cortex）则受到压抑。德国图宾根大学的神经学者拜尔哈默博士（Niels Birbaumer）相信反复玩暴力游戏的结果就是反复加强脑中这部分回路而压抑另一部分回路，长此以往，这种思考模式或许会从虚拟带到现实，结果就是变得更加好斗和富有对抗性，而情感上则越来越冷漠。 大脑的适应力还不止于此。我们知道大脑有分区，各个区域各司其职有的负责猛虎落地，有的负责细嗅蔷薇。但你可能不知道，这些区域在特殊条件下还可以互相调用。就拿最近发表在《自然神经学》期刊上的一项研究来说，你或许听过传说：盲人听觉会更敏锐，而听觉障碍者眼神会特别好。研究者们用猫证实了这种补偿效应的确存在。实验证明，失聪猫的远距离视觉明显比正常猫表现突出。甚至周边视觉也更为敏锐，即是说，当物体放置在远离视野中心角度的余光处时，失聪猫明显比正常猫更多地注意到。 更不可思议的一点是，大脑的听觉皮层是原本处理听觉信息的中心，而当研究者们用外科手术的方法让失聪猫的一部分听觉皮层的脑区失活后，发现它们的周边视觉能力下降，再让另一部分听觉皮层的脑区失活后，它们原本强悍的能见距离也变得缩短。这代表失聪猫的听觉皮层之前实际上被调用去处理视觉信息。 特别鸣谢为本文提出修改意见的Albert.JIAO、沐右、田不野。 （待续，本文已发表于《科幻世界》）

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有关恐惧记忆

songshuhui 2011-1-5 11:32

seren 发表于 2011-01-02 07:31 恐 惧，成形于千百万年的进化之中，曾是保证我们那些密被长毛的远祖生存、繁殖、并终于足迹遍布全球的法宝。正因为能将恐惧的体验固化在大脑之中，成为牢不可 破的记忆，我们的祖先才能吃一堑、长一智，面对猛虎长蛇闻风而逃，对有毒的果子敬而远之，并且永远不再重复小时候不知天高地厚的危险游戏。可是，像这 世界上几乎所有事物一样，有着如此重要作用的恐惧记忆，一旦越过边界，对个体来说，却会成为一场灾难。若令人痛苦的记忆经年不去，或者恐惧的烈度远远超过 了正常范围，许多心理疾病便会由此而来：焦虑症、恐慌症、创伤后应激障碍（PTSD） 在过去的百年中，无数的神经科学和心理学家们对此深深着迷。他们的工作，正逐渐为我们揭开有关恐惧记忆的谜底，并为如何消去不必要的可怕记忆，以及由此而来的对人体健康的负面影响提供了蛛丝马迹。 小艾伯特 1920年，美国的约翰霍普金斯医院里，心理学家约翰华生和他的助手瑞纳迎来了一位小被试。在实验开始的时候，这个被称为小艾伯特的男孩子只有九个 月大。华生和瑞纳向他展示了许多东西：小白鼠、兔子、狗、驴子、面具、被烧焦的报纸而小艾伯特没有对其中的任何一项展示出恐惧的情绪。 当小艾伯特十一个月大的时候，华生和瑞纳将他放在实验桌上，在他身边放上一只小白鼠，并允许他和小老鼠玩耍。可是，每当小艾伯特伸手去触摸老鼠时，华生和 瑞纳就在他的脑后用重锤敲响一块悬挂起来的铁块，不出所料，巨大的响声把小艾伯特吓得哇哇大哭。重复数次之后，小艾伯特彻底把原本无害的小白鼠和可怕的巨 响联系在一起，以至于只要一看到小白鼠，他就会又哭又闹，并试图远离老鼠。据华生描述，他甚至对一切白色的东西，譬如兔子，都产生了相似的反应，可是他对 黑乎乎的木板却没有任何反应。白色恐怖，已经深深地印在了小艾伯特的脑海之中。 初一看来，这仿佛没有什么稀奇连老祖宗都说过一朝被蛇咬，十年怕井绳。但对于科学家来说，这个看来简简单单的案例却相当有趣。那时，巴普洛夫的条 件反射理论方兴未艾，小艾伯特的表现告诉心理学家，恐惧记忆，也是一种条件反射。他们很快利用类似的方法，设计出许多条件性恐惧实验系统，广泛用于动 物与人类被试身上，来研究恐惧记忆。 如影随形 小艾伯特在实验完成之后不久就离开了医院，从此华生也与他的家人失去了联系。但华生在事后回忆中曾说，如果有机会找到这个男孩，他还想在他身上做做实验， 看能否消除他对小白鼠的恐惧。而这个实验，在四年之后，由被称为行为疗法之母的玛丽琼斯实行了。她的实验对象，是一个三岁的小男孩彼特。她先用相似 的实验方法让彼特对兔子产生了恐惧，然后她每次向彼特展示兔子时，都给他一些点心以示奖励，果然随着时间流逝，彼得慢慢忘却了兔子的可怕含义，又变得愿意 抚摸兔子了。 事实上，科学家们进一步发现，哪怕并不给予点心，只是简单地反复向被试展示无害的刺激信号（兔子），而不提供恐惧信号（譬如巨响），恐惧的记忆也能逐渐消 退他们无数次在老鼠与人类身上证明了这一点。这种在心理学上称为恐惧消退（fear extinction）的理论，也成为了心理医生治疗恐惧症时使用的行为疗法（behavior therapy）中最常用的方法之一暴露疗法（exposure therapy）。这种疗法将病人逐渐暴露在引起他们恐惧的刺激信号之前，让他们慢慢感受到这些东西的本身并不可怕，从而打破了由见到刺激信号便引起恐惧 的链条。 真的这么简单有效吗？ 科学家们遗憾地发现，实行恐惧消退的疗法之后，恐惧记忆仍然像幽灵一样潜伏在我们大脑深处，伺机而出。在心理实验中，如果被试在恐惧记忆消退之后，又重新 接受最初所受的恐惧训练，他们很快就会恢复对刺激信号的恐惧。又譬如，如果治疗时身处环境与最初建立恐惧记忆的环境不同，而当被试回到曾经的环境中 时，恐惧记忆就会浮出水面：不难想象，这就是为什么许多人在亲历可怕的事件之后譬如地震和火灾，哪怕他们以为自己的创伤已经平复，一旦故地重游，又难 以自持。科学家们慢慢意识到，这种恐惧消退的方法，并不能真正抹去恐惧的记忆，它所做的只是让我们产生新的记忆：兔子不可怕；而在这种新记忆不断 与兔子可怕的老记忆竞争时，根据外界条件、人体自身的状态不同，敌我强弱转换，不是东风压倒了西风，就是西风压倒了东风。而且，让人沮丧的是，新产生 的记忆往往不如旧记忆牢固可靠，更容易随着时间的流逝而减弱，或者随着环境变迁而消失。 当然，科学家们也发现了不少能让新记忆变得更加强壮的方法：譬如将恐惧消退的疗程加长，反复多次地将被试暴露在无害的刺激信号面前；又或者在多种不同的环境中实行恐惧消退，达到强化作用。但科学家们一直在寻找能真正弱化恐惧记忆的方法。 一瞬间的脆弱 科学家们渐渐发现，看起来牢不可破的恐怖记忆，也不是铁板一块，它也有软肋，也有变得异常脆弱的时候。首先，在恐惧记忆或者任何记忆形成之后的一 段时间之内，都要经过相当复杂的过程，才能从短期的记忆（譬如重复一串回头就忘的电话号码），变成长期记忆（譬如长年累月牢记家里的电话号码）。在这一过 程中，不计其数的脑神经细胞彼此交流、整合、建立信息网络；蛋白质大分子被制造出来，并被运送到需要它们工作的地方；细胞与细胞接触的地方发生着微妙而显 著的变化所以，初生的记忆很不稳定，正如武侠里闭关修行的大侠，一旦受到外界的干扰，就难免要经脉逆转乾坤大乱。如果在这个时期，给大脑中主管恐惧记 忆的杏仁核这个名字奇特的区域施加电击，往往恐惧记忆就无法生成。又或者，在恐惧记忆产生后立刻对被试施行恐惧消退的疗法，也能干扰记忆形成。可是， 这个阶段往往相当短暂（往往只有几个小时左右），试想，谁能在地震发生的数小时内，不急着救人，反而气定神闲地为幸存者做心理治疗呢？ 幸好，还有别的机会。科学家们又发现，每一次我们回忆恐惧的时候，实际上都给恐惧记忆制造了一段脆弱的档期！重历恐惧能在脑海中重新激活旧记忆，并且使它 进入不稳定的状态，而它只能再次经过复杂的生物反应，才能重新变得稳定。在实验中，研究者们先对老鼠进行恐惧训练在给予它们一声轻响之后立即对老鼠实 行轻微的电击，反复数次之后，老鼠对轻响产生了恐惧。一天之后，研究者们又给老鼠进行了一次轻响-电击的恐惧体验，紧接着，他们按照普通的恐惧消退疗法， 反复向老鼠给予轻响，却不给予电击。他们发现，经过这种治疗的老鼠，哪怕环境变化、时间流逝，也不会或很难再重现对轻响的恐惧。也就是说，随后进行的恐惧 消退疗法趁虚而入，消除了旧记忆！ 2009年，纽约大学的伊丽莎白菲尔普斯教授的实验室在人类被试身上重复了这次实验，也取得了相似的结果。有趣的是，在恐惧记忆消除之后，这些被试清楚 地记得自己曾经对无害的刺激信号产生过恐惧，只不过他们不再有任何生理上的恐惧反应被消除的记忆，只是恐惧记忆中情感上的那一部分，而知识性的那一部 分，依然保留在我们的大脑之中。 科学家们认为，这类的实验结果，对于治疗恐惧相关的心理疾病有着实践指导意义。 忘情药？ 现代神经生物学的发展已经深入到分子水平，神经科学家们不断探索着记忆的生物本质。许多特殊的蛋白质和它们所参与的分子机制被揭示出来，而这些发现，同时 也为设计干预恐惧记忆的药物提供了方向。有两种药物在过去几年中备受重视，有趣的是，这两种药物，目前的应用都与心理疾病沾不上边。一种是治疗肺结核的 D-环丝氨酸，而另一种则是被广泛用于心律不齐和心绞痛的心得安(一种-受体阻滞剂)。 真是各显神通这两种药物缓解恐惧记忆的机理迥然不同。D-环丝氨酸是增强非恐惧新记忆、帮助东风压倒西风的威武之师，而心得安却是在脆弱闭关时期搅乱旧记忆的世外高人。 既然 刺激信号无害的新记忆也是记忆，它自然也要遵循大脑中的记忆形成机制。在记忆产生的过程中，一种叫做NMDA受体的蛋白质起到相当重要的作用。而D- 环丝氨酸正好能够增强这种蛋白质的工作效率。如果在实行暴露疗法一类的心理治疗之前让被试服用D-环丝氨酸，治疗时形成的新记忆就格外牢靠，疗效自然大有 提高。 心得安的作用则是降低肾上腺素的作用。在我们面对危险或压力时譬如面对扑面而来的猎豹，或者坐在教室里在考卷上奋笔疾书时，正是肾上腺素（和其他应激 激素一起）指挥我们的身体作出反应。而不出意外的，与危险和压力息息相关的恐惧记忆在形成过程中，也受到肾上腺素的大力支持。根据上文所提到的回忆时最 脆弱的理论，如果脑海中的恐惧记忆被激活，它须得被重新稳定储存起来。若在被试重历恐惧经历之前让他们服用心得安，抑制肾上腺素的作用，同时也就抑制了 旧记忆的重储过程，达到削弱恐惧的目的。 不过，关于这些药物的研究还在进行之中。至于它们是否会被广泛用于治疗心理疾病里去，我们拭目以待。 恐惧在保证我们这个物种得以生存延续的同时，它也给许多个体带来了无尽的困扰。凭借科学的发展，现在的人类也许正站在消除、修改病态的恐惧记忆的门槛上。 而科学家们这一路探寻而来，所收获的不仅仅是改善健康的良方，更有对恐惧人类最古老最根本的情感之一的深层理解，以及对千百万年的进化中所造就的我们 的大脑的重新认识。也许正应了罗素的那句话：战胜恐惧，是获得智慧的开始。

个人分类: 心理|1069 次阅读|0 个评论

大脑与人的社交研究动态与基因知识发现

xupeiyang 2010-12-27 16:35

《自然神经科学》：大脑杏仁体大小可反映人的社交情况 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/12/242015.shtm How a Facebook feature in the brain rules your social network http://www.dailymail.co.uk/news/article-1341689/Size-does-matter-Party-animals-great-social-lives-lots-friends-bigger-Facebook-feature-brain.html http://arrowsmith.psych.uic.edu/cgi-bin/arrowsmith_uic/edit_b.cgi Start A-Literature C-Literature B-list Filter Literature A-query: social network C-query: temporal lobe and brain The B-list contains title words and phrases (terms) that appeared in both the A and the C literature. 536 articles appeared in both literatures and were not included in the process of computing the B-list but can be viewed here . The results of this search are saved under id # 26164 and can be accessed from the start page after you leave this session. There are 1012 terms on the current B-list ( 284 are predicted to be relevant), which is shown ranked according to predicted relevance. 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Use Ctrl to select multiple B-terms. job id # 26164 started Mon Dec 27 03:08:52 2010 Max_citations: 50000 Stoplist: /var/www/html/arrowsmith_uic/data/stopwords_pubmed Ngram_max: 3 26164 Search ARROWSMITH A A_query_raw: social networkMon Dec 27 03:53:41 2010 A query = social network started Mon Dec 27 03:53:41 2010 A query resulted in 50000 titles 26164 Search ARROWSMITH C C_query_raw: temporal lobe and brain Mon Dec 27 03:53:59 2010 C: temporal lobe and brain 35838 A: pubmed_query_A 180694 AC: ( social network ) AND ( temporal lobe and brain ) 536 C query = temporal lobe and brain started Mon Dec 27 03:54:01 2010 C query resulted in 35838 titles A AND C query resulted in 536 titles 23165 B-terms ready on Mon Dec 27 04:00:11 2010 Sem_filter: Genes Molecular Sequences, and Gene Protein Names 1012 B-terms left after filter executed Mon Dec 27 04:24:19 2010 B-list on Mon Dec 27 04:26:15 2010 1 serotonin transporter gene 2 reelin 3 transporter gene 4 5-ht1a 5 erp 6 cannabinoid receptor 7 bdnf 8 promoter polymorphism 9 ptsd 10 p300 11 dopamine transporter gene 12 meg 13 apoe 14 epsilon4 allele 15 cb1 16 immediate early gene 17 velocardiofacial syndrome 18 parvalbumin 19 dsm 20 body mass index 21 neurotrophin 22 ca1 23 neuregulin 24 seizure severity 25 apolipoprotein e 26 5-ht2a 27 single nucleotide polymorphism 28 doublecortin 29 c jun n 30 dat1 31 fmr1 32 comt 33 cox-2 34 abeta 35 mthfr 36 drd4 37 spatial learning 38 gabaa 39 mecp2 40 epileptiform 41 ftd 42 contextual fear conditioning 43 adhd 44 presenilin 45 dopamine d2 receptor 46 genome wide 47 nr2b 48 estrogen receptor alpha 49 glutamate receptor 50 apoe epsilon4 allele 51 g72 52 gaba a receptor 53 drd2 54 bdnf gene 55 quantitative trait locus 56 scn1a 57 vntr 58 5ht1a 59 calbindin 60 spike wave 61 disc1 62 akt 63 leptin 64 statin 65 dysbindin 66 trkb 67 creb 68 clock gene 69 synapsin 70 erk1 71 gdnf 72 body mass 73 gad65 74 candidate gene 75 c jun 76 vasopressin gene 77 apolipoprotein e allele 78 caspase-3 79 masking 80 zenk 81 gaba a 82 laterality 83 prion protein 84 c fos 85 estrogen receptor beta 86 pup 87 matrix metalloproteinase 88 5-ht2a receptor gene 89 stathmin 90 promoter methylation 91 opioid receptor 92 brain volume 93 leptin receptor 94 fosb 95 aromatase 96 ubiquitin 97 mtor 98 olfactory pathway 99 motor neuron disease 100 ect 101 mri 102 reeler 103 mglur5 104 glur1 105 cit 106 5ht2a 107 e selectin 108 gene family 109 pet 110 cd14 111 mmpi 112 hiv 113 tsc1 114 tms 115 twin 116 pten 117 epilepsy 118 er beta 119 p38 120 dopamine receptor 121 neuropeptide y 122 strs 123 aquaporin 124 ampa 125 ssri 126 fgf 127 mrs 128 abcb1 129 theta 130 cdna 131 glioma 132 schizophrenia risk gene 133 urocortin 134 gene variant 135 early growth response 136 signal regulated kinase 137 psa 138 transgene 139 kdr 140 egr3 141 mst 142 transporter 143 il-6 144 differentially expressed gene 145 cleft lip 146 y2 147 spinocerebellar ataxia 148 gaba 149 tactile 150 race 151 maze 152 ghrelin 153 huntington 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228 progesterone receptor 229 ngf 230 cell adhesion molecule 231 nf kappab 232 trait 233 connexin 234 neuropeptide 235 fibroblast growth factor 236 bee 237 rearing 238 essential tremor 239 hypercholesterolemia 240 parkinson disease 241 aura 242 seizure susceptibility 243 prostate cancer 244 huntington 245 hydrocephalus 246 mela 247 npy 248 spastic paraplegia 249 caveolin-1 250 il-1beta 251 tnf alpha 252 celiac disease 253 rank 254 ego 255 d3 receptor 256 angiotensin receptor 257 oscillator 258 meta 259 dna binding 260 dopamine receptor gene 261 grin2a 262 cjd 263 map 264 anorexia 265 fear 266 p53 267 trail 268 il-1 269 tia 270 raby 271 analysis gene 272 androgen receptor 273 aminotransferase 274 fm 275 grasp 276 mrl 277 clock 278 par-4 279 ip3r 280 hyperparathyroidism 281 neurotensin 282 receptor gene 283 mglur2 284 polycystic ovary syndrome http://arrowsmith.psych.uic.edu/cgi-bin/arrowsmith_uic/show_sentences.cgi Start A-Literature C-Literature B-list Filter Literature AB literature B-term BC literature social network erp temporal lobe and brain 1: A truth that's told with bad intent: an ERP study of deception.2010 Add to clipboard 2: Impaired top-down processes in schizophrenia: A DCM study of ERPs.2010 Add to clipboard 3: Response to familiar faces, newly familiar faces, and novel faces as assessed by ERPs is intact in adults with autism spectrum disorders.2010 Add to clipboard 4: The influence of the diffusion of responsibility effect on outcome evaluations: Electrophysiological evidence from an ERP study.2010 Add to clipboard 5: Effects of role typicality on processing person information in German: Evidence from an ERP study.2010 Add to clipboard 6: ERPs on a Continuous Performance Task and Self-Reported Psychopathic Traits: P3 and CNV Augmentation are Associated with Fearless Dominance.2010 Add to clipboard 7: Evidence for modulation of facial emotional processing bias during emotional expression decoding by serotonergic and noradrenergic antidepressants: an event-related potential (ERP) study.2009 Add to clipboard 8: Knowing when to trust others: an ERP study of decision making after receiving information from unknown people.2009 Add to clipboard 9: ERP correlates of effortful control in children with varying levels of ADHD symptoms.2009 Add to clipboard 10: ERP time course and brain areas of spontaneous and intentional goal inferences.2009 Add to clipboard 11: Trait inferences in goal-directed behavior: ERP timing and localization under spontaneous and intentional processing.2009 Add to clipboard 12: RP and N400 ERP components reflect semantic violations in visual processing of human actions.2009 Add to clipboard 13: Phased processing of facial emotion: an ERP study.2009 Add to clipboard 14: Effects of quetiapine on cognitive functions in schizophrenic patients: a preliminary single-trial ERP analysis.2009 Add to clipboard 15: Emotional MMN: Anxiety and heart rate correlate with the ERP signature for auditory change detection.2009 Add to clipboard 16: Sentence integration processes: An ERP study of Chinese sentence comprehension with relative clauses.2009 Add to clipboard 17: When people matter more than money: an ERPs study Comparison and competition in the brain.2009 Add to clipboard 18: False belief reasoning in the brain: an ERP study.2008 Add to clipboard 19: Fast responders have blinders on: ERP correlates of response inhibition in competition.2008 Add to clipboard 20: Atypical processing of fearful face-voice pairs in Pervasive Developmental Disorder: an ERP study.2008 Add to clipboard 21: The age of the beholder: ERP evidence of an own-age bias in face memory.2008 Add to clipboard 22: Augmenting serotonin neurotransmission with citalopram modulates emotional expression decoding but not structural encoding of moderate intensity sad facial emotional stimuli: an event-related potential (ERP) investigation.2008 Add to clipboard 23: Links between rapid ERP responses to fearful faces and conscious awareness.2008 Add to clipboard 24: When eye creates the contact! ERP evidence for early dissociation between direct and averted gaze motion processing.2007 Add to clipboard 25: Electrophysiological correlates of word repetition spacing: ERP and induced band power old/new effects with massed and spaced repetitions.2007 Add to clipboard 26: Heterogeneity in the patterns of neural abnormality in autistic spectrum disorders: evidence from ERP and MRI.2007 Add to clipboard 27: The effects of eye and face inversion on the early stages of gaze direction perception--an ERP study.2007 Add to clipboard 28: Rapid detection of fear in body expressions, an ERP study.2007 Add to clipboard 1: Spectra-temporal patterns underlying mental addition: an ERP and ERD/ERS study.2010 Add to clipboard 2: Event-related potential and functional MRI measures of face-selectivity are highly correlated: A simultaneous ERP- fMRI investigation.2010 Add to clipboard 3: Line by line: the ERP correlates of stroke order priming in letters.2010 Add to clipboard 4: Temporal precedence of emotion over attention modulations in the lateral amygdala: Intracranial ERP evidence from a patient with temporal lobe epilepsy.2010 Add to clipboard 5: Maturation of auditory temporal integration and inhibition assessed with event-related potentials (ERPs).2010 Add to clipboard 6: Why is the N170 enhanced for inverted faces? An ERP competition experiment.2010 Add to clipboard 7: .2010 Add to clipboard 8: ERP measures of partial semantic knowledge: left temporal indices of skill differences and lexical quality.2009 Add to clipboard 9: Foreword to the special issue. Before the N400: Early Latency Language ERPs.2009 Add to clipboard 10: Early adaptation to repeated unfamiliar faces across viewpoint changes in the right hemisphere: evidence from the N170 ERP component.2009 Add to clipboard 11: Tuning of the visual word processing system: distinct developmental ERP and fMRI effects.2009 Add to clipboard 12: Neural correlates of affective picture processing--a depth ERP study.2009 Add to clipboard 13: Cortical auditory processing in preterm newborns: an ERP study.2009 Add to clipboard 14: High-resolution ERP mapping of cortical activation related to implicit object-location memory.2009 Add to clipboard 15: The time course of temporal discrimination: An ERP study.2009 Add to clipboard 16: Hemispatial PCA dissociates temporal from parietal ERP generator patterns: CSD components in healthy adults and depressed patients during a dichotic oddball task.2008 Add to clipboard 17: Feedback-based error monitoring processes during musical performance: an ERP study.2008 Add to clipboard 18: Combining ERP and structural MRI information in first episode schizophrenia and bipolar disorder.2008 Add to clipboard 19: Gender-specific development of auditory information processing in children: an ERP study.2008 Add to clipboard 20: FMRI /ERP of musical syntax: comparison of melodies and unstructured note sequences.2008 Add to clipboard 21: Spatiotemporal dynamics of single-letter reading: a combined ERP- FMRI study.2008 Add to clipboard 22: Evidence for automatic sentence priming in the fusiform semantic area: convergent ERP and fMRI findings.2008 Add to clipboard 23: The time-frequency representation of the ERPs of face processing.2008 Add to clipboard 24: From amnesia to dementia: ERP studies of memory and language.2007 Add to clipboard 25: The associative processes involved in faces-proper names versus animals-common names binding: a comparative ERP study.2007 Add to clipboard 26: ERP assessment of functional status in the temporal lobe: examining spatiotemporal correlates of object recognition.2007 Add to clipboard 27: ERP effects of meaningful and non-meaningful sound processing in anterior temporal patients.2007 Add to clipboard 28: Frontal and posterior ERPs related to line bisection.2007 Add to clipboard 29: Category specificity in the processing of color-related and form-related words: an ERP study.2006 Add to clipboard 30: Hemodynamic and electrophysiological relationship involved in human face processing: evidence from a combined fMRI -ERP study.2006 Add to clipboard 31: An ERP study of temporal discrimination in rats.2006 Add to clipboard 32: The time course of visual word recognition as revealed by linear regression analysis of ERP data.2006 Add to clipboard 33: Hippocampus proper distinguishes between identified and unidentified real-life visual objects: an intracranial ERP study.2006 Add to clipboard 34: Absent event-related potential (ERP) word repetition effects in mild Alzheimer's disease.2006 Add to clipboard 35: The categorization of natural scenes: brain attention networks revealed by dense sensor ERPs.2006 Add to clipboard 36: Frontoparietal network involved in successful retrieval from episodic memory. Spatial and temporal analyses using fMRI and ERP. 2006 Add to clipboard 37: The effects of attentional load on auditory ERPs recorded from human cortex.2006 Add to clipboard 38: An ERP investigation of emotional processing in European and Japanese individuals.2006 Add to clipboard 39: Scalp topography and intracerebral sources for ERPs recorded during auditory target detection.2006 Add to clipboard 40: Early stages (P100) of face perception in humans as measured with event-related potentials (ERPs).2005 Add to clipboard 41: ERPs correlates of EEG relative beta training in ADHD children.2005 Add to clipboard 42: Combined event-related fMRI and intracerebral ERP study of an auditory oddball task.2005 Add to clipboard 43: Control mechanisms mediating shifts of attention in auditory and visual space: a spatio-temporal ERP analysis.2005 Add to clipboard 44: 2004 Add to clipboard 45: Superior temporal gyrus and P300 in schizophrenia: a combined ERP/ structural magnetic resonance imaging investigation.2004 Add to clipboard 46: 2004 Add to clipboard 47: From orthography to phonetics: ERP measures of grapheme-to-phoneme conversion mechanisms in reading.2004 Add to clipboard 48: Sensory ERPs predict differences in working memory span and fluid intelligence.2004 Add to clipboard 49: Early amygdala reaction to fear spreading in occipital, temporal, and frontal cortex: a depth electrode ERP study in human.2004 Add to clipboard 50: ERP study of pre-attentive auditory processing in treatment-refractory schizophrenia.2004 Add to clipboard 51: Cortical lateralization during verb generation: a combined ERP and fMRI study.2004 Add to clipboard 52: The facilitated processing of threatening faces: an ERP analysis.2004 Add to clipboard 53: An ERP index of task relevance evaluation of visual stimuli.2004 Add to clipboard 54: Recognition of famous faces in the medial temporal lobe: an invasive ERP study.2004 Add to clipboard 55: Immature cortical responses to auditory stimuli in specific language impairment: evidence from ERPs to rapid tone sequences.2004 Add to clipboard 56: Neural bases of cognitive ERPs: more than phase reset.2004 Add to clipboard 57: A high density ERP comparison of mental rotation and mental size transformation.2003 Add to clipboard 58: The human temporal lobe integrates facial form and motion: evidence from fMRI and ERP studies.2003 Add to clipboard 59: Simultaneous ERP and fMRI of the auditory cortex in a passive oddball paradigm.2003 Add to clipboard 60: An ERP study of the global precedence effect: the role of spatial frequency.2003 Add to clipboard 61: The impact of motor activity on intracerebral ERPs: P3 latency variability in modified auditory odd-ball paradigms involving a motor task.2003 Add to clipboard 62: ERP abnormalities of illusory contour perception in Williams syndrome.2003 Add to clipboard 63: Differentiating amodal familiarity from modality-specific memory processes: an ERP study.2003 Add to clipboard 64: Differential contribution of frontal and temporal cortices to auditory change detection: fMRI and ERP results.2002 Add to clipboard 65: Early involvement of the temporal area in attentional selection of grating orientation: an ERP study.2002 Add to clipboard 66: Error processing--evidence from intracerebral ERP recordings.2002 Add to clipboard 67: Attentional selection in the processing of hierarchical patterns: an ERP study.2001 Add to clipboard 68: Event-related brain potentials (ERPs) in schizophrenia for tonal and phonetic oddball tasks.2001 Add to clipboard 69: Differentiating ERAN and MMN: an ERP study.2001 Add to clipboard 70: Dissociating the neural correlates of item and context memory: an ERP study of face recognition.2001 Add to clipboard 71: Hemispheric asymmetries of visual ERPs in left-handed bilinguals.2001 Add to clipboard 72: A transient dominance of theta ERP component characterizes passive auditory processing: evidence from a developmental study.2001 Add to clipboard 73: An ERP investigation of binding and coreference.2000 Add to clipboard 74: Disturbance of semantic processing in temporal lobe epilepsy demonstrated with scalp ERPs.2000 Add to clipboard 75: Searching for face-specific long latency ERPs: a topographic study of effects associated with mismatching features.1999 Add to clipboard 76: Intracranial ERPs in humans during a lateralized visual oddball task: II. Temporal, parietal, and frontal recordings.1999 Add to clipboard 77: The role of frontal and temporal lobes in visual discrimination task--depth ERP studies.1999 Add to clipboard 78: Brain event-related potentials (ERPs) in schizophrenia during a word recognition memory task.1999 Add to clipboard 79: Effects of prefrontal lesions on lexical processing and repetition priming: an ERP study.1998 Add to clipboard 80: Limbic ERPs predict verbal memory after left-sided hippocampectomy.1998 Add to clipboard 81: Face and shape repetition effects in humans: a spatio-temporal ERP study.1997 Add to clipboard 82: A topographical ERP study of healthy premature 5-year-old children in the auditory and visual modalities.1997 Add to clipboard 83: Is working memory intact in alcoholics? An ERP study.1997 Add to clipboard 84: Differential involvement of the human temporal lobe structures in short- and long-term memory processes assessed by intracranial ERPs.1996 Add to clipboard 85: Selected quantitative EEG (QEEG) and event-related potential (ERP) variables as discriminators for positive and negative schizophrenia.1995 Add to clipboard 86: Effects of temporal versus temporal plus extra-temporal lobe epilepsies on hippocampal ERPs: physiopathological implications for recognition memory studies in humans.1995 Add to clipboard 87: The topography of 4 subtraction ERP- waveforms derived from a 3-tone auditory oddball task in healthy young adults.1995 Add to clipboard 88: ERP amplitude and scalp distribution to target and novel events: effects of temporal order in young, middle-aged and older adults.1994 Add to clipboard 89: Focal abnormalities of P3 ERPs unveiled in patients with cortical lesions and primary progressive aphasia by average reference recordings.1994 Add to clipboard 90: Electrical source analysis of auditory ERPs in medial temporal lobe amnestic syndrome.1993 Add to clipboard 91: The auditory N2 component in schizophrenia: relationship to MRI temporal lobe gray matter and to other ERP abnormalities.1993 Add to clipboard 92: EEG, quantitative EEG, BAEP and ERP in centenarians.1993 Add to clipboard 93: Cortical differences in tonal versus vowel processing as revealed by an ERP component called mismatch negativity (MMN).1993 Add to clipboard 94: Comparison of event related potentials (ERPs) distributions obtained with three reference systems: linked binaural, mean reference, extracephalic.1993 Add to clipboard 95: Grade-related changes in event-related potentials (ERPs) in primary school children: differences between two reading tasks.1992 Add to clipboard 96: Scalp topographies dissociate attentional ERP components during auditory information processing.1991 Add to clipboard 97: ERPs and brain structure: relationships across the adult age span in alcoholics and in a patient with herpes simplex encephalitis.1991 Add to clipboard 98: Applications of bit-mappedcognitivepotentials (ERPs) in clinical neurophysiology--CNV complex in patients with destruction of the dorso-anteromedial bidirectional thalamo-prefrontal pathways.1990 Add to clipboard 99: Developmental changes in ERPs to visual language stimuli.1988 Add to clipboard 100: The development of lateral event-related potentials (ERPs) related to word naming: a four year longitudinal study.1988 Add to clipboard 101: Hemispheric distribution of ERP components and word naming in preschool children.1986 Add to clipboard 102: Pathway and hemispheric differences in the event-related potential (ERP) to monaural stimulation: a comparison of schizophrenic patients with normal controls.1985 Add to clipboard 103: The effects of temporal and event uncertainty in determining the waveforms of the auditory event related potential (ERP) .1976 Add to clipboard

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为大鼠大脑照相

harveyho 2010-12-16 09:15

前文 谈到阻断大鼠四根供血动脉的三根，剩下的一根增大变粗的现象。Julian捕捉到这个信息，并做了相同实验。记录血压，心跳，今天要牺牲这个大鼠，看它的脑组织及血管。 大教授亲自操刀，大鼠背部朝下仰放，从心脏到颈部剪开，小心剪开肌肉，显露主动脉及颈动脉(cca). 在颈动脉交叉处小心理开，下面动脉(ica)通向脑，上面eca通向脸部。因大鼠咀嚼肌肉发达，所以eca强健。 把大鼠翻转过来，剪开皮毛，再剪开肌肉，显露脊柱。沿脊柱用镊子一点点剪断头骨，直至整个大脑显现。这时未见动脉，小心翻转，即见细小椎动脉，及美丽的willis环。 从肉眼即可见通畅动脉比阻断动脉粗。取va, cca, 肾动脉等进一步取样做组织，基因分析。 Julian动作娴熟，轻车熟路，理论，实践相结合，目的只有一个：我们要验证一个重要的假说。

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物质·精神

sheep021 2010-12-6 13:07

揭秘美国疯狂科学家 研制百种药类曾推广摇头丸 2010年11月28日 08:34:12 　来源： 新京报 好像见到的所有的一切都来自一个白色固体，但记忆又不可能储存在那个白色固体中，整个宇宙都存在于大脑和精神之中，我们可以选择不去找它，可以选择无视它的存在，但它的确就在我们里面，而化学物可以让我们接触到它们。 　　舒尔金对致幻药物的兴趣爆发了。他沉迷于制造这些东西，像一片富饶，未开发的土地，我不得不去开耕。 本博评论 通过物质控制物质（包括精神），是现代科学的研究课题 通过精神控制精神（包括物质），则是古代巫学的主要内容 将物质和精神融为一体，互根互生，圆融汇通，则是古中医学的研究内容 结论： 精神与物质，本来就是一而二，二而一的问题。不可混为一谈，亦不可截然分割。

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人算不如天算 之 电脑中的微型大脑

songshuhui 2010-11-25 21:31

方弦 发表于 2010-11-25 05:20 你的大脑有多强大，你知道吗？ 看看这幅图，它是由两幅图像交替而制成的gif动画，是不是很有立体感？不需要多少思考，大多数人一瞄就能说出壁炉上各种器皿的位置或者木柴的大概纹理（伴随着晕眩的副作用）。但如果要通过计算机来建立立体模型的话，要先通过轮廓提取之类的方法找出两幅图像之间的对应点，然后计算相机的位置，最后才能用几何的方法将立体模型建造出来，这个过程涉及不少复杂的矩阵计算。但人脑似乎用某种奇异的方法，不费吹灰之力就完成了同样的任务。 不仅是人脑，似乎简单得多的动物，它们的脑在某些方面也有出众的表现。澳大利亚的一组研究人员就花了相当时间对苍蝇脑的视觉部分进行了分析，将其中一些神经元的活动以方程的形式提炼出来，结果得到了一个图像运动检测算法，在很多情况下比目前的算法效果要更好，效率也更高，但算法的整体原理在很大程度上仍然是个谜。 那为什么脑，或者说由神经元构成的网络，会有这么神秘而强大的能力呢？ 研究大脑的学者恐怕会说：这个嘛，不太清楚。 对于大脑产生智能的具体机理，学界有很多不同的观点，但是在目前的研究水平上，不要说大脑的整体运作，就算是大脑的神经元之间的互动，也还藏有不少的谜团，所以，我们离揭示大脑能力的奥秘还差很远很远。要更进一步，还需要更精细的分析能力和更强大的计算能力。 但工程师有工程师的想法。他们相对而言不太关心具体的机理，更关注的是这东西是否管用。比如说从苍蝇脑里提取的算法，尽管研究人员既不明白每一步的意义，也不明白这个算法是如何一步一步演化形成的，但这不妨碍他们对这个神秘的算法的应用。据报道，已经有个别自动导航系统在使用这个算法了。 同样，对于大脑，工程师们想到的是：如果对神经元组成的网络进行适当的模拟，或许可以完成对于传统算法来说困难的任务。沿着这个思路，他们得到了人工神经网络，一类被广泛应用的人工智能算法。 简单的拼板 要模拟生物中的神经网络，那就要明白神经细胞之间通讯的大概原理。 神经细胞 神经元细胞的构造相当复杂，主要由细胞体、树突和轴突构成。细胞体负责各种后勤和调控工作，而树突和轴突的功能则是完成细胞之间的通讯。树突负责接收其它细胞的信号，而轴突负责把细胞的信号传给别的细胞。如果神经细胞接收到的信息满足一定的条件，它就会被激活，然后开始向其它细胞传递信号。具体的信号处理与传递过程相当复杂，甚至还涉及其他种类的细胞。 但是，对于工程师来说，这样的描述甚至仍然太复杂了。本着抽象和过度简化的原则，他们建立了神经细胞的一个非常简化的模型：人工神经元。 人工神经元 一个人工神经元可以分为三个部分。第一部分是输入，负责接收来自外部的信号；第二部分是信息处理，它将来自其它神经元的信号，按照信号的性质和重要性进行汇总后，再根据一定的条件判断是否发出信号，以及发出信号的强度；最后一部分是输出，将信号输出到外部，有可能是到别的神经元，也有可能直接作为神经网络的输出。 这是个相当简单的模型，真实的神经细胞运作的方式远远要更复杂。简单的模型好处在于编程和分析的难度都比较低。从实用性的角度来看，这要比实打实地模拟一个神经细胞更划算。 容易的拼图 接下来的工作，就是要将人工神经元拼起来，做成一个人工神经网络。这一步看起来不难，但到底怎么拼，要拼成什么样的结构，这仍然是个问题。 一个看起来明智的选择就是直接模拟大脑结构，也就是采用带有反馈的结构。这样一来更贴近大脑，二来也给充分利用了人工神经元之间的连接，有着更大的复杂性，看起来也更强大。 这是一个典型的科学家的选择，工程师们对此就可能不太同意。这种带有反馈的结构的确可能有更强大的性能，但它的复杂性也增加了编程和分析的难度。在性价比的考量下，对工程师而言，以下的结构（被称为前馈结构）可能更适合。 多层前馈神经网络结构 这样的结构，是由几层人工神经元搭起来的。第一层神经元接受输入，最后一层神经元输出结果，而中间的每一层神经元，只能接受上面一层神经元的信号，然后将处理过的信号输出到下一层的神经元。因为这样的层状结构中不会存在信号的反馈，所以这种结构就被称为多层前馈结构了。 选择这种前馈结构的原因，自然是因为结构简单，但另一方面，它的性能是否足够强大呢？答案是肯定的。从数学上可以证明，在适当的条件下，这种前馈结构的人工神经网络，只要规模足够大，就可以对任意的连续函数进行足够好的近似。这个能力就足以（在近似的意义上）解决现实中的绝大部分问题了。 当然，也有研究人员在对其它结构进行研究，也得到了一些不错的结果。但在目前来看，简单有效的前馈结构在应用中仍然是非常热门的。 牵引的连接 即使选择好了结构，工作还远远没有完成。我们仍然需要确定对于整个网络至关重要的一些参数。方才提到，人工神经元会对外部传来的信号按照性质和重要性进行汇总，然后决定发出多强烈的信号。在这里，如何进行信号的汇总，以及按照什么方法决定发出信号的强烈程度，都是需要确定的。 我们当然希望模拟真实的神经细胞，毕竟它是我们唯一能模仿的对象。然而，真实的神经细胞的有关机制实在过于复杂了，我们目前仍不能窥其全貌，而且在工程学上来说，完整模拟这样复杂的机制也不划算。于是，我们只能退而求其次，尝试用尽量简单的机制来完成任务。 面对汇总的问题，一个经常用到的解决办法就是加权求和。对于每一个神经元，我们可以对每个输入赋予一个权重，汇总时，将每个输入的信号强度乘以相应的权重，然后求和。最后得到的结果，可以看成是输入的汇总。 接下来是决定发出多强烈的信号。对神经细胞发出信号的具体机制，我们仍不十分了解，但我们总可以假定，神经细胞发出的信号是关于接收到的信号的一个函数。类比到人工神经元的话，我们可以认为，人工神经元发出的信号就是关于输入汇总的一个函数。在实际应用中，一类经常被用到的函数是sigmoid函数。这类函数便于计算和性能分析，而又有真实神经元非线性的性质。 那么，为什么我们不选择更简单的线性函数y=ax+b呢？一个原因是，如果我们这样做的话，由于系统的其它部分都是线性的，整个系统可以轻易简化为一个线性函数。这样的话，我们就丢失了好不容易通过结构和连接创造出来的复杂性了，而这样简单的系统也不能满足我们解决复杂问题的需要。 现在，万事俱备只欠东风。整个人工神经网络中，只剩下一类参数还没有确定，那就是神经元之间连接的权重，但这恰好也是最难解决的问题。 我们在前面曾经提到一个定理：对于任意一个函数，只要我们有一个足够大的前馈结构的神经网络，我们都可以以任意精度来近似这个函数。这种对于任意函数的适应性，正是来源于我们可以自由选取人工神经元之间连接权重的这个能力。也就是说，对于不同的问题，我们需要选择不同的权重组合，而这个权重组合的计算方法，并不是显而易见的。 这个问题，对于自然中的神经网络也就是各种生物的脑也是存在的。那么，自然是怎么解决这个问题的吗？ 答案就是：通过学习。 点睛的一笔 我们的人工神经网络，在很多方面都跟一只刚出生的小狗很相似：虽然蕴含着巨大的潜力，但一开始什么也不能做。既然我们可以训练小狗完成各种任务，那么，我们能不能想到一个办法，通过训练来确定人工神经网络的权重，从而教会它那些我们需要它完成的任务呢？ 回想一下我们是怎么训练小狗坐下的。一开始我们下坐下的命令的时候，小狗通常会不知所措，因为它也不明白人类的语言。但偶尔它也会坐下来，这时候我们就会给它点好吃的或者摸摸头作为奖励。久而久之，这种服从命令的行为就会被逐渐强化，最后，小狗听到坐下的命令就会乖乖地坐下来。 对人工神经网络的训练，与训练小狗的方法其实相差不远：让它面对各种可能的情况，然后根据它做出的判断正确与否，适当地调整人工神经元之间的权重。比如说，在判断正确时，我们可以适当强化相关的人工神经元之间的连接，而在判断错误时则弱化之。在经过大量的重复训练之后，我们可以期望得到的人工神经网络能足够好地完成我们给与的任务。 但这也引入了另一个问题：如何根据人工神经网络输出的结果去调整权重？对于一般结构的神经网络来说，方法并不是显而易见的。幸好，对于我们考虑的多层前馈结构来说，我们有一个相对简单的权重调节方法，叫反向传递法（back-propagation）。这种方法的实质就是找到对判断有影响的连接，然后适当修改它们的权值。这也是我们在应用中更青睐多层前馈结构的一个原因。 到这里，大部分技术上的问题都已经解决了。对于我们选取的多层前馈网络，要训练它完成某项任务，我们先收集各种可能的情况以及应该作出的判断，然后根据这些数据利用反向传递法对人工神经网络进行大量的训练，直到它的表现足够好为止。这样得到的人工神经网络， 在理论上 应该就能足够好地完成任务了。 在这个过程中，仍有一些细节是需要注意的。 训练开始时，我们先给人工神经网络赋予随机的权重，避免手动选择权重所可能导致的偏差。这样的话，最后得到的人工神经网络的表现就仅仅依赖于我们用于训练的数据了。 如果训练使用的数据不够全面的话，训练出来的人工神经网络的可靠性也会降低。试想一下，如果一位厨师学徒，每天不停在练的都是粤菜，某天忽然让他做个酱骨架，那可能就做得淡而无味了。人工神经网络也是一样，要想它更好地应对各种情况的话，训练时就要让它见识更多不同的数据。 上面说到的学习方法，术语叫有监督学习，顾名思义就是在已经知道正确答案的情况下进行训练。实际上对于人工神经网络来说，别的学习模式（如无监督学习、强化学习）也是可以应用的，不同的学习方法可以解决不同领域的任务。 最后一点，人工神经网络并不是万能的。跟我们一样，它有时也会犯错。用人工神经网络解决某个问题，实际上就是将这个问题表达成某种统计的形式来简化解答，而在这个过程中不免会丢失原来问题的信息，使得解答并非总是准确。不过想到作为万物之灵的人类也经常犯错，人工神经网络的这点问题还是可以理解的。 美妙的画卷 但工程师并不满足于理论上的结果，他们是实践主义者，仅仅是理论上的可行性并不能成为他们接受一项新技术的理由。打个比方，理论上来说，每条河都有个源头，而要找到这个源头，只要溯河而上就可以了。殊不知当年为了探寻尼罗河的源头，有多少勇者败给了沿途的险恶环境而客死异乡。理论可以指出一条路，但这条路具体是好是坏，还是要脚踏实地走一走才知道。 幸而人工神经网络不负众望，在许多领域都有不俗的表现，如医学诊断、图像识别等。人工神经网络的灵活性，是传统的计算机程序所难以比拟的。在一些需要一定灵活性的领域中，当传统的计算机程序难以解决问题时，人工神经网络就能派上用场了。 然而，相比起自然中的神经网络，人工神经网络仍然不足挂齿。无论是在结构还是在运作方式上，人工神经网络都只是动物神经系统的一个极端简化的版本，在适应性和复杂度上远远逊色于原版。但最重要的区别是规模，大自然可以将数百亿计的神经元轻易安排在我们头骨以下那几立方分米的空间中，而我们想要模拟这些神经元，就必须动用最强的超级计算机，而且还需要很长的时间才能得到一些模糊的结果。 另一个重要的区别在于学习。我们的大脑可以轻易学习各种复杂的技能，还能根据以往的经验举一反三，但对于如此高效的学习过程，科学家仍然不清楚它的具体机理，甚至不清楚它是怎么发生的。可以想象，假以时日，当科学家们看清楚大脑的各种机理之后，会给工程师们指引一条改进人工神经网络的道路。 但道路的尽头，仍然是手执数十亿年时间优势的自然。在如此漫长的时光中，即使只有试错法，自然的创造仍然是无可比拟地美丽和强大。作为造物的我们，对自然各种创造的伟大和美妙之处的理解，才刚刚开始。 人算不如天算 系列

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[转载]功能核磁共振首次揭示女性性高潮之谜

andrologist 2010-11-16 00:19

据英国《星期日泰晤士报》报道说，科学家们通过扫描女性性高潮时的脑部变化照片发现，女性性高潮过程涉及逾30个不同脑区，而且在达到高潮的每一阶段，脑部活动都会不同程度增加，不但影响脑内的回馈线路，负责理性思维的脑区也会受影响。女性的性高潮要比男性更加持久更加深入，这给神经系统带来了巨大的负荷，这种过度负荷同样也会使女性的痛楚感觉暂时纾减。 美国新泽西州罗格斯大学脑神经科的Barry Komisaruk教授及其研究小组利用计算机扫描，首次拍摄到女性在进入和达到性高潮时的脑部活动情况。研究中，8名女性躺进功能核磁共振成像扫描仪(fMRI)内，盖上毛毯自慰，仪器每隔两秒就拍下一张脑扫描照。大部分人能在5分钟内达到高潮，一些人则需时20分钟。 参加者以举手示意达到高潮，结果发现，部分女性在一个时间段内多次举手，而且仅相隔数秒，反映女性性高潮时间较长，而且会连续经历多次。女性性高潮大多维持10至15秒，而男性性高潮大概只能持续6秒钟左右。 研究人员下一步计划对男性进行同类的脑部扫描，以研究女性性高潮是否比男性更持久和更深入。 女性受试者躺进功能核磁共振成像扫描仪(fMRI)内，以手示意达到性高潮 Barry Komisaruk教授在仪器前记录脑部扫描影像 性兴奋开始至高潮过程中脑部功能活性变化 （ 来源： 环球网 ） 【博主评论】 众所周知，人类的性功能几乎都或多或少与大脑的神经系统有关，男人在情绪低落的时候，性欲也低下，勃起、射精功能也下降；反之，女性亦然。 美国神经科专家丹尼尔阿门曾经说过：性和爱都源于大脑。在他看来，大脑就是性爱的总司令：我们感受到性爱激情，是因为大脑中特定的神经化学体系，让我们产生了这些情感。大脑中的爱情和性念头是如何产生的？又如何在我们脑中徘徊的呢？ 近几年，有关性功能在大脑中的功能定位研究方兴未艾，很多学者开始密切关注这一神秘的研究领域。但由于缺乏有效直观的研究手段，进展尤为缓慢。随着功能核磁共振成像技术（fMRI）的出现，为这一领域的研究打开了方便之门，通过该项技术，我们可以实时观察人类性活动中大脑功能区域的活动变化，从而了解性反应在大脑中的准确定位，换句话说，就是让我们能够分辨出大脑中哪些区域控制高潮，哪些区域控制勃起，哪些区域控制射精。。。 研究这些东西意义何在呢？意义在于，只要我们了解了性功能在大脑中的准确定位，我们就可以对这些功能区域进行细致的研究，寻找大脑控制性活动的内在机理，然后选择合适的调节手段，来调节大脑对性功能的控制，并最终用于性功能障碍的治疗。 男性大脑的大体功能定位 女性大脑的大体功能定位 【参考文献】 Secrets of the Female Orgasm Rutgers lab studies female orgasm through brain imaging Female orgasm 'overwhelms' Revealed: What goes on in a woman's brain when she has an orgasm 【原文】 What women think during an orgasm Sneak-a-peek inside a woman's brain while she is having orgasm would now be possible, thanks to a scan developed by American scientists. Rutgers University researchers have discovered that sexual arousal numbs the female nervous system to such an extent that she doesn't feel as much pain-only pleasure. Orgasm affects up to 30 different parts of the brain including those responsible for emotion, touch, joy, satisfaction and memory, found researchers. The researchers asked eight women to stimulate themselves while lying under a blanket inside a Magnetic Resonance Imaging (MRI) scanner, a tunnel-like machine often used to detect brain tumours. Most women took less than five minutes to reach an orgasm although some took as long as 20. During that time, the MRI scanner took images of their brain every two seconds to show which parts became active during the orgasm. The scientists found that two minutes before the orgasm, the brain's reward centres become active, the areas usually activated when eating food and drink. Immediately before they reached the peak, other areas of the brain became affected such as the sensory cortex, which receives ''touch'' messages from parts of the body and the thalamus, which relays signals to other parts of the body. Once the orgasm has started other parts of the brain are activated such as those responsible for emotion. The final part of the brain to be activated is the hypothalamus, the ''control'' part of the brain, which regulates temperature, hunger, thirst and tiredness. At the same time another area responsible for pleasure is activated - the nucleus accumbens - as well as the caudate nucleus, which is responsible for memory. In women, orgasm produces a very extensive response across the brain and body, the Daily Mail quoted Barry Komisaruk of Rutgers University as saying. Some women raised their hands several times each session, often just a few seconds apart. So the evidence is that women tend to have longer orgasms and can experience several in rapid succession, said Komisaruk. A woman's orgasm last an average of 10-15 seconds, whilst a man's is thought to last for just six seconds.

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松鼠网里有个论坛，讨论些有意思的课题

liwei999 2010-11-5 07:36

松鼠网里有个论坛，讨论些有意思的课题。 (1691 bytes) Posted by: mirror Date: November 04, 2010 01:20PM 比如这样的话题：大脑的功率究竟如何？大脑功率和大脑重量是否成正比？大脑的功率真的是恒定不变的吗？ 这类问题大学毕业就应该可以给出答案来了。这些都不是什么问题，随便与CPU比较一下就可以知道答案了。难在如何检测大脑的功率。能量守恒都知道，那么测量进出口血液的氧含量能否想到呢？想到了，就可以测出来了。 煮和蒸，哪个更省？也是个问题。大约是说省燃料吧。问题在于如何设定边界条件＝要加热对象的量的多少。这也是工科设计中有意思的地方。有目的，手段可以选择。如何作最佳呢？也许微波炉最好呢。 汽油掉到有水的地面上怎么是五颜六色的？有说折射的，有说散射的，有说干涉的，有说反射的。最合适的说法应该是色散。混合的色被分散开了，所以就可以看见了。其它的说法都是说明色散原理的。 用筷子搅拌一杯热水能否使热水的冷却速度加快？为什么？当然是能了。为什么是因为有工科的存在。 关于风吹灭蜡烛的原因是什么？好象是常识，但能说好不容易。可以参照法拉第的解说，就可以领教什么叫做科学了。 如何证（说）明三角形比其他形状的稳定性？这也是个好题目。如何能说在点子上是一个训练。这里面没有什么文科理科的区别。因此文科生们也不必没有底气。 直条磁铁截成两段，断面处是相斥还是相吸？这个问题也蛮有趣。相斥是结论，问题在于如何说明。能说圆满的人不多。 如何测量冰箱的容积？也是个好题目。虽然能回答得体的人不多，但是这类事情重在参与。维持新鲜感是最重要的。利用理性气体方程，测个体积还是很容易的。 人傻也可以很可爱。做人能做到可爱的份上就是个境界了。如果松鼠这样的团体要坚持下去，问题的讨论的分类是必不可少的。今天的科学参加、参与就是理解了。单纯的参加不过是热闹。热闹之后还需要留些什么。讨论的分类就是题目。比如测量冰箱的容积的讨论中都有什么样的思考？这样的分类之后，再傻的想法也就不觉得傻了。因为那也是一类思考方式。 家里有半大不小孩子的人，不妨从这些题目中找出几个来，与孩子们共同思考。 就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,71064,71064#msg-71064

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用意念发微博

songshuhui 2010-10-29 16:54

安婆婆 发表于 2010-10-29 15:46 2009年的愚人节，在著名的微博客网站twitter上，一个叫做uwbci的ID发了一条很短的讯息：USING EEG TO SEND TWEET。翻译过来就是使用脑电图来发送微博。很不起眼，甚至有点不完整，但这个句子的出现却是意义非凡。它意味着发送这条简讯的人并没有使用他的手指，而是全凭着脑子想，就把一句话送到了互联网上让大家都看到。玄乎吗？呵呵，可这真不是愚人节的玩笑。 这个网名叫uwbci的小伙子是美国威斯康辛大学的一个博士生，专业是研究大脑和计算机的接口。接口的意思，就是一个转换渠道，把大脑的活动探测出来并转换成计算机能够处理的信息。这是一项很新的技术，顾名思义，可以通俗地理解成读脑。这同时也是综合性很高的一个交叉学科，因为无论是对大脑活动的探测，还是用计算机来进行数据分析，背后的原理都艰深复杂，需要各个领域的杰出智慧进行通力合作。 脑电波本身算不上很神秘的东西。上上个世纪，人们就知道大脑中的神经元是会放电的。这些电和爱迪生用来点灯的电从物理学上看并没有本质区别，但是用处却大 相径庭。平日里发电厂制造的是一种能源，我们用它来做饭、洗衣、听歌、打游戏，大夏天的把温度降低。可是大自然在我们脑子里铺设的神经元电网，却不是为了提供能量靠电池翻跟头的那是限量版变形金刚。我们脑中的电流是用来传递信息的，脑电波就是不同大脑区域进行对话的语言。电信号从一个神经元流向另一个神经元，千变万化却又有章可循；神经元和神经元之间还经常合作，激发出电流同步震荡。从单个神经元的对话，到神经元小团体的协调，再到大片的脑区活动，个中机制和细节，组成了一片最美的科学迷雾。我们的各种感觉：看见的、听见的、触到的，都转换成电信号的形式被大脑所理解、分析，然后再生成指挥我们运动的电信号，让我们的机体对外界做出反应。听懂大脑的语言，就懂了灵魂的秘密。 于是研究大脑就是一组非常有挑战性的解码游戏，不想赢的科学家不是好科学家。在近百年的历程中，人们靠着杰出的智慧和想象力设计了各种 实验，一点一点地摸索挖掘。早期被拿来开刀的是猴子，从它们身上人类学到了感官系统运作的许多基本原理。后来技术发展了，可以在人类的头皮上布置灵敏的电极，用无伤害的方法捕捉传到头皮表面的信号。更晚一些出现了磁共振这 个时髦玩意儿，不用开颅就可以定位活跃的脑区。时至今日，人们已经可以利用电场和磁场来准确追踪神经活动在时空上的变化。这样我们就能对高级的意识活动， 比如记忆、情感、注意力以及数学能力等等进行探索。那我们快掌握大脑的编码方式了么？坦白从宽，与其说当下的各种测量方法有助于解开谜底，倒不如说它们更好地帮助我们理解 了谜面儿，这是通向谜底的第一步。密码的相貌日渐清晰，啼竹琴音已然奏响，只可惜俞伯牙还在路上。 而工程师们早就坐不住了，跳出来 说，缺了俞伯牙咱就不开演唱会了吗？呵呵这，就是工程师的可爱之处。和穷究为什么的科学家不同，他们更关心的是怎么样。在这场解码大战中，有 人敏锐地嗅到了人脑控制电脑的可行性方案。其中的逻辑是简单又直白：某个现象若高度重复就成为一条规律，应用这些规律就能实现很多发明，即使背后的原因不 明。这就像是我扔一万对铁球，它们全都同时落地，那么第一万零一对铁球也很有可能同时落地。虽然我不知道它们为什么同时落地，但实验显示这是一条可高度重 复的自然规律。那么下次看见别人扔铁球，我就敢朝他大喊，它们肯定同时落地！ 遵循着这个逻辑，一些能够进行信号整理比对的脑机接口出现了。早期的时候人们尝试在一些脑部创伤的病人体内植入电极，然后在电极上连接电子芯片。首先让病人努力的想一件具体的任务，比如让屏幕上的小箭头移到特定的位置去。这时电极所处的脑区就会放电，放电的信号特征被记录下来，输送给电脑。电脑上的程序就指挥屏幕上的小箭头移到想要的位置。 在进行了上述的训练之后，电脑中保留了病人的脑电记录。在平时的生活中，病人可以想各种各样的事情，但那些电信号和电脑记录的都不匹配，所以电脑不会做出任何反应。而一旦病人想要移动屏幕上的小箭头了，就出现了匹配的信号，电脑就被激活，指挥小箭头开始移动。 电极上连接的芯片使这一过程更加智能化。它可以对信号进行一定的分析，同时经过与病人配合训练，使分析的准确度达到一定水准，就能够识别病人的意图。这一类电极加芯片的界面通常放置在大脑运动皮层上面，使得脊髓或脑干受损的病人能够直接向芯片发出运动指令，指挥外接的机器臂或者轮椅完成任务。 到了电脑的计算能力大幅提高的今天，非植入性的脑机接口也开始蓬勃发展。开头提到的威尔森用来发微博的脑电图就是其中一种。这一类界面不需要往大脑内部插电极，是完全无创伤型的，在普通人身上也可以使用。它的原理是根据在人头皮附近探测到的电场或磁场的变化来对人的大脑活动进行整体判断。这种判断也是通过信号匹配来进行的，但不像芯片类接口那么直接。它是先采集了各个探头的数据，然后把它们整合，经过抽象的数学处理提取出有意义的部分。计算机用来比对的，就是抽象之后的这部分数据。这对数据的分析量要求更高一些。这么说吧，脑电图一秒钟内记录的数据量以兆字节来计算，而一部电影DVD也就700兆左右。就是说，两小时电影的数据量只够脑电图来记录上700秒的那才够发几条微博啊？ 没关系，要不怎么说脑机界面靠的是交叉学科的威力呢。脑科学家遇到的瓶颈，计算机人士负责解决。威尔森在他的微博上也介绍了他们在使用的最新计算设备图形处理器(GPU)。这是个时髦玩意儿，平时人们最常听见的电脑里边管计算的部件叫做CPU，中央处理器。而GPU的前身是管图像显示的，俗称显卡的部件。近年有公司前瞻性地看到了GPU具有的计算潜能，投资开发出可以编程的显卡，并把它和CPU关联起来，成为了一种特殊的GPU计算模式。利用这种模式，威尔森他们得以高效率大规模地分析头皮表面各个位置传来的数据，使大脑和电脑的实时互动成为可能。 脑机接口最早和最直接的受益者当属那些失去了运动能力的病人。脑干中风、肌肉萎缩性侧面硬化病(ALS，就是霍金得的那种病)等等，都有可能导致患者丧失一切和外界交流的能力。话不能说，身体不能动，但脑子却还是清醒得可怕。就算是为了拯救一个被封锁的灵魂，脑机接口的研究也是值得的。 好在事实并非全都那么沉重。已经有公司开发出了基于非植入式脑机接口的游戏，在脑门上绑一条带子，你就可以控制桌上的小球来回滚动，还可以和同伴展开意念大战。此外也有研究小组邀请小学低年级的同学走进磁共振实验室，利用脑机接口来帮助那些静不下来的孩子学习集中注意力。老师们应该对这个项目举双手支持吧！至于要到哪天，屏幕前的你才能像威尔森那样用意念来上网，我相信不会太久。如果要加上一个期限，我希望是十年，好不好啊？ 已刊载于《环球》

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解析“我思故我在”

热度 1 zcgweb 2010-10-12 13:55

思考是大脑的食物！所以：我思故我在。 没有思考、不进行思考的大脑就等于缺乏食物，将会营养不良。 至于是上班时思考还是下班时思考，都无所谓。也许更加重要的是，类似于“盗梦空间”中在梦中的思考，甚至第N个深梦层次的思考。 不过有趣的是，“梦”能自己“思考”吗？“梦”能“知道”自己“在思考”吗？ CZ@2010.10.1213:51:57

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可用人脑类IP地址现象判断IPV6的优劣----人脑中的互联网之三

liufeng 2010-10-8 14:29

前言：本文内容除了最后两段，其他部分将作为学术论文互联网与神经学的交叉对比研究的一部分正式发表,论文重点探讨了人脑中类搜索引擎，类维基百科，类ip地址，类路由系统等方面的功能问题。 作者： 刘锋 目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4)，发展至今已经使用了30多年。 IPv4的地址位数为32位，也就是可以为连接到Internet上的设备提供2^32-1个地址。 随着互联网的蓬勃发展，IP位址的需求量愈来愈大，使得IP位址的发放愈趋严格。 IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度，可以为互联网中的设备提供2^128-1个地址 。 检验在人脑中是否存在类ipv4/ipv6的应用，这个地址编码系统究竟是存在于神经元层面，或者人脑中的记忆信息层面，这是一个深入涉及神经生理学的实验设计，已经超出了本文作者的知识范围，但是本文作者提供了ipv4/ipv6的设计原理，希望能作为神经生理学家设计相关实验的参考，需要回答的有两个问题第一，在人脑的哪个结构层面会出现类ipv4/ipv6应用。第二，互联网的地址编码系统正在经历从ipv4/向ipv6进化的阶段，那么在生物大脑进化的过程中，是否也出现过类似的地址编码扩充现象。 如果最终神经生理学科学家发现人类大脑存在类似ip地址的机制，那么互联网从ipv4/向ipv6过渡的方式很可能被证明是非最优和高成本的方式，因为人脑类iP地址的扩充一定是平滑扩充，而非像ipv4/到ipv6那样困难的升级过程。 中国电信科研人员汪涛提的通播网理论和超级IP协议为来可能被证明更符合大脑互联网自然进化的机制，他的基本思想是在原有的iPv4基础上增加地址编码。这符合自然进化中平滑过渡的要求。

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人脑中存在维基百科的实验设计-人脑中的互联网之二

liufeng 2010-10-5 18:06

前言：本文内容将作为学术论文互联网与神经学的交叉对比研究的一部分正式发表,论文重点探讨了人脑中类搜索引擎，类维基百科，类ip地址，类路由系统等方面的功能问题。 作者 刘锋 维基百科是一个自由、免费、内容开放的互联网百科全书协作计划，参与者来自世界各地。这个站点使用Wiki，任何人都可以编辑维基百科中的任何文章及条目。从技术的角度看维基百科起源于1983年诞生的电子公告牌功能，传统上在BBS中，只有文章的发布者或管理员能够修改文章内容，维基百科对这一功能进行了创新，它允许每一个访问者（或者必须是维基百科的注册用户）可以对一个词条的内容进行修改，无论这个词条的内容是谁创建和发布的。 维基百科应用的工作原理和工作流程是这样的，用户A创建词条abc，并撰写abc的解释和说明文字，形成版本1。用户B看到词条abc和它的说明文字，认为解释不完整或者有错误，于是用户B在用户A文字的基础上进行修改，形成版本2。，不断有用户进行修改，abc的版本号不断增加。在修改的过程中，如果一个用户发现最新的版本整体质量不如前面的版本，则他可以将前面的版本置为最新版本。虽然有国界，信仰，情绪，知识范围的不同，会产生修改意见的争执。但总体上看，维基百科的工作流程还是会使各词条的说明质量不断提高。 根据维基百科的工作原理，我们可以在神经心理学层面设计如下实验。参与实验者A和志愿者B最初共同处于一个实验房间内，要求参与实验者A观察志愿者B衣服的颜色，然后志愿者B离开房间，实验者A纪录B的衣服颜色，B更换不同颜色服装进入实验室，重复上述过程5次，在五次试验结束后，收回A填写的纪录表，更换同样内容的新表，请A回忆B从第一次到最后一次穿着颜色并按顺序重新纪录(表3）。 表3 人脑中类维基百科应用试验记录表 次数 志愿者B衣服的颜色 备注 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 如果参与者A能够完成上述过程并正确纪录B不断更新的颜色，则说明A根据一个物体的变化，不断更新该物体属性的说明和纪录，并保留原有属性的纪录，而这恰恰是维基百科的运行原理。通过对大量人员的测试，如果95%（色盲导致的错误除外）的试验者能够完成实验，则说明人脑大脑存在类维基百科的应用是成立的。 互联网进化论更多内容请看 http://www.intevl.com

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如何找到你大脑中的搜索引擎-人脑中的互联网系列之一

liufeng 2010-9-29 17:08

前言，本文作为论文互联网与神经学的交叉对比研究内容的一部分即将正式发表 作者 刘锋 我们曾经在论文互联网虚拟大脑的结构和功能 中提出5个人脑中类互联网应用，连同本文新提出的6个新互联网应用，形成11个互联网虚拟大脑与人脑结构的对比应用，（表1）。 表 1 互联网与人脑功能结构对比表 互联网的结构 人脑的结构 SNS 类SNS应用 电子商务 类电子商务应用 twitter 类twitter 威客（witkey） 类威客（witkey） 博客应用 类博客应用 维基百科应用 类维基百科应用 互联网的地址 人脑的地址编码系统 编码系统 （ipv4,ipv6） 互联网的搜索引擎 人脑的搜索引擎 （google，百度） 互联网网络的路由协议 人脑的路由协议 （Tcp,rip,bgp） 互联网的信用体系 人脑的信用体系 互联网的信息筛选， 人脑的信息筛选，整理和推荐机制 整理和推荐机制 对于上述对比象，我们认为应该从神经心理学和神经生理学等层面进行研究，一方面提炼和总结互联网相关应用的运行特征，以此为启发和索引，设计神经心理学和神经生理学实验，在人脑或其他生物大脑中寻找对应结构,本文将从4各方面对人脑中类互联网应用进行阐述。 如何寻找人脑中的搜索引擎应用 搜索引擎(search engine)是指根据一定的策略、运用特定的计算机程序搜集互联网上的信息，在对信息进行组织和处理后，并将处理后的信息显示给用户，是为用户提供检索服务的系统。目前互联网使用最为广泛的是Google（英文）和baidu(中文)。主要工作原理有三个环节。第一，每个独立的搜索引擎都有自己的网页抓取程序（spider）。Spider顺着网页中的超链接，连续地抓取网页。由于互联网中超链接的应用很普遍，理论上，从一定范围的网页出发，就能搜集到绝大多数的网页。第二，搜索引擎抓到网页后，还要做大量的预处理工作，才能提供检索服务。其中，最重要的就是提取关键词，建立索引文件。第三，用户输入关键词进行检索，搜索引擎从索引数据库中找到匹配该关键词的网页。 根据搜索引擎的工作原理，我们可以设计如下神经心理学层面的实验。第一．准备10张志愿者照片，实验参与者逐次查看照片。第二．实验者处于实验房间内静默思考。第三，分别让在10张照片内的一名志愿者和不在10张照片内的一名志愿者进入实验房间，让实验参与者辨认是否是10张照片出现过的人。实验参与者填写表格如下（表2）： 表 2 人脑类搜索引擎试验记录表 照片 是否出现 备注 A志愿者照片 B志愿者照片 C志愿者照片 D志愿者照片 E志愿者照片 F志愿者照片 G志愿者照片 H志愿者照片 I志愿者照片 如果试验参与者能够直接辨识或通过重复上述过程辨识志愿者是否为照片中出现的人，则说明该实验者大脑中存在扫描信息，索引信息，检索信息的类搜索引擎功能，当试验者数目不断增加，而完成上述功能的试验者比例超过95%，则可以证明人脑中存在类搜索引擎功能。

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在大脑里“开中药铺”——告诉青年学子一个小贴士

sqdai 2010-9-25 05:41

经常听到年青朋友在聊天时说，学过的东西记不住。我这里告诉大家一个自己琢磨出来的小贴士在大脑里开中药铺。 记得我念初二时，发现要学、要记的东西越来越多，而大脑的容量有限，即使不死记硬背，采用了理解记忆法，依然存在学后忘记的问题。有一天，我路过一家中药铺，只见营业员对着药方，飞快地打开一格格小抽屉，抓出一味味中药，准确无误地配成一帖帖药。马上联想起来，我何不也在大脑里开个中药铺？也就是说，在大脑里配置好一格格小抽屉，把各种有用的知识分门别类地装进去，什么时候要用了（要配药了），就一样样拿出来，这样就容易记住新知识了，用起来也方便。 说干就干，我每天上完课，回到家里，就闭目养神，想想老师今天教了我什么？自己看书学到了什么？具体知识（如定理、公式、词汇、美文等）、方法、诀窍等等，按类别一一装进大脑里的各个小抽屉里。因此，记忆效率大大提高，学习效果显著变好了。 人再长大一些，要学的知识更多了（碰上了信息爆炸时代），成长的烦恼也多起来；成家之后，柴米油盐之类的琐事更日见增多。我又发明了一种局部格式化的办法，也就是说，把留存的知识中的芜杂部分过滤掉，把日常产生的气恼忘记掉，把生活琐事格式化掉。有时，就干脆告诉我 家李 老师，这些琐事你帮我记住（她也乐此不疲，记得特牢），我就不记了；有时，还让电脑、手机、笔记本等帮我记住琐事，把头脑里的空间留给有用的知识，效果不错。 大脑里开了中药铺，我的大脑的思维空间纯净多了，条理化多了，记忆效率提高多了。不过，有时也有缺点，半生不熟的朋友的脸庞特征，也成了我的格式化对象（遭过滤的内容），因此经常陷入窘境，目前努力在改，已在头脑里另设了个小抽屉，但效果还不理想。 在大脑里开中药铺的办法很多。一是经常思索，整理所见所闻、所思所想；二是经常用笔记记录整理所学所问、所虑所得（就像 林家翘 先生那样记笔记）；三是经常使用、整理大脑中药铺里的小抽屉，把有用的知识反复炒（例如，把学到的知识经常讲述出来，与朋友交流），把里面的垃圾清理掉。如此等等。 青年朋友们，如果你们认为我讲的有点道理，就不妨试试。 写于 2009 年 3 月 6 日晨 http://blog.lehu.shu.edu.cn/sqdai/A60016.html

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人脑比电脑到底强在哪里？

fouyang 2010-9-23 10:44

自从上世纪中期电子计算机问世以来，电脑能不能代替人脑就是个热门话题。半个多世纪以来，电脑的能力日新月异，不仅在计算，信息储存等工作远远超过了人脑，甚至在国际象棋上也首次打败了人类顶尖高手。那么电脑能不能全面赶上人脑的功能呢？ 当然，比起人脑中神经元的数目，电脑还是有差距。有人乐观地认为，在未来几十年中，电脑的运算和储存能力都会赶上人脑，而在功能上赶上人脑也就为期不远了。当然，也有另一派观点，认为无论电脑如何强大，都不可能代替人脑。这一派中有从哲学上找根据的（例如电脑不可能有灵魂或自由意识），也有从科学原理上论证的（例如说人脑包含有不可计算过程以及援引哥德尔不完全性定理）。从实用的角度说，更有意义的问题是：人脑在结构上有什么优越性？计算机能不能向人脑学习？虽然人脑和计算机有太多不同的地方。但是能不能找出一些共性，来比较这两者呢？ 二十几年前，神经网络曾经是个热门研究领域。从神经元的结构和机理出发，科学家提出了一个大大简化的网络模型。它的结构与数字计算机很不一样，但具备学习和模式识别的功能。人们曾经希望这个研究方向能大大提升计算机的能力，特别是在人工智能和认知方面。但是到现在，它只在一些特别的场合中被采用。 神经网络是从底层结构入手的。另一个途径是从最高层结构入手来了解大脑。《为什么选择本书？》（Why Choose This Book?: How We Make Decisions by Read Montague）就是这样一个尝试。本书的作者是研究神经科学的教授。这本书在《自然》杂志上两次被介绍【注一】。下面，我们就基于这本书，来看看人脑的评估和决策过程，也就是根据外界情况权衡各种行动选项，而选择合适的行为的能力。 一般人都认为人脑比计算机能力强大，是因为神经元的数目比目前计算机的元件数多。但是人脑其实有很多限制。它的功耗比计算机低得多，运算速度也很慢。但是由于它精巧的结构，它有很高的效率，所以在功能上比计算机强大得多。 其实人脑决策时，面对的是非常困难的问题。比如，在超级市场里选购牛奶。牛奶有低脂，全脂，味道，营养和价格都不同。每种可能还有不同牌子，不同大小的包装，不同的过期日期。。。与这个决策有关的信息还有家里各人的口味，日常用量，冰箱里的可用空间。。。要把这些信息都纳入考虑范围，最后得出最优的选择，即使强大如人脑，也是不能胜任的。但是另一方面，生活中也并不需要绝对最优的解。人脑的决策过程实际上是优化与效率的折衷。 计算机与人脑的一点重要不同，就是没有偏见，也就是完全用逻辑，理性的态度对待和处理数据，没有主观的预设立场。这一点是长处，因为它能做到真正客观的优化。但也是短处，因为无法利用经验来缩小搜寻空间。而人脑却是有偏见的。造成偏见的下意识，其实在思维过程中起着重大作用。在这里，我们不谈整个下意识，而只考察一个极其简单的机制：由多巴胺实现的奖赏引导机制。 所有优化问题，都有一个目标函数，也就是优化的对象。我们选择的行动能使目标函数的取值越大，这个行动就越好。这一点，人和计算机是一样的。但人脑的目标函数与计算机之不同，在于它不是精确定义的，而只代表一个总的方向和偏好。例如，在下棋时，我们选择一步时并不知道从此以后一直到赢的计划。但我们直观地觉得，这一步（以及可以预见的下几步）以后，我们能达到最佳的形势。而且，价值和目标是贯穿在人的决策过程的始终。每个选项和策略都有相关的价值。在评价不同选项而形成行动计划的运算中，相关的价值也同时被列入评估之中。 在最高层，人的基本目标是与生存有关的条件，如食物，安全，性等。这些目标可以说是通过进化过程设置的，相对固定的。那么这些目标是如何影响决策过程呢？多巴胺（Dopamine）在其中起了重要作用。多巴胺在大脑运作中有很多功能，其中的中脑多巴胺神经系统（Midbrain dopamine neurons）是关于基本目标的信使。当感知系统传来的信息表明这些基本目标得到了更好的满足（比如出现了新的食物），这个系统的活动就会增加，从而向全脑广播这个奖赏的信息。影响多巴胺的不仅是外界条件，也有大脑本身对于未来的估计。所以如果大脑在评估一个选项，而其预见的后果是改善生存条件，那么多巴胺也会给出奖赏，而使得这个选项的价值提高，也就是更容易被采纳。作为所有高层目标的通用信号，多巴胺也是各个不同目标之间权衡所使用的货币。 在这个最高层之下，前额叶（prefrontal cortex）和纹状体（Striatum）负责给出更具体的目标。这些次级目标不是固定的，而是随情况变化的。例如，在取得食物这个基本目标下，具体的目标可以是找到饭店或到厨房找零食。前额叶通过在多种选择之间的评估来设定最合适的目标，并保持这个目标一段时间，以便指导行动。它能预见目标的结果，从而与多巴胺神经细胞相互作用：它不但接受多巴胺的指导，也通过自增强的学习行动来调控多巴胺神经的行为。这种自学习非常复杂，可以包括对外界以至别人对行动的可能反应（同情），还有把实际行动的结果与其他假设情况的对比（后悔）。所以这些我们所熟悉的情绪，都可能是学习过程的一部分。 这两个决策系统都是或多或少在意识之外运作的。在它们的影响下，才有基于逻辑和理智的意识活动，根据周围情况来选择合适的行动方案。除此之外，有些与生俱来的感情也影响着决策。例如在人际关系中，信任，公平等常常得到超过理性的重视。而这些可能就是进化给我们的偏见礼物。影像实验表明，在大脑中，有些特定的部位主管这些感情因素。同时，这些偏见甚至会影响我们的感知系统，过滤外界输入的信息。 其实，以上说的这些不过是证实了长久以来人们对大脑决定过程的了解和猜测。然而现代神经科学通过功能核磁共振成像（fMRI）进一步确定了这些功能的具体部位，并了解到了更多的细节。虽然这对于了解大脑来说还只是管窥而已，但已经给我们了解自己的思想和行为提供了一些新的知识。 大脑的目标设定系统是在意识之外，影响着我们的决策过程。这个已经不是新闻了。但我们的意识还是有着反作用的。多巴胺神经系统的目标设定虽然由基因决定，但却是可以改变的。例如，食物的出现会引起奖赏信号。假如每次食物出现之前都有灯光闪动，那长久以后灯光闪动就会引起奖赏信号，而食物却不会了。也就是说，灯光代替了食物成为基本目标。而人的一些理念也能代替生存需求而成为主宰奖赏的基本目标。所谓洗脑，可能就是这个层次上起作用的。而人的一些心理疾病，根源也是在目标设定系统。 例如偏执的人，可能就是前额叶保持目标的能力太强，而使得目标不能及时被更新。 更有趣的是对于毒瘾的认识：毒品会触发多巴胺的释放，带来奖赏。通常，奖赏提示外界条件变好（更有利于生存）。这个提示是一次性的。除非条件又发生改变，奖赏就不会重复出现。但毒品不是这样。每次使用，都会导致新的奖赏信号，从而影响自学习过程，使得获得毒品这个目标在决策中的权重越来越大，也就使人在毒瘾中越陷越深。因为这个过程是在意识以外的，所以说靠意志能戒毒，或相信自己有足够定力不染上毒瘾，都是不现实的。避免毒瘾的唯一办法是远离毒品。 老年人常见的帕金森症，表面上看是运动系统失控的原因：病人手足颤抖，无法自主控制。但实际上病因是决策系统的问题：由于多巴胺的通路受阻，决策系统得不到指导而不能在众多选择中作出决定，而使得肢体行动限于瘫痪。【传统上已知 帕金森症与多巴胺有关，但认为是多巴胺缺陷直接影响运动中枢。这里的新说法不知有没有得到实验观察证实。】 对人脑了解的进展，也使得我们再次审视一个基本的哲学问题：人有自由意志吗？现在的回答应该是：有，但不完全。我们已经看到，人的决策从根本上是受着进化所产生的，有利于生存的基本目标所左右的。而人为的理念，通过一些途径也能取得基本目标的地位（有时我们称这种超出理性的超级理念为信仰或狂热）。所以我们的意志（决策能力）并不是完全自由的。另一方面，目标和奖赏并不代替决策。我们的理性，价值观，智慧，经验，还是能在目标和奖赏的影响下做出自己的决定。所以一般来说，我们还是需要为自己的行为负责。而且对于那些支配决策过程的超级理念，我们也不是绝对无法控制的。例如，理念这类目标会在自我学习过程中逐渐淡化，让位于生存所需的基本目标。所以我们常说时间是良药，许多非理性的偏执和情结会随着时间流逝而自然消失，我们只要不去加强它就行了。有一本书《注意力》就讲到用控制注意力来影响世界观，人际关系和思维模式的很多研究成果【注二】。所以，我们的脑子是可以驾驭的，只要我们了解了它的内在规律。 虽然《为什么选择本书？》得到了很多好评，但是我认为这本书还是有很多不足。从学术上说，最要命的是它没有清楚地区分已有的知识，要介绍的新研究和作者的推测。在这一点上，作者与其他人合作的一篇论文【注三】提供了更系统严格的介绍，特别是列出了很多未知答案的问题。从行文上说，本书结构比较涣散，作者在每章的引言和举例中花费太多笔墨而没有有效地引出主题。有人说应该把篇幅砍掉一半，我也深有同感。作者对谈论到的一些基本概念也没有定义清楚，甚至在不同的章节段落中似乎对同一个概念采用了不同的内涵。文字也比较拗口，常常一句话要读两遍以上才明白其语法结构和意思。这是作者的第一本书，所以也许编辑的责任更大些。我觉得读这本书不是一个享受，但是它可以作为进一步的搜寻和思考的起点。 这本书介绍的神经科学知识，对于我们了解大脑，了解自己很有意义。但作者的目的之一是要说我们的脑子是一个近乎完美的计算机。由于它的目标奖赏结构，它能比数字计算机远为高效地完成决策任务。然而我的感觉是：作者对于计算机科学并不十分了解。在我看来，大脑的目标，偏见，分层决策，自学习等功能，应该是现代计算机算法中已经采用的。也许具体算法上还有许多需要研究的地方（如自学习），但这方面计算机要模仿人脑的话，应该没有什么本质上的困难。 但是人脑和计算机的区别还不仅于此。比如，人的思考有一定的随机性。两个人之间两次下棋，会有不同的棋局。而两个计算机之间下棋，我猜想结果会是重复的。这种随机性不仅带来博弈上的优势（对手不能预测我的行为），更可能是人的创造力的基础（比如在不同概念之间找到新的联系）。所以，计算机要赶上人脑，不光是速度和内存或算法的问题，而是至少还需要几次革命才行。 注一：John P ODoherty, Nature Neuroscience, Vol. 10, No. 10, page 1225 (2007), Andy Clark, Nature, Vol. 445, No. 15, page 711 (2007) 注二：Rapt: Attention and the Focused Lifeby Winfred Gallagher, Penguin Press, 2009 注三：A. Rangel, C. Camerer and P. R. Montague, Nature Reviews Neuroscience, vol. 9, page 545 (2008)

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[转载]现代科学技术对人类大脑的影响 人类面临最大威胁

XUPEIYANG 2010-9-17 20:43

http://www.sina.com.cn 2010年09月17日07:26 新浪科技

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