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[转载]转两个在我BLOGSPOT上的博文
zuoxinian 2010-1-26 15:01
今天收到了科学网博客的审查通过确认邮件,想着写点东西,但是无奈纽约是凌晨2点,似乎脑子更接近于真正的休息空载状态,想了一下把在 blogspot 上的两个贴了过来。前些日子记下的一点东西,是偶尔得闲的纪录。一个是推荐给刚接触这个静息态脑研究领域的文献: The First Set of R-fMRI Papers for Newcomers Back to 2006, when I came to picking up my first postdoc training in Beijing Normal University, I read four papers about resting state fMRI (R-fMRI), which I strongly recommend to the new people coming to this field. Until now, they are still holding the dominant impacts on this field. They are: B. Biswal, F. Yetkin, V. Haughton and J. Hyde, Functional connectivity in the motor cortex of resting human brain using echo-planar MRI, Magn. Reson. Med. 34 (4) (1995), pp. 537541. M.E. Raichle, A.M. MacLeod, A.Z. Snyder, W.J. Powers, D.A. Gusnard, G.L. Shulman, A default mode of brain function, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98 (2001), pp. 676682. M.D. Greicius, B. Krasnow, A.L. Reiss and V. Menon, Functional connectivity in the resting brain: a network analysis of the default mode hypothesis, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100 (2003), pp. 253258. M.D. Fox, A.Z. Snyder, J.L. Vincent, M. Corbetta, D.C. Van Essen and M.E. Raichle, The human brain is intrinsically organized into dynamic, anticorrelated functional networks, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102 (2005), pp. 96739678. 另外一个是读了最近一个计算神经科学综述后记下的文字: A time to unify computational models on human brain coming: computational neuroscience Today is the first day of 2010. I closed reading an excellent review paper Computational and dynamic models in neuroimaging which was in press in NeuroImage. In this review, from a perspective of mathematical modeling, Dr. Friston summarized those efforts on modeling brain's function and biophysics, which have extensively enriched the neuroimaging data exploration. Of particular importance, computational neuroscience now is tending to unify the resting-state and stimulus-invoked brain, which is an extremely important transition of neuroimaging research to go beyond understanding the human brain whatever rest or task involved. We can predict, in the future (e.g., see 2010 :), that the mining schemes from computational neuroscience, machine leaning and game theory will become pretty strong for both brain mechanism and prediction. In practice, two things might attract researchers: to develop a unify measure on brain dynamic, which means that the relevant measures should intrinsically reflect the dynamical process in the brain. (e.g., using the parameters from DCM or neuro-massive models, which hopefully can be solved out as in an inverse problem frame); to apply these schemes in various applications including theory of mind, cognitive components and their interactions, clinical diagnosis, etc. 都是些匆匆的文字,如不幸读到,希望有点用。
个人分类: 生活点滴|3019 次阅读|0 个评论
Springer 2008年创刊的《化学感受感知》被SCI收录
wanyuehua 2009-12-1 06:28
2008年创刊的Chemosensory Perception《化学感受感知》,ISSN: 1936-5802,美国(SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013)出版,2009年入选 Web of Science的Science Citation Index Expanded,目前在SCI数据库可以检索到该期刊2008年的第1卷1-4期到2009年的第2卷1-3期共50篇论文。 50 篇文章包括学术论文38篇、会议论文9篇、评论2篇、社论1篇。 50 篇文章的主要国家分布:美国20篇,英国9篇,法国7篇,德国6篇,瑞典5篇,荷兰4篇,澳大利亚、意大利、丹麦各3篇等。 50篇文章共被引用31次,其中2008年被引用2次,2009年被引用29次,平均引用0.62次, H指数为3(有3篇文章每篇最少被引用3次)。 该刊的主题: Identification of chemicals producing sensory response Identification of sensory response associated with chemicals Human in vivo response to chemical stimuli Human in vitro response to chemical stimuli Neuroimaging of chemosensory function Neurological processing of chemoreception Chemoreception mechanisms Psychophysics of chemoperception Trigeminal function Multisensory perception Contextual effect on chemo-perception Behavioral response to chemical stimuli Physiological factors effecting and contributing to chemo-perception Flavor and hedonics Memory and chemo-perception 网址: http://www.springerlink.com/content/120904/ 作者指南: http://www.springer.com/life+sci/food+science/journal/12078?detailsPage=contentItemPageCIPageCounter=489909 编委会: http://www.springer.com/life+sci/food+science/journal/12078?detailsPage=editorialBoard 在线投稿: http://www.editorialmanager.com/chpe/
个人分类: SCI投稿|4113 次阅读|0 个评论
H指数高的神经科学期刊
xupeiyang 2009-9-7 14:09
建议你在这个平台上查看详细的分析结果: 信息分析平台: http://www.scimagojr.com/countrysearch.php?area=1600country=CNw = 数据来源: Data source: Scopus Title SJR H index Total Docs. (2007) Total Docs. (3years) Total Refs. Total Cites (3years) Citable Docs. (3years) Cites / Doc. (2years) Ref. / Doc. Country 1 Neuron 3,519 232 371 1.218 17.488 13.583 1.191 10,54 47,14 UNITED STATES 2 Journal of Neuroscience 1,744 226 1.555 4.090 78.519 31.592 3.916 7,66 50,49 UNITED STATES 3 Neurology 0,604 178 1.246 4.106 21.765 17.239 3.239 5,18 17,47 UNITED STATES 4 Nature Neuroscience 3,236 175 296 916 9.220 10.325 819 12,21 31,15 UNITED STATES 5 Annals of Neurology 1,360 156 207 938 6.053 6.673 712 9,15 29,24 UNITED STATES 6 Trends in Neurosciences 2,244 155 85 337 5.743 3.569 316 11,88 67,56 UNITED KINGDOM 7 Brain 1,257 151 330 894 15.584 7.188 770 9,15 47,22 UNITED KINGDOM 8 Biological Psychiatry 0,830 141 413 1.037 19.796 8.625 982 8,85 47,93 UNITED STATES 9 Nature Reviews Neuroscience 3,739 140 198 400 10.416 6.116 355 14,39 52,61 UNITED KINGDOM 10 NeuroImage 0,768 126 712 1.895 36.553 11.978 1.884 5,71 51,34 UNITED STATES 11 Journal of Neurochemistry 0,754 125 728 1.921 41.674 8.861 1.885 4,59 57,24 UNITED STATES 12 Progress in Neurobiology 1,804 124 59 143 12.008 1.725 139 10,65 203,53 UNITED KINGDOM 13 Annual Review of Neuroscience 8,494 122 22 65 3.515 2.145 65 27,13 159,77 UNITED STATES 14 Current Opinion in Neurobiology 2,517 120 102 325 5.543 2.977 294 9,51 54,34 UNITED KINGDOM 15 Journal of Comparative Neurology 0,660 114 368 1.226 24.993 4.811 1.189 3,97 67,92 UNITED STATES 16 Neuroscience 0,463 110 836 2.314 45.943 8.399 2.285 3,51 54,96 UNITED KINGDOM 17 Brain Research 0,290 107 1.238 3.382 59.074 8.324 3.358 2,34 47,72 NETHERLANDS 18 Archives of neurology 0,640 105 323 978 6.008 4.348 786 5,45 18,60 UNITED STATES 19 NeuroReport 0,302 103 395 1.368 8.442 3.342 1.349 2,31 21,37 UNITED KINGDOM 20 European Journal of Neuroscience 0,628 102 720 2.149 37.812 8.763 2.122 3,91 52,52 UNITED KINGDOM 21 Brain Research Reviews 0,976 101 108 233 14.505 1.728 229 7,17 134,31 NETHERLANDS 22 Cerebral Cortex 1,105 101 307 523 16.406 3.595 517 6,64 53,44 UNITED STATES 23 Journal of Cognitive Neuroscience 0,792 97 167 478 9.304 2.730 473 5,09 55,71 UNITED STATES 24 European Journal of Pharmacology 0,299 96 746 2.183 28.559 5.893 2.152 2,53 38,28 NETHERLANDS 25 Experimental Neurology 0,539 96 315 908 16.671 3.810 868 4,12 52,92 UNITED STATES 26 Trends in Cognitive Sciences 1,424 95 93 323 4.232 2.895 276 9,52 45,51 UNITED KINGDOM 27 Neuroscience and Biobehavioral Reviews 0,953 90 85 246 11.043 2.163 235 8,72 129,92 UNITED KINGDOM 28 Mechanisms of Development 1,133 89 75 301 4.583 1.091 296 3,62 61,11 IRELAND 29 Neuroscience Letters 0,263 89 921 3.062 24.863 6.890 3.043 2,22 27,00 IRELAND 30 Journal of Neuroscience Research 0,515 88 367 1.085 18.386 3.956 1.076 3,51 50,10 UNITED STATES 31 Neuropsychologia 0,482 88 336 665 18.809 2.619 654 3,74 55,98 UNITED KINGDOM 32 Neuropharmacology 0,484 84 279 753 13.910 2.967 744 3,34 49,86 UNITED KINGDOM 33 Behavioural Brain Research 0,283 79 337 1.095 17.962 3.057 1.082 2,72 53,30 NETHERLANDS 34 Experimental Brain Research 0,245 79 469 1.336 19.454 3.046 1.324 2,11 41,48 GERMANY 35 Journal of Neurobiology 0,846 74 0 383 0 1.421 374 3,22 0,00 UNITED STATES 36 Neurobiology of Disease 0,720 72 205 652 10.854 3.058 648 4,58 52,95 UNITED STATES 37 Hippocampus 0,966 71 122 307 6.595 1.685 296 6,17 54,06 UNITED STATES 38 Behavioral Neuroscience 0,329 70 151 488 7.709 1.416 483 2,76 51,05 UNITED STATES 39 Drug and Alcohol Dependence 0,233 69 268 525 11.798 1.984 511 3,52 44,02 IRELAND 40 Nature reviews. Microbiology 3,124 69 131 595 8.564 4.013 287 13,51 65,37 UNITED KINGDOM 41 Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 0,210 68 106 284 5.196 792 282 2,59 49,02 UNITED STATES 42 Pharmacology Biochemistry and Behavior 0,226 68 176 816 9.717 2.060 813 2,49 55,21 UNITED STATES 43 Brain Research Bulletin 0,215 65 169 628 8.906 1.294 621 2,06 52,70 UNITED STATES 44 Cognitive Brain Research 0,450 65 0 386 0 1.669 384 4,24 0,00 NETHERLANDS 45 Journal of Pain and Symptom Management 0,261 65 202 488 5.243 1.346 369 2,98 25,96 UNITED STATES 46 Journal of the Neurological Sciences 0,283 62 360 840 12.267 2.049 793 2,48 34,08 NETHERLANDS 47 Learning Memory 0,872 61 107 308 5.396 1.471 287 4,24 50,43 UNITED STATES 48 Peptides 0,323 60 310 984 14.247 2.552 973 2,47 45,96 UNITED STATES 49 Progress in Brain Research 0,417 60 282 483 21.267 1.264 460 2,35 75,41 NETHERLANDS 50 Neurochemical Research 0,272 59 261 610 13.254 1.355 598 1,89 50,78 UNITED STATES
个人分类: 信息分析|1784 次阅读|0 个评论
全球神经科学文献计量分析结果
xupeiyang 2009-8-25 10:34
信息分析平台: http://www.scimagojr.com/countryrank.php? Subject Area: Neuroscience Period: 1996-2007 Country Publications Citable Publications Citations Self-Citations Citations per Publication H index 1 United States 133.606 127.412 3.230.722 1.734.210 25,26 351 2 United Kingdom 33.209 31.011 755.762 190.061 23,91 221 3 Japan 29.942 29.315 418.058 112.512 13,83 151 4 Germany 29.481 28.575 591.406 154.787 20,98 190 5 Canada 20.882 20.067 419.860 80.733 21,26 178 6 France 17.507 16.960 358.751 72.980 20,48 174 7 Italy 16.492 15.768 280.768 62.537 17,90 146 8 Spain 9.453 9.215 151.096 33.009 17,09 119 9 Netherlands 9.320 8.885 168.971 31.916 20,42 125 10 Australia 8.919 8.539 148.996 30.220 18,46 119 11 Sweden 7.478 7.307 151.067 27.360 19,85 120 12 Brazil 6.624 6.466 53.022 17.618 9,93 70 13 Switzerland 6.539 6.331 151.894 20.236 25,23 133 14 China 5.805 5.685 46.910 12.217 13,35 67 15 Israel 4.257 4.058 84.493 13.004 21,41 109 16 Belgium 3.869 3.703 72.594 10.511 20,24 94 17 Korea, Republic Of 3.826 3.745 40.990 7.978 15,51 68 18 Finland 3.460 3.397 64.078 10.759 18,65 87 19 Poland 3.423 3.361 27.747 6.916 8,39 53 20 Denmark 3.124 2.992 54.628 9.047 18,71 86 21 Hungary 2.994 2.804 42.561 7.225 15,00 77 22 Austria 2.880 2.757 58.509 7.462 21,71 96 23 Taiwan, Province of China 2.296 2.224 25.636 4.733 12,99 57 24 India 2.186 2.040 17.733 4.076 10,47 49 25 Mexico 2.062 2.028 20.353 4.736 11,52 52 26 Turkey 2.059 1.944 14.356 2.694 10,96 46 27 Norway 1.998 1.923 37.928 5.161 21,97 78 28 New Zealand 1.658 1.583 25.598 3.734 17,38 66 29 Russian Federation 1.556 1.538 17.749 3.241 11,75 52 30 Argentina 1.496 1.458 20.913 4.027 14,02 60 31 Ireland 1.319 1.242 21.684 2.749 18,96 63 32 Hong Kong 1.209 1.174 13.298 2.523 13,39 46 33 Greece 1.081 1.031 11.225 1.428 13,40 42 34 Portugal 1.070 1.038 14.587 2.761 16,63 52 35 Czech Republic 991 959 10.461 1.987 12,66 40 36 Singapore 869 837 10.060 1.479 13,62 43 37 Iran, Islamic Republic Of 660 636 3.307 1.043 9,52 24 38 Chile 628 605 8.661 1.341 15,44 37 39 South Africa 598 568 7.422 1.037 16,13 39 40 Saudi Arabia 389 374 1.408 177 7,31 18 41 Slovakia 318 311 3.472 672 13,21 29 42 Bulgaria 314 303 3.141 359 11,19 30 43 Ukraine 251 248 2.862 527 10,88 26 44 Thailand 241 228 1.799 207 10,19 22 45 Croatia 240 235 2.532 469 11,86 26 46 Venezuela 229 223 3.546 351 14,12 29 47 Estonia 224 219 2.684 422 12,76 26 48 Cuba 200 197 2.255 354 12,53 25 49 Uruguay 199 197 2.572 352 13,11 25 50 Slovenia 187 182 1.454 264 8,72 18 51 Puerto Rico 187 183 3.873 387 20,57 30 52 Colombia 164 160 1.900 210 14,69 20 53 United Arab Emirates 151 145 1.094 158 8,60 16 54 Lebanon 144 141 1.320 172 13,43 17 55 Romania 137 131 1.079 87 11,12 17 56 Egypt 133 130 1.144 51 12,63 17 57 Pakistan 127 119 952 237 9,48 17 58 Morocco 114 114 1.145 50 11,20 17 59 Kuwait 104 103 697 95 7,04 15 60 Nigeria 98 93 560 91 9,45 10 61 Iceland 87 85 1.462 56 20,34 21 62 Malaysia 73 71 459 81 10,65 12 63 Tunisia 73 70 792 44 12,88 13 64 Lithuania 72 72 511 54 10,36 13 65 Jordan 67 66 378 12 9,95 9 66 Latvia 56 56 578 80 11,54 14 67 Armenia 55 54 294 107 5,46 8 68 Panama 54 51 651 105 17,97 16 69 Oman 52 47 142 13 4,19 7 70 Peru 51 47 491 83 13,29 11 71 Georgia 46 44 568 23 15,58 13 72 Cyprus 45 41 591 32 12,75 14 73 Serbia 44 43 11 1 0,40 2 74 Philippines 41 39 540 24 19,24 13 75 Kenya 40 40 391 82 10,79 12 76 Costa Rica 39 37 372 81 10,54 11 77 Trinidad and Tobago 38 35 339 37 15,05 12 78 Ecuador 35 33 592 63 23,19 12 79 Sri Lanka 35 24 161 23 5,92 7 80 Belarus 34 34 159 32 5,53 8 81 Ethiopia 33 32 265 55 7,08 10 82 Guam 32 32 564 68 17,15 14 83 Luxembourg 31 30 715 18 23,11 14 84 Uganda 29 29 174 31 9,40 7 85 Qatar 28 27 49 4 2,54 4 86 Indonesia 27 26 163 7 9,49 8 87 Grenada 27 27 23 1 5,91 2 88 Iraq 23 21 48 6 5,51 3 89 Algeria 22 22 545 18 35,20 10 90 Cote D'ivoire 21 21 79 6 5,84 6 91 Tanzania, United Republic Of 20 20 379 13 21,10 9 92 Zimbabwe 19 19 181 18 7,39 9 93 Malta 19 17 204 7 12,73 8 94 Bahrain 17 17 249 2 25,81 5 95 Faroe Islands 16 16 353 28 25,13 10 96 Viet Nam 14 14 144 15 15,50 7 97 Bangladesh 13 13 122 6 15,79 5 98 Netherlands Antilles 13 13 80 4 12,12 4 99 Jamaica 13 12 127 17 8,64 6 100 Libyan Arab Jamahiriya 13 13 36 6 2,50 3 101 Cameroon 13 12 62 24 7,04 4 102 Gabon 12 12 200 31 24,61 7 103 Nepal 12 11 97 4 10,80 6 104 Dominican Republic 11 11 129 6 12,54 7 105 Sudan 11 11 33 0 8,17 3 106 Honduras 11 11 195 25 18,75 8 107 Senegal 10 10 5 0 1,67 1 108 Palestinian Territory, Occupied 9 9 39 4 6,30 3 109 Seychelles 9 9 53 1 5,50 4 110 Benin 9 9 44 1 13,17 2 111 Mongolia 8 8 60 1 11,07 3 112 Syrian Arab Republic 8 8 56 11 9,00 3 113 Macedonia, The Former Yugoslav Republic Of 8 6 52 0 12,63 3 114 Togo 7 7 5 1 2,17 1 115 Bolivia 7 7 91 7 13,04 5 116 Bosnia and Herzegovina 7 7 64 3 15,63 3 117 Guadeloupe 6 6 76 8 17,38 5 118 Zambia 6 6 31 2 5,00 4 119 French Polynesia 6 6 87 12 14,50 4 120 Namibia 5 5 19 5 4,13 3 121 Moldova, Republic Of 5 5 32 1 12,75 3 122 Ghana 5 5 48 1 15,25 3 123 Burkina Faso 5 5 10 2 4,75 1 124 Mali 5 5 77 4 13,67 4 125 Malawi 5 5 7 2 3,00 1 126 Madagascar 5 5 17 2 4,67 2 127 Martinique 5 4 84 4 20,88 3 128 Cambodia 4 3 47 0 17,00 3 129 Papua New Guinea 4 4 68 2 17,00 4 130 Congo 4 4 43 5 14,17 2 131 Paraguay 4 4 47 1 15,67 3 132 Falkland Islands (Malvinas) 4 4 19 5 7,83 2 133 Gambia 4 3 6 1 3,00 2 134 Yemen 3 3 0 0 0,00 0 135 Uzbekistan 3 3 27 1 13,50 2 136 El Salvador 3 3 38 0 12,67 3 137 Barbados 3 3 70 0 35,00 2 138 New Caledonia 3 2 31 1 15,50 2 139 Palau 3 3 24 0 24,00 1 140 Mozambique 3 3 12 1 6,00 1 141 Lesotho 2 2 2 0 2,00 1 142 Guatemala 2 2 5 0 2,50 1 143 Burundi 2 2 5 0 5,00 1 144 Brunei Darussalam 2 2 6 1 3,00 2 145 Liechtenstein 2 2 2 0 1,00 1 146 Albania 2 2 43 1 21,50 2 147 Mauritania 2 2 0 0 0,00 0 148 Azerbaijan 2 2 67 1 67,00 1 149 Fiji 2 2 19 0 9,50 2 150 Botswana 2 2 4 0 2,00 2 151 Guinea 2 2 0 0 0,00 0 152 Mauritius 2 1 3 0 3,00 1 153 Lao People's Democratic Republic 2 2 11 1 11,00 1 154 Dominica 1 1 4 0 4,00 1 155 Suriname 1 1 11 0 11,00 1 156 Micronesia, Federated States Of 1 1 32 1 32,00 1 157 San Marino 1 1 0 0 0,00 0 158 Tonga 1 1 3 0 3,00 1 159 Macao 1 1 3 0 3,00 1 160 Tajikistan 1 1 2 0 2,00 1 161 Antigua and Barbuda 1 1 22 0 22,00 1 162 Congo, The Democratic Republic Of The 1 1 0 0 0,00 0 163 Angola 1 1 32 3 32,00 1 164 Cook Islands 1 1 35 0 35,00 1 165 Aruba 1 1 23 0 23,00 1 166 Kazakhstan 1 1 6 0 6,00 1 167 Andorra 1 1 0 0 0,00 0 168 Reunion 1 1 3 1 3,00 1 169 Cayman Islands 1 1 0 0 0,00 0 170 Samoa 1 1 2 0 2,00 1 171 Saint Kitts and Nevis 1 1 0 0 0,00 0 172 Greenland 1 1 7 0 7,00 1 173 American Samoa 1 1 16 0 16,00 1 174 Swaziland 1 1 2 0 2,00 1
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衰老解密解出神经科学奥秘
热度 1 yindazhong 2009-8-11 11:02
衰老解密解出神经科学奥秘 前一篇博客说道咬定青山一个月,苦写衰老解密后续篇,是为何物?值得那么大惊小怪吗?不看不知道,一看 也不能全知道。因为该文章在博客中目前只能为洋片,只能给出洋文的片段: 所谓 可供专家钻研, 亦为大家开眼。 若要尽知详情, 耐心等待半年。 不过为了满足某些看客的好奇心,先贴上文章的引言,并附上与老外的争辩(择时而发),让网上冲浪的好手,一道领略科学风口浪尖的头晕目眩。 Aging Resolution Implying Resolution of Neurobiochemistry -- Revealing the Missing Codes of Life Science Dazhong Yin Abstract While the enigma of aging is understood as a result of molecular dysfunction caused by increasing entropy due to the fail of maintenance systems, a brief history of the interpretation of aging mechanisms and the exact biochemistry connecting the entropy and biological aging is addressed. Lipofuscin formation mechanisms revealing irreparable accumulative changes represent the most important aging related alterations of entropy increase in biological kingdom, which is very different from the aging process of inorganic materials. A fifth level of aging mechanism studies that highlights the importance of functional groups of biochemistry, the missing codes of life science, is put forward in this review. Significance and validities of such life codes in biology beyond genomic and proteomic concepts has also been clarified. An open-minded pondering with functional groups of biomolecules, such as carbonyl stress, may explain fatigue and sleep biochemistry in neurobiochemistry and biomedicine in broad sense. When the 19 th World Congress of Gerontology and Geriatrics confirmed and celebrated the explanation of biological aging in Paris in June 2009, most biological scientists still have been suffering the confusion of the aging mystery in related fields . Most gerontologic and geriatric scientists yet not really understand what exactly is the real value of the resolution of aging. While professor Hayflick stated aging phenotype is resulted from dysfunctional molecules caused by increasing entropy , the most headache question to many biomedical scientists becomes what is the exact biochemistry bridging the entropy and aging. More challengingly, questions were raised such as: since the enigma of aging is solved, namely maintenance systems are the determinants of longevity, thus how damage plays into the pathogenesis of degenerative diseases and how may the detailed understanding be needed to make practical use? The objective of this review is: 1) to review the history of aging interpretation and clarify further the exact biochemistry connecting the entropy and aging; 2) to address a fifth level of aging mechanism studies and highlight the missing code of life science; and 3) to predict significance and validities of such codes into a broad field of neurobiology and life sciences. 1. The Evolution of the Entropy-Related Aging Interpretation Before going into the detailed biochemical interpretation of entropy increase during senescence, a quick overview of the aging studies is fundamental. While over 300 aging theories being developed in biological history, about 30 of them are continuously regarded of importance . On one hand, these theories may be best divided in two categories, the genetic and stochastic parties. The genome relevance to aging mechanisms, after over 200 genes were discovered and identified, the pathophysiological maintenance network (system) is realized to mostly work together in determining the animals longevity (instead of being the driving force to accelerate aging) . On the other hand, the aging associated phenotypes and theories have been studied and classified mainly into four classes. Such classes are biologically ranked as at: 1) the whole animal level; 2) the organ level; 3) the cellular level; and finally 4) the molecular level . Whereas the enormous amount of data from all biological fields, particularly from various biomedical branches, have been so confusion in the literature, in some situation, aging investigation was dismissed as just too complicated for serious scientific study . It is sometimes suspected in the society of life sciences that Western biomedical research is getting lost in the forest of overloaded massive data, such as from genomics, proteomics, metabolomics and systems biology, a quickly growing field that will certainly add more complexity to the chaotic life science of gerontology and geriatrics. Should life science become more and more complicated or if there will be some simple access, or code, that could solve the mass? Not devoted to look for such code, however, we happened to view some biochemistry of life science in common under lipofuscin investigation . No matter how complicated and confusion the biological impairments start and/or develope, two major energy metabolism induced biological stresses representing most important biological side-reactions are understood as the key aging causes . These two are known as free radical oxidative stress and nonenzymatic glycosylation stress (being simplified as glycation stress later) . While the oxidative stress may finally form advanced lipid peroxidation end-products (ALEs), the glycation stress can result in advanced glycation end-products (AGEs) . By realizing with surprise that these two biochemical stress carry a similar middle step -- carbonyl-amino reaction -- the reaction was primarily pinpointed by the author as a common reaction during lipofuscin formation and it was proposed later as carbonyl toxification theory of aging in 1995 . Because the crosslinkages resulting from biological reactions are mostly irreparable , the carbonyl stress, and other biochemical cross-linking culprits had already been stressed in a crosslinkage theory of aging by Bjorksten already in 1968 . After a half-century, the carbonyl stress appears to remain as the key process of the crosslinkage-related inevitable aging alterations both intracellularly and extracellularly . Since a large number of experiments showed clear defects of the free radical theory of aging , Sohal and others, while verifying the free radical theory of aging (Orr and Sohal, 1994), has tried also to build up a new flagship to interpret aging mechanisms, the so called oxidative stress hypothesis of aging . The reformed theory is thoughtful, but it is unsatisfactory to consider oxidative stress and related impairments to be the genuine aging mechanism since most of such damages are repairable by maintenance system. When the oxidative stress theory was found not to correlate with the maximum lifespan (MLS), the understanding of aging mechanisms became much more confused than ever before . For clarifying the complex of concepts in the field, we propose to illustrate the problem with a quite simple formula as given below (Formula 1): Damages ( aging causes ) Repairing ( maintenance ) = Aging alterations ( aging process ) Formula 1. Aging mechanisms (and process) in a general view. From the formula, one may recognize simply that carbonyl stress-related age pigment formation is more significant than oxygen free radicals during real aging process simply because it contributes almost directly to the crucial accumulation-based aging process, the right side of the formula given above. Although a complete picture of biological aging mechanisms cannot be obtained only through the accumulation biochemistry of biological alterations (garbage accumulation , in the case of lipofuscin formation), a general picture of aging starts to emerge. Because no matter how complex the detailed aging mechanisms (causes and consequences etc.) may be, their main clues and the final results are available, especially the net result of impairments and restorations, which are highlighted by the accumulation biology of age pigments, the well known hallmark of aging as articulated primarily by Sohal et al. (Sohal, 1981; Porta, 1990; Yin, 1996; Szweda, et al. 2003). More open-mindedly, considering the nature of aging of all kind of materials, impairments and damages are encountered to either organic or inorganic materials. The difference is that inorganic materials can not repair the damages, but organisms may fix impairments and damages by direct or indirect means (such as protein restoration or cell proliferation) to renew life . Various physicochemical damages may be the direct causes of aging for inorganic materials. In the biological world, however, such damages are not the aging alterations/process per se . Most alterations of biological aging are accumulative instead of degradative, such as collagen crosslinking and lipofuscin formation. Referring to entropy, although Schrodinger predicted that the entropy increase must be inevitable in biological system , organisms with enough diet, however, have no problem to gain energy (to reduce entropy) to avoid simple energy dispersal (simply to eat more). The actual problem is how the system may maintain its designed functioning pattern. The entropy increase related biological change has never been understood (only remaining as imaginative physics and as empty talk in biochemistry) until systematic understanding of formation biochemistry of lipofuscin and age pigments . The age pigment associated changes implying the exact polymerization-associated molecular alterations in relation to entropy have been formally clarified only recently . Biochemically, the crosslinking reaction of unsaturated carbonyls with amino compounds seems to be a more important reaction inducing physiological aging-related alterations. This is simply due to the fact that unsaturated carbonyls have a molecular structure of second bite (namely, it contains a pair of conjugated carbonyls or similar structure like hydroxy-ene structure) so that a further reaction is possible if a detoxification process fails to follow the first bite. As a result, steady crosslinking of low energy potential due to cyclization and/or conjugation (with increased entropy!) and thus irreversible by-products can be produced. Organisms, if they have no enzyme to break down such side-reaction induced by-products (e.g. AGEs and ALEs) with their limited (gene programmed) types of enzymes, so they have to put up with and pile them up with age . In other words, whereas the instant damages of the free radical/Maillard reaction belongs to pathological causes, which are mostly repairable or reversible (e.g. in the case of early glycation), the carbonyl stress induces mainly the irreversible accumulative physiological alterations with aging. . To sum up, the crucial problem that the entropy theory of aging is requested to answer is what is the exact biochemistry behind the entropy increase during aging. Scientists have been missing an adequate resolution until recently . Biological side-reactions, which have been discussed comprehensively in the foregoing sections, occur spontaneously in life activities, mainly including free radical oxidation, non-enzymatic glycation, carbonyl stress and protein crosslinking, etc. provide the best answer . The irreparable impairments are the molecular explanation of entropy increase. For example, protein cyclic conjugation is an exergonic process that increases the entropy of living systems. Stochastic by-products of crosslinking accumulate gradually because they cannot be degraded by normal proteinases, such as the crosslinked connective tissues in blood vessel, in wrinkled skin and in other protein complex, like lipofuscin, fibrosis, amyloids, tangles, senile plaques or lens cataract in vivo , which may form due to either physiological or pathological reasons (Korenchevsky, 1961; Selye, 1970; Bailey, 2001; Diazani, 2003; Binder et al., 2005). 2. A New Level of Aging Mechanism Study Revealing Life Code Ten years after our carbonyl aging hypothesis proposed, the carbonyl stress aging is developed to have a broader coverage as the essential mechanisms of aging in 2005 . Whereas irreparable damage accumulation of biological side reaction is summarized as the general interpretation of aging, the age pigment biochemistry and the entropy law were integrated to support strongly the general aging theory. The general aging theory was first appreciated in China as an Excellent Contribution and awarded by Chinese Gerontologic Society in 2006 and 2007 . (不好意思, 本文只能就此打住。有兴趣者,请暂时虚怀,若对群山,所谓:对面能说话,相逢得半年。 不过实在熬不过那么久的,可以琢磨请我前往交流,轻微腐败即可,哈 )。
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精神病学、神经科学和心理学
xupeiyang 2009-8-10 10:03
精神病学、神经科学和心理学 精神病学、神经科学和心理学
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大力开展计算神经科学研究
热度 1 bitong 2009-6-10 00:09
1. 脑是 21 世纪的创新源泉 1) 神经系统处理信息能力远高于现代信息处理技术 人脑对图像识别、语音识别、等能力远远大于现代信息处理技术。蝙蝠和海豚的声纳能力远远超过现代技术水平【 3 】【 4 】 2) 脑的工作原理正好与现代技术观点相反 从工程观点来看 , 一个不稳定的仪器是不能用于工程实际的 , 人们很难想象一个不稳定的仪器能精确地测量小信号 , 可是狗的嗅感受细胞大约 35-45 天要全部换一次 , 如此不稳定的系统却能在强干扰下(气味干扰)检测极微弱的信号 . (狗能闻出几里路外的气味,据报道北极熊能闻到 30 公里 处的食物气味)。这说明生物系统遵循着另一规律在工作 , 完全不同于现有的工程观点 . 这就是说我们要重新考虑对生物系统的认识 , 为什么到目前为止还不能解释:狗鼻子为什么这样灵敏 , 其原因就在于此 . 3) 信息科学需要突破 信息技术的发展推动了整个科学和经济的发展。被人称现代是信息时代。信息化这一口号已成为各经济领域的行动方向。信息技术的发展也可以用来评价一个国家技术发展的水平。几乎所有科学领域的发展都与信息科学有关。可是现在信息处理的理论需要进一步突破 . 虽然计算机在语音识别或手写字识别等有长足的进步,但是,与人的能力相比还相差甚远。信息技术高速发展到现在已有几十年了,信息处理的理论还只有非常有限的几种。计算机处理信息的能力究竟有多少?计算机能走多远?这类问题已被人们所提出 4) 脑是利用混沌高手 5) 脑是典型的不确定性系统 , 是研究不确定性最好的平台 诺贝尔奖获得者 I.Prigogine 在 确定性终结 一书中指出:我们已经处于科学史上一个重要转折点,我们已经在加利略和牛顿所开创的道路上走到了尽头。他们给我们描述了确定性图景,我们却看到确定性的腐朽和物理新定理的诞生 。 追求确定性几乎是所有科学家的愿望,科学家们总想在千变万化的现象中找到确定性的规律,由于牛顿时代取得了辉煌成就,所以确定性思想深深地扎在人们脑海中。这是科学方法家长期来所采用的方法 , 但是随着科学技术的发展人们碰到和多不确定的现象,无法对它进行解释,为此我们需要有观念的突破。 脑是典型的不确定系统。而且现代技术人们已经有能力搞清脑的自然结构。因此脑是研究不确定性的最好平台。 2. 计算神经科学是神经信息应用到信息科学重要的的桥梁。 一般说神经信息科学是研究量与量之间的变换关系,要理解神经信息处理现象也需要知道量与量之间的变换关系。这就需要数学模型的建立 3. 大量数据只能用模型来整理 Nature 指出 现在生物实验中数据量越来越大,如何整理大量的数据,没有数学模型的综合是很难分析问题的 4. 实验代替不了计算 Konishi 研究猫头鹰的听觉几十年,实验做得很漂亮,他能确定猫头鹰的两耳能区别 5 微秒的时间差,但他一直不知道为什么? Konishi 把它称为一个谜。几十年解决不了,文献【 1 】从 H-H 模型出发能推道出神经元能高灵敏地分辨出小于 5 微妙的时间差的结果。这就使得我们有一个全新的思考。我们认为这也许是计算神经科学的魅力。 美国 Science 杂志在 2006 年的一份有关神经计算的专辑中引言中第一句话是: COMPUTATIONAL NEUROSCIENCE IS NOW A MATURE FIELD OF RESEARCH. 意思是计算神经科学现在是成熟的研究 SCIENCE VOL 314 (2006) pp 75 我国在这方面虽然也有不少有关模型方面文章,但是大部份文章还是与实验在一起,系统地系统在模型上研究还是很少。 【1】 张宏 莫珏 童勤业 海豚的神经系统是如何利用声波定向的? 生物物理学报 Vol. 23 No.6. (2007) (455-462) EDITORIAL The practice of theoretical neuroscience Nature neurocisience Vol.8 No.12 (2005)1627 【 3 】 Marc W. Holderied, Gareth Jones1 and Otto von Helversen, Flight and echolocation behaviour of whiskered bats commuting along a hedgerow: range-dependent sonar signal design, Doppler tolerance and evidence for acoustic focussing The Journal of Experimental Biology 209, 1816-1826 (2006) 【 4 】
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悲剧的魅力
eloa 2009-6-1 20:26
圆儿 发表于 2009-06-01 15:52 曾发表在《东方早报》上,有删改。我的投名状第一篇。 失去爱人的奥菲利亚陷入了疯狂 和爱情喜剧比起来,我一直比较喜欢悲剧。无论是泰坦尼克号里那随着Jack永远的沉入大海的海洋之心,还是罗马假日里哀而不伤的淡淡情愫,抑或是廊桥遗梦 里无奈的分离,都是如此荡气回肠,令人久久不能遗忘。 喜欢这种极至,喜欢这种忧伤,喜欢这种悲怆,喜欢这种重击心底的感觉。无论是音乐,还是文字,一直崇尚那悲剧里无尽的魅力,永远的胜过喜剧。 爱情悲剧为何有如此强烈的感染力?为什么悲剧更能打动人心?哲学家说悲剧精神是一种处于无时无刻的不满足状态下的追求;而喜剧精神则很单纯,是处于随时随 地的满足状态下的一种追求。可为什么人往往是更愿意追求不满足的状态?一种精神上的自虐?还是对生活追求一种完整的体会? 失去挚爱往往是很痛苦的,而且那种滋味可以说远远胜于痛苦。神经学方面的研究表明,失恋后,随着人的大脑压力增加,一种叫多巴胺的物质含量有显著提高。一 般来说,多巴胺系统在恋爱早期的人的脑子里是处于活跃状态的,是代表爱情的甜蜜的。而失恋的人脑里其含量的增加岂不是意味着这些人甚至可能感到 更有激情?这简直是大自然对人类的讽刺,彼此相爱的人分开后,大脑神经系统却才最有可能体会到强烈的爱情的滋味! 另一个由于失恋而引发出来的是大脑的惊恐系统。神经学家相信,这和哺乳动物幼年的分离焦虑反应有很大的关联。分离焦虑反应是在动物小的时候,如果 遭到母亲的抛弃或者被迫分离,整个大脑系统会变得很不稳定。分泌的激素会导致心脏狂跳,急躁的吸奶动作,以及惊恐的尖叫,以表示不安。失恋的人亦是如此, 而且,这种分离焦虑还会引发愤怒的产生,从而由爱生恨. 人为什么会产生如此的反应?难道愤怒能熄灭热烈的爱火?遗憾的是,心理学家对100名恋人进行了的一项研究,他们发现爱情的浪漫和愤怒的感觉是相互独立 的,也就是说,它们并没有互相遮盖,互相减弱的作用,而是可以同时存在。所以,一个人失恋的人,可以非常愤怒,同时深陷爱河,无法释怀,无法自拔,如此的 悲哀。 最后,当一切都无济于事的时候,屈服和绝望出现了。动物学家指出,这是在哺乳动物中很常见的。当幼小的哺乳动物被它们的母亲遗弃后,一开始它们会抗议并恐 慌。然后它们就会陷入心理学家称为绝望反应的状态之中。可是,和被遗弃的愤怒一样,绝望反应似乎也不能起到什么作用,不能减轻失去爱的痛苦。一些科学 家相信,这种绝望和消沉的状态是进化的一种必然。在几百万年前,它是作为一种应付机制进化而来的。关于这个主题的理论很多。专家认为,消沉对其他人来说是 一种可信的信号,相当于是一种求救信号,也是一种示弱的表现,强迫受到很大压力的人在最需要的时候寻求外界的帮助. 所以爱情悲剧,是在体会了美妙的爱情之后,又凝结了压力,惊恐,焦虑,绝望的感觉。喜剧总是相似,而悲剧却各有各的不同。悲剧的魅力,不是在于它对美的侵蚀和毁灭,而是在于它,就是我们生活的全部。 图片来源: 奥菲利亚 Ophelia 1889 by John William Watehouse
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作为“精神鸦片”的宗教
eloa 2009-5-29 22:48
cobblest 发表于 2009-05-29 13:15 修改版发表于《南方人物周刊》 2006年,伊朗总统在给布什的一封信里说:无论我们喜欢还是不喜欢,世界正倾向于信任全能的上帝和正义,上帝的意志将统治一切。今天,世界上有85%的人至少抱有一种信仰。宗教信仰作为价值系统的重要部分,给信徒的精神生活和道德世界的稳定带来了福音。特别是在降低人们对不可知世界的焦虑方面,对上帝的信仰让人们从未知和错误中获得解脱,摒弃自我怀疑,维持心情宁静。不过,马克思大大也曾经尖锐地指出:宗教是人民的鸦片。最近,加拿大多伦多大学的麦克因兹利奇(Michael Inzlicht)发表在《心理科学》的论文,就通过心理学上著名的Stroop效应和脑电波(EEG)研究,揭示了宗教如何作为一剂精神鸦片,来抚慰人们犯错的心灵。 因兹利奇的团队考察了50名怀有宗不同教信仰和种族的大学生,其中基督教徒占了大多数,但也包含了穆斯林,佛教徒和无神论者的被试。通过脑电波记录(EEG),因兹利奇考察了大脑中一个独特的区域:前扣带回(ACC)。ACC的激活,通常是因为我们遇到了噢噢,注意了,有什么东西不对劲了的情况。,因兹利奇介绍说。这个区域在大脑中起到一个报警器的作用:它负责监控焦虑、冲突的情况,进而参与调节人类的行为。患有焦虑障碍的病人往往在这个区域比常人要反应强烈,而治疗焦虑障碍的药物则可以缓和ACC的活动。 在因兹利奇的研究里,志愿者们参与了神经科学家们设计的一个非常简单的测试ACC功能的实验。参与者被要求判断一个带颜色的字词是什么颜色,但字词的颜色可能与字词一致,也可能是不一致。这样的测试在心理学上称为Stroop实验,在经典的类似研究中,人们往往会在字义和字色不同时产生困惑,比如判断一个红色的蓝字是什么颜色的时候,人们往往会受到蓝字本身自已的影响,因而影响到人们做出红的正确判断。 除了Stroop实验外,被试还需要事先完成有关宗教热忱和上帝信仰的测验。这些学生要回答诸如:我的宗教比其他宗教好,或是如果我的宗教支持,我也会同意发动战争 这样的问题,以判断他们对宗教的忠诚程度。通过分析参与者的反应结果,因兹利奇发现宗教热忱和对上帝信仰虔诚的被试完成Stroop任务时犯的错误也更少。仔细考察他们的反应可以发现,这些信仰者并非天生在认知能力上优于常人,例如他们的某些认知能力测验并没有特别的优秀。他们在测试上的突出成绩是因为他们在反应时更加谨慎认真:他们在不一致条件下耗费的时间和他们的宗教热忱成正比。 不仅如此,脑电波的结果显示,宗教热忱,对上帝笃信的参与者,判断错误时ACC的反应比普通被试要降低三到四成。即便是在控制了自尊、智力和其他人格特质因素之后,人们的宗教信仰还是可以显著地预测ACC活动的变化。因兹利奇认为,这是因为宗教信仰在人们不感到确定和错误的时起到一种和抗焦虑药物一样的缓冲效果,有信仰系统的人会认为世界发生的一切都是有意义的,所以他们心安理得地接受一切错误和不确定。 不过会不会是因为那些天生ACC反应小的人更容易拥有虔诚的信仰呢?有可能你的大脑天生长就符合上帝的要求,因兹利奇对这样一种观点进行解释时说。不过他还是坚信是宗教信仰让人们在焦虑状态下能够维持平静。在他的另外一个实验中,所有的被试都是教徒。实验一开始,因兹利奇他们写下自己最喜欢的宗教信条和最喜欢的季节。结果只有当他们写下与上帝有关的信条时,这些被试的ACC才会减小活动,而写下与季节有关信息的被试则没有显示出与常人的差别。 温哥华英属哥伦比亚大学的心理学家洛伦萨扬(Ara Norenzayan)认为,这和人们之前对宗教的很多理解不谋而合。它解释了为什么宗教信仰会让人们对焦虑感觉迟钝。宗教可能为我们提供了一个理解世界的框架,让我们清楚何时做,怎么做,和如何处理特定的情况,为我们和世界的互动提供了一个蓝图。信仰宗教的人对生活有一个更长远的看法和宏大的信念,因此不会轻易对自己做出的判断感到焦虑和羞愧后悔。不过,因兹利奇认为这也是一把双刃剑:降低了焦虑的同时,宗教也可能会让人们失去修正错误的能力,最佳的方式还是尽量去找到某种平衡。 有趣的是,这项研究和之前一个和政治信念有关的研究结果不谋而合。之前由纽约大学的社会心理学家戴维阿莫地(David Amodio)领导的研究表明,保守党的美国人比民主党的美国人在ACC上反应更弱。或许保守党稳定、不变通的政治信念和宗教在应付人们的焦虑和冲突方面有相通之处。不过因兹利奇认为,宗教超乎政治的一点在于,宗教可以提供一种终极的解释,甚至对于我们身后的未知事物,宗教都有一种极大的控制感,也因此会给人们带来更大的安慰。不过这种宗教的力量是否也适用于真实世界,例如在证券投资等生活情景里是否还起作用,还有待于研究者们进一步的考察。
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近十年神经科学与行为学领域论文发表前20名国家排名
wanyuehua 2009-4-3 07:16
中国论文总被引次数排名第 1 9 位、论文数排名第 14 位、篇均被引次数未进前 20 名 汤姆森路透 ( Thomson Reuters )科技信息集团 3 月 1 日 更新了基本科学指标数据库( Essential Science Indicators ,简称 ESI ),根据各个国家和地区于 1998 年 1 月 1 日 至 2008 年 12 月 31 日 在 Web of Science 数据库的 SCI 、 SSCI 收录神经科学与行为学领域期刊上发表的论文, 统计分析出前 20 名国家和地区排名(共有 82 个国家和地区参与排名)。每个参与排名的国家和地区在这期间发表的神经科学与行为学论文数超过 3 千篇,排名参照指标为总被引次数、文章数和篇均被引次数。其中,中国神经科学与行为学论文的总被引次数 50,624 次排名在第 19 位、论文数 6,206 篇排名在第 14 位、篇均被引次数 8.16 未进前 20 名(第 59 位),中国台湾地区论文的总被引次数 21,618 次排名在第 26 位、论文数 2,254 篇排名在第 27 位、篇均被引次数 9.59 未进前 20 名(第 50 位)。见表 1 神经科学与行为学领域论文按总被引次数排名,表 2 神经科学与行为学领域论文按论文总数排名,表 3 神经科学与行为学领域论文按篇均被引次数排名。 表 1 1998-2008 神经科学与行为学领域论文按总被引次数排名 Country/Territory Papers Citations Citations Per Paper 1 USA 126,717 3,029,802 23.91 2 ENGLAND 24,825 590,202 23.77 3 GERMANY 28,885 559,765 19.38 4 CANADA 19,152 377,538 19.71 5 JAPAN 26,318 366,252 13.92 6 FRANCE 17,509 320,903 18.33 7 ITALY 18,273 268,328 14.68 8 NETHERLANDS 9,371 162,254 17.31 9 SWEDEN 7,625 150,009 19.67 10 SWITZERLAND 6,814 146,797 21.54 11 SPAIN 9,231 130,850 14.18 12 AUSTRALIA 7,734 123,592 15.98 13 ISRAEL 4,358 80,265 18.42 14 BELGIUM 3,750 69,395 18.51 15 SCOTLAND 3,301 66,761 20.22 16 FINLAND 3,392 60,755 17.91 17 AUSTRIA 3,029 56,668 18.71 18 DENMARK 3,023 53,501 17.70 19 PEOPLES R CHINA 6,206 50,624 8.16 20 BRAZIL 6,329 45,921 7.26 表 2 1998-2008 神经科学与行为学领域论文按论文总数排名 Country/Territory Papers Citations Citations Per Paper 1 USA 126,717 3,029,802 23.91 2 GERMANY 28,885 559,765 19.38 3 JAPAN 26,318 366,252 13.92 4 ENGLAND 24,825 590,202 23.77 5 CANADA 19,152 377,538 19.71 6 ITALY 18,273 268,328 14.68 7 FRANCE 17,509 320,903 18.33 8 NETHERLANDS 9,371 162,254 17.31 9 SPAIN 9,231 130,850 14.18 10 AUSTRALIA 7,734 123,592 15.98 11 SWEDEN 7,625 150,009 19.67 12 SWITZERLAND 6,814 146,797 21.54 13 BRAZIL 6,329 45,921 7.26 14 PEOPLES R CHINA 6,206 50,624 8.16 15 ISRAEL 4,358 80,265 18.42 16 SOUTH KOREA 3,947 40,591 10.28 17 BELGIUM 3,750 69,395 18.51 18 FINLAND 3,392 60,755 17.91 19 SCOTLAND 3,301 66,761 20.22 20 AUSTRIA 3,029 56,668 18.71 表 3 1998-2008 神经科学与行为学领域论文按篇均被引次数排名 Country/Territory Papers Citations Citations Per Paper 1 USA 126,717 3,029,802 23.91 2 ENGLAND 24,825 590,202 23.77 3 SWITZERLAND 6,814 146,797 21.54 4 VIETNAM 19 400 21.05 5 SCOTLAND 3,301 66,761 20.22 6 CANADA 19,152 377,538 19.71 7 SWEDEN 7,625 150,009 19.67 8 GERMANY 28,885 559,765 19.38 9 NORWAY 1,876 35,644 19.00 10 AUSTRIA 3,029 56,668 18.71 11 BELGIUM 3,750 69,395 18.51 12 GUADELOUPE 12 222 18.50 13 WALES 1,208 22,315 18.47 14 ISRAEL 4,358 80,265 18.42 15 FRANCE 17,509 320,903 18.33 16 FINLAND 3,392 60,755 17.91 17 DENMARK 3,023 53,501 17.70 18 NETHERLANDS 9,371 162,254 17.31 19 KENYA 30 498 16.60 20 IRELAND 1,068 17,726 16.60
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关于大脑科学研究的最新成果的深入浅出介绍
sunon77 2009-1-12 06:41
download address: http://www.sfn.org/index.cfm?pagename=brainFacts 大脑科学有很多有意思的问题: 比如,神经元细胞的结构和消息传递机制 大脑的发育 人的视、听、闻、味、触等感觉是如何形成的?又是如何认知的? 人的学习、记忆和语言是如何形成的? 大脑的衰老 人在压力环境下的反应 大脑的疾病等等 Society for Neuroscience 每年出版一个Brain Facts的报告,就上述问题给出目前的最近进展。当然其程度是普及,而不是专业报告,对非Neuroscience专业的研究人员也是一本不错的参考。 END
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灵魂驻扎松果体?
songshuhui 2008-9-3 15:46
wilddonkey 发表于2008-04-29 星期二 8:21 分类: 生物 | | 灵魂驻扎松果体? 十七世纪,法国哲学家笛卡尔用一种二元论来解释人体,他认为同时存在一个自由的非实体的灵魂,和一个机械操作的身体,灵魂像一个舵手,坐在身体这艘船上。从此观点出发,他需要解决一个问题:灵魂这个舵手一般都呆在什么地方办公?身体这艘船上的舵在哪里?根据当时的解剖学发现,人的脑结构基本上是左右对称的,除了一个叫做松果体的组织独一无二,而且正处于脑的几何中心。鉴于其是如此的特立独群、地位显赫,笛卡尔将它指派为灵魂的驻所。 这个位于前额后、小脑前的神秘组织确实不那么简单。旧石器时代末期,一些原始宗教的信徒会被施以脑颅环锯术,即在头顶上挖出不同形状的洞,只有把脑袋雕凿成这样的艺术品才有资格成为祭司的候选人。祭司凭借着坑坑洼洼的头脑未卜先知、喻示众生,其中的道理在于松果体被认为能够获取到空间中可见光谱外的电磁波,并将其转化为神经信号发送至大脑皮层,产生意识,在头顶上凿洞正是为了方便松果体与外界接触。有了这样的脑袋,祭司们就可以闭着眼睛预见到远方正发生着的一些自然变化了。 松果体被当作了第三只眼,或者说是能量中心,看上去很有资格担当灵魂的寄所。但尽管被古希腊哲学家认可为宇宙能量进入人体的闸门,被印度教祖师当作未卜先知的器官,松果体的第三只眼作用在人身上已经很难体现出来了,唯一的残余痕迹是在胚胎发育到两个月时,松果体所在的间脑区域有感光细胞形成,但刚一出现,马上就退化了。而根据海克尔生物基因定律,胚胎在很短的时期内会经历其所属物种的整个进化史,这说明这第三只眼应该在我们的动物祖先身上存在过。 的确,古生物学家发现许多灭绝的爬行动物头顶都有眼睛,在现存的化石级动物,比如已问世 2 亿年的新西兰斑点楔齿蜥的颅骨上还能找到很小的眼眶,眼眶中一层透明的膜下隐藏着一只真正的眼睛。而最近在一种更为低级的脊椎动物,学名为墨西哥丽脂鲤的身上发现,松果体是其唯一的眼睛。这种诨名为无眼鱼的鱼生活在墨西哥的一些地下山洞中,它们没有完整的眼睛结构,因此一直被认为是不能视物的,但新近证实它们能够利用松果体来感知光线。 具往矣,随着进化,松果体的光明使者身份一去不复返,其如今在人体的地位只是一种内分泌腺体,主要功能是通过分泌褪黑激素调节生物钟,跟灵魂已经很难搭上关系。不过台湾大学一份或将发表于 nature 的研究报告又把笛卡尔的舵手唤醒了,研究者对处于静坐冥想状态下的受试者进行大脑成像,结果显示在冥想过程中,松果体显著兴奋。富有宗教色彩的冥想如坐禅、瑜伽等通常要与灵魂、精神能量之类挂上钩,研究者据此声称他们的研究揭示了松果体与灵魂的关联,为笛卡尔的舵手颁发了一张科学的居住证。 或许在冥想时松果体的亢奋意味着驻扎于其内的灵魂正焕发出勃勃生机,但也有可能是此刻松果体正大量释放着褪黑激素或其他某种激素,与灵魂并不相干。 注: 该篇研究报告可详见于 Nature Precedings 网站 http://precedings.nature.com/documents/1328/version/1 标签: 五香松仁 , 松果体 , 灵魂 , 神经科学
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(译)通往心灵中央的旅程 by Vilayanur Ramachandran
songshuhui 2008-9-3 15:26
红猪 发表于2008-05-3 星期六 1:38 分类: 生物 | | 大家可能听过面部失认症:由于特定的脑损伤,患者变得无法识别他人的面孔;但你有没听过这样一种病:患者认得出别人的面孔,却硬说自己的母亲是别人假装的?你可能还听过幻肢:被截肢的人老觉得被截的肢体还在;你有没想过:如果有幻肢者说自己的幻肢很疼,那要如何帮助他解除这种不存在的疼痛呢?还有,你知道吗?人类中百分之九十九的成员,对火星字母该如何发音,有着惊人的共识 神经科学家 Ramanchandran 在他的 演讲 中探讨了以上有趣的问题。 通往心灵中央的旅程 Vilayanur Ramachandran 红猪 译 像 Chris 说的那样,我研究的是人脑,是人脑的功能和结构。我想花一分钟来思考其中的意义。这是一块三镑重的巨大果冻,你能将它放在掌中,它能思考恒星间的广阔宇宙,思考无限的意义。它还能思考它自身,这种奇异的性质就是自我意识,我认为它是神经科学的圣杯,希望有一天我们能了解自我意识是如何产生的。 好,那么你要怎么研究这个神秘的器官呢?你有一千亿个神经细胞,它们相互作用。从这些活动中,涌现出我们称为人性或人类意识的全部功能。这是怎么发生的呢?我们从很多角度出发研究人脑。其中的角度之一,是观察脑中的一小部分区域遭受持续性损伤的病人。损伤并不会导致认知能力的全面丧失,而是导致特定功能的丧失,其他功能则完好无损。这让你能自信地说:那个区域以某种方式在那个功能的运作中起到作用。这样,你就能将功能映射到结构上去,并找出这部分神经回路是如何产生这个功能的。这就是我们想做的事。 我向诸位展示三个惊人的例子,每个例子将 6 分钟。 第一个例子是一种称为卡普格拉综合症( Capgras Syndrome )的罕见综合症。图中显示的是颞叶、额叶和顶叶。而折叠在皮层内部、在图中无法看到的,是一种称为梭状回( fusiform gyrus ) 的微小结构。它被称为脑的脸部区域,因为如果这个区域遭受损伤,你就无法再识别人们的面孔了。你仍然能够通过嗓音识别他人,哦,对了,这是 Joe ,但你没法看着别人的脸认出这是谁;连镜子里的自己都认不出。你知道这是你自己,因为当你挤眉弄眼,镜中人也对你挤眉弄眼,但你并不是真的认识你自己。 好了,这种梭状回损伤导致的疾病很多人知道,但还有一种罕见的综合症,罕见到连医生都很少知道,连神经科学家都不太了解,它名叫卡普格拉错觉( Capgras Delusion ),即一个原本完全正常的病患遭受了头部损伤,从昏迷中醒来,看着自己的母亲说:这人看上去跟我母亲一模一样,但她是个假冒的,是个假装成我母亲的女人。为什么会这样呢?这个人在所有方面都完全清醒理智,但一旦母亲现身,错觉就出现,他就说这不是我母亲。 对这种症状,心理医生的书里最常见的解释是种弗洛伊德式的观点,那就是:当这个小伙子(女性也得有这种病的,但我只说男的好了)还是个婴儿的时候,感觉到母亲有种很强烈的性吸引,这就是弗洛伊德所谓的俄狄浦斯情结。我没说我相信这个,但弗洛伊德观点就是这样的。长大后,你的皮层生长发育,抑制了对母亲的潜在性欲。接下来,头部的击打损伤了皮层,把潜在的性欲释放到了表层。于是突然之间,你莫名其妙觉得自己对母亲起了性欲。于是你想:天,这是我妈,我怎么可能会觉得冲动?她一定是别的女人,是个假冒的。你觉得只有这样的解释才说的通。我从来不觉得这样的论辩有什么道理,尽管像弗洛伊德的其他论辩一样,它非常巧妙。我觉得它没道理,是因为我见过遭受同样损伤的病患否认自己的贵宾犬。他说:大夫,这不是菲菲,它看上去跟菲菲一个样,但它是另一条狗。你用弗洛伊德的理论解释解释看(众笑),你会觉得人类具有某种潜在的兽性,那当然很荒谬。 实际是怎么回事呢?为了解释这种奇怪的疾病,来看看正常人脑区间通路的结构和功能。通常来说,视觉信号通过眼球进入脑中的视觉区域(脑后部负责处理视觉信号)。然后,信号通过称为梭状回的微小结构,你的脑就在那里处理面部图像。那里有对面部敏感的神经元,所以称为脑的面部区。那个区域一旦损坏,你就失去了识别面孔的能力。 但神经信号还会从那个区域出发,往下到达边缘系统中称为杏仁核( amygdala )的区域,边缘系统是脑的情绪核心。杏仁核判断你所看见的物体在情绪上的重要性:那是猎物,是天敌,是配偶,还是完全无关紧要的东西。如果杏仁核变得兴奋,那么说明眼前的东西很重要,神经信号就会向下发送到自主神经系统,你的心跳开始加速,你的手掌开始出汗,肌肉开始收缩。还好手掌会出汗,因为可以把电极连上手掌,测试汗液产生的皮肤电阻,这样我就能判断你看着什么东西的时候,是兴奋,唤起,还是没有反应了。我的想法是:当这小伙子看着某个物体时,信号进入视觉区和梭状回,他认出了这件物体是张桌子或者是他母亲。接着信号就传到杏仁核,再往下传递到自主神经系统。但或许在这小伙子的脑中,从视觉区到边缘系统的线路被事故切断了。由于梭状回并未损坏,小伙子还能够认出他母亲,是啊,这人看上去像我母亲;又由于通往情绪中心的通路被切断了,他就会想:为什么我看见母亲时感觉不到温暖,或者恐惧?于是他就这样来解释这种无法解释的情绪缺失:这不可能是我母亲,而是某人假装的。你要怎么验证这个假说呢?你找来一个人,在他面前放一面屏幕,一边测量他的皮肤电,一边在屏幕上放图片给他看。我能测量你看见一个物体,比如一张桌子或一把伞时,手掌的出汗状况,当然了,看见这些,你是不会出汗的。如果我给你看狮子老虎的照片,你会开始出汗。信不信由你,如果我给你看你母亲的照片,你也会开始出汗,你不用是个犹太人就会出汗。(众笑)那么,当你向病人展示图片并测量他的皮肤电反应时,发生了什么事呢?给他看桌子椅子绒布,都没有反应,跟正常人一样;但当你给他看他母亲的相片,皮肤电图像拉成一条直线,他对自己的母亲也没有情绪反应,因为从视觉区通往情绪中心的线路被切断了。他的视觉没有问题,因为视觉区是正常的;他的情绪反应也没有问题,他会哭会笑;但是从视觉到情绪的线路却断了,因此,他有了这个母亲是冒牌货的错觉。我们在这里研究了奇怪、看似无法理解的神经-精神病症状,并认为正统弗洛伊德观点是错误的,你实际上可以找到一个精确的解释,如果你懂神经解剖的话。顺便说一下,如果这病人跟母亲通电话,他会说:哇,妈,你好不好?你在哪里?用电话就不产生错觉,但当母亲走到面前,他却说:你是谁?你看上去就像我妈。原因是:信息沿着另一条通路从脑的听觉区通往情绪中心,事故并没有切断这条通路,这就解释了为什么他能通过电话认出自己的母亲,但当他看到母亲本人,却说那是假冒者。 好了,脑中为什么会有如此复杂的回路呢?是自然、基因、还是养育的作用?我们通过研究另一奇怪的综合症来试图解答这个问题,它名叫幻肢。 诸位都知道幻肢是什么。当一条手臂或腿被切除,或当你在战争中失去一条肢体,你还是能活生生感受到那条已经失去的手臂,那就是幻臂( phantom arm )或幻腿 (phantom leg) 。实际上,身体的任何部分都会产生幻肢现象。信不信由你,即使内脏器官都不例外。我有位病人被摘除了子宫,结果得了幻子宫病,每个月还会有幻一次月经。一天一个学生问我,那病人有没有幻经前综合症?倒是个不错的科研课题,但我们还没有研究那个。好了,接下来的问题是:通过实验,你能从幻肢现象中学到什么?我们发现了一种现象:感觉到幻肢的病人中,有一半宣称自己能移动那条幻肢,他们能用幻肢拍兄弟的肩膀、能在电话铃响时拿起听筒、能挥手道别。他们有种十分强烈鲜活的感觉。病人的脑知道手臂已经不在了,但感觉还是非常强烈。 然而,病人中的另一半没有这种运动的感觉,他们告诉我:大夫,我的幻肢被麻痹了,它痉挛地捏紧拳头,疼得不得了。如果我能移动它,疼痛或许就会减轻。为什么幻肢会被麻痹呢?听上去自相矛盾。当我们查看病例时,我们发现,这些感觉幻肢被麻痹的人,他们的手臂原先曾被麻痹过,原因是神经受伤,控制手臂的神经被车祸之类的原因切断了。所以,病人的手臂曾经真的疼痛过几个月或者几年。然后,为了帮助病人赶走疼痛,外科医生给他做了截肢手术;接下来,就有了条同样疼痛的幻肢。这是个严重的问题,病人们心情抑郁,甚至有人自杀。那么你要怎么治愈这种综合症呢?为什么会有人觉得幻肢麻痹? 查看病例的时候,我发现他们有过真实的手臂,控制手臂的神经被切断,真实的手臂在截肢前麻痹了几个月,这种疼痛被带到了幻肢里。为什么会这样呢?当手臂完好但麻痹的时候,脑向手臂发送指令,前脑命令动,但视得到的觉反馈却说动不了;动――动不了――动――动不了这被固定在了神经回路中,我们把这叫做习得行麻痹( learned paralysis )。脑了解到,移动手臂的指令制造了麻痹的感觉。然后,当你将手臂切除,习得性麻痹就进入了你的体象( body image ),进入了你的幻肢。 你要怎么帮助这些病人呢?你要怎样解除习得性麻痹,好让他们的幻肢不在剧痛中痉挛紧握?如果你向幻肢发送指令,并且得到了幻肢响应指令的视觉反馈,那会怎样呢?那样,说不定就会减轻幻肢疼痛了。你要怎样做到这一点?可以用虚拟实境,但那会花上几百万。我想到了这个成本三美元的办法,别跟我的赞助机构说。(众笑)你是这么干的:在纸板盒中间放面镜子,制造出一个我称为镜盒( mirror box )的东西。 我的第一个病人十年前截肢,此前手臂麻痹了几年,截肢后幻肢产生麻痹。他来看病的时候,我给了他一个这样的镜盒,病人将疼痛痉挛的幻肢左臂放到镜子左侧;右臂则放在镜子右侧,并做出和左臂同样的姿势。然后病人看着镜中,他感觉到了什么?他感觉幻肢又复活了,因为他看到了镜中的手臂,就好像他的幻肢又重生了。接着我说:现在动一下你还在的手指,同时对镜子里面看,这样你会看见自己的幻肢正在移动。很好理解,对不?但惊人的是,病人说:天,我的幻肢又在动了!疼痛也随之减轻。(掌声)我的第一个病人来看病时,我叫他看着自己幻肢的镜像,他咯咯笑起来,说:我看见我的幻肢了。他不傻,知道这不是真实的,只是个镜像,但这是非常鲜活的体验,接着我说:动一下你真实的那只手和幻肢手。他说:我可没法移动我的幻肢手,你知道的,很疼。我说:那动一下正常的那只手吧。他说:哦,天,我的幻肢又在动了,简直不能相信,我的疼痛也好些了。接着我说:把眼睛闭上。他闭上眼,我说:动一下你正常的那只手。厄,感觉不到了,它又握紧了。睁眼。哦,天,又在动了!他就像个进了糖果店的小孩。 所以,这证明了我关于习得性麻痹和视觉信息所起重要作用的理论,但我可不会因为让人成功移动幻肢而获得诺贝尔奖。(众笑)细想之下,这种能力完全没有用处,但我开始意识到:也许你在神经科学中观察到的其他类型的麻痹,比如中风,也许都有习得的成分,都能用一个装了镜子的简单装置予以克服。我对那位病人说:把镜子带回家,自己练习一两个礼拜,也许你能扔掉镜子,解除习得性麻痹,开始移动幻肢,消除疼痛。他说好啊,我带回家。我说:两块钱而已,带回家吧。于是他把镜子带回了家。两周后他打来电话说:大夫,你一定不相信。我说:什么?他说:它不见了。我说:什么不见了。我还以为镜子或者盒子可能不见了。他说:不不不,这个跟了我十年的幻肢,它消失了!我觉得担心了,我改变了这个人的体象,人类被试啦、研究伦理啦方面会有什么问题?我说:你觉得困扰吗?他说:才没有!过去三天,我没了幻肢,于是就没了幻肢肘关节痛,没了握拳,没了幻肢上臂疼痛,所有这些疼痛都消失了。但问题的,我的幻手指还挂在肩膀这边,你的镜子够不到,你能不能把镜盒改装一下,好让我用脸贴着镜子,在镜子里看见自己的幻手指?(众笑) 我一直觉得这像是魔术。为什么会发生这样的事?因为脑面临巨大的感觉冲突,它收到视觉信号,说幻肢又回来了;但另一方面,又没有来自肌肉的信号证明它真的回来了;你的动作信号也在告诉你手臂没在动。在这种冲突之下,脑就说:少来啦,根本就没有什么幻肢,这条手臂已经不在了。手臂一旦消失,附带的好处就是疼痛也一并消失,因为不可能有一种不依附形体的疼痛漂浮空中。其他研究团体在几十个病人身上试验了这种疗法,也许能称为治疗幻肢疼痛的有价值的方法。还有人在中风病人身上试验这种疗法,有的中风瘫痪也是习得的,或许也能用镜子加以克服,临床试验也正在进行中。 好了,接下来开始讲第三部分,是关于另一个奇怪现象的,它叫做联觉( Synesthesia ),是由达尔文的表亲弗朗西斯 . 高尔顿在十九世纪发现的。他指出,人群中某些成员,其他方面均与常人无益,却有如下特别之处:他们看到一个数字时,就能感受到色彩。 5 是蓝色的, 7 是黄色的, 9 是 靛色的。这些人其他方面完全正常。有人能在音符中看出颜色,升 c 是蓝色的,升 f 是绿色的,另一个音符可能是黄色。为什么会这样?高尔顿把这称为联觉――感觉的混合。对我们来说,感觉之间是分开的,但有人会混合,为什么会这样?还有一个有趣的现象,就是联觉会遗传,高尔顿认为其中有遗传学基础。此外,在艺术家、诗人、小说家当中,联觉比其他人常见八倍。为什么会这样?我就要回答这个问题,此前没有人回答过。 好了,什么是联觉,成因是什么?有许多理论做出解释。一种理论认为,他们就是疯了而已。那算不上什么科学理论,所以别管它了。另一个理论是这些人吸了毒,或许有点道理,因为联觉在湾区比在圣地亚哥常见。(众笑)我们来问问自己:联觉到底是什么?我们发现,图中梭状回里的颜色区和数字区彼此接近,因此我们认为,在颜色区和数字区之间发生了意外串线( cross-wiring ),所以,每次你看见数字,就会同时看见颜色,于是就有了联觉。那么为什么会出现串线呢?记得我说过这是遗传的。这就给了你线索,说不定是某个变异的基因引起了串线。我们每个人在出生时,脑中的所有区域都彼此相连,它们后来被修剪成为脑中的不同模块。有一个基因控制这种修剪过程 (trimming ),当这个基因发生变异,修剪就不完全。如果是数字区和颜色区没有断开,你就有数字-颜色连觉;如果音符区和颜色区没有断开,你就有了音符-颜色联觉。那么,如果脑中的一切区域都彼此相连呢?好,想一下艺术家、小说家和诗人之间有什么共通的地方。他们都能进行类比思考( metaphorical thinking ),将看似无关的想法联系在一起,比如朱丽就是太阳。这句话的意思难道是朱丽是个发光的火球吗?精神分裂的人会那么想,但那是另外一回事。正常人会说:意思是她像太阳一样温暖发光,哺育他人。他马上就能领会其中的联系。假设联觉者人的脑中发生串线,再假设概念也位于脑的不同部分,那他们的脑就更有可能倾向于类比思考,更有创意。因此,艺术家、诗人、小说家中具有联觉者就更多。 下面看最后一个演示。我将向诸位展示:你们全都有联觉,只是自己不承认罢了。图中是我称为火星字母的东西,其中一个叫 kiki ,另一个叫 buba 。 哪一个是 kiki ,哪一个是 buba 呢?多少人觉得左边是 kiki ,右边是 buba ,举下手。好了,有一两位变异人。多少人觉得左边是 buba ,右边是 kiki ,举下手。百分之九十九的人。好了,诸位都不是火星人,你们是怎么认出火星字母的?因为诸位都在进行跨模块的联觉抽象,意思是,你觉得右边那个尖尖的东西看上去像 kiki 。在你的听觉皮层中, kiki 的声音很像尖尖的视觉形象;这看似幻觉,但在你的视皮层和听觉皮层分别处理视觉和听觉信号时,脑能够抽取两者的共性。我们现在知道,这发生在脑的梭状回,因为那里受损的病人无法正确判断 buba kiki 对应的字母,同时也失去了比喻的能力。你要是问他:发光的未必是黄金这句话是什么意思?他会回答说:意思是会闪光的金属不一定是黄金,你得测试具体成分。他完全不明白其中的比喻意义。这个脑区在人脑中的体积比低等灵长类中的大八倍。这边的角回( angular gyrus )区域很有意思,因为它是视觉、听觉和触觉的交汇处。人类的角回特别大,我认为这是许多人类特有的能力,比如抽象、类比,和创意的基础。这些问题,哲学家已经研究了上千年。现在我们科学家能够通过脑成像、研究病人,还有提出正确的问题来开始进行探索了。谢谢。      标签: 神经科学 , 翻译
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当彩色的声音尝起来是甜的
songshuhui 2008-9-3 15:25
wilddonkey 发表于2008-05-3 星期六 13:35 分类: 心理 , 生物 | | 此文作于07年三月,发表在07年6月刊的《科学中国》(原《科学》) 红猪翻译的《通往心灵中央的旅程》一文提到了联觉,所以把这篇旧文贴出来,供大家参考,请对照阅读:) 一觉醒来,睁开双眼,看到的是家中熟悉的场景和透窗而入的阳光;工作累了,听段音乐放松放松;新买的衣服,摸起来手感不错;饭菜上来了,先是扑鼻的香味,然后是绕舌的美味。这就是我们每天的生活,由视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉五种感觉塑造而成。来自外部世界的信息被各感觉器官所捕捉,经过各感觉系统的处理,最终得到一个解释或是一种感受:朝你微笑的是那个美丽女孩;嘴里的烤鸡味道不错并由此引发出接下来的行为:赶快上前打个招呼;再咬一大口,猛嚼一阵我们在不断感知,生活也在不断继续。 回荡着凄婉乐曲的悲剧场景给我们带来忧伤,没有人能够区分出这忧伤哪部分是来自看到的,哪部分又是来自听到的。人五种感觉系统的信息来源截然迥异,运行机制也不尽相同,但它们并不是彼此完全独立进行工作的,各感觉信息在大脑中被分别处理时,可能存在一定的相互作用,分别处理完毕后还可能会在更高级的皮层区域得到整合。正因此,我们得到了一个不可分割的忧伤。 不同感觉相互影响最典型的例子是嗅觉与味觉的合作。当我们捏住鼻子,通过品尝判断食物的种类时,成功率不会太高,即便像巧克力这样的大众食品也无法脱颖而出。这是因为食物风味的绝大部分信息是由嗅觉提供的,品尝出来的味道只具有辅助作用,巧克力的甜味要与其特有的气味融合在一起才能令人无法抗拒。 影响还可以与时间上的先后有关,即前一种感觉信息的处理结果会左右到后一种的处理。比如注视身体的某部分(如手臂)能够提高那部分皮肤的触觉敏感性,所以打针的时候还是看着别处比较好。 彼此的信息交流是必要的,但有些时候会出现异常情况,比如:白纸黑字的 2 看起来却是红色的;一听到莫扎特的音乐嘴中就会泛出奶油的味道,或是眼中呈现出快速流动着的色彩斑斓的波纹 如果有过类似的经验,不必觉得心中不安,早在 1690 年,就有科学文献记载说一个人感到喇叭发出的声音是猩红色的。十九世纪末,这种异常生理现象得到了广泛研究,但随后不久便被认为是一种幻觉而遭到冷落,直到二十世纪八十年代重新引起科学家们的兴趣,并以 synaesthesia 的字样频繁出现在学术期刊中 。 英文 synesthesia 由分别代表联合和知觉的两个希腊字结合而成,中文翻译为共感觉或联觉。顾名思义,所谓联觉,就是某种感觉刺激在引起相应感知的同时,还会引发另外一种感知,而能够带来这额外感知的刺激却从未出现。联觉能力在一个人的童年时期就已经具备,并且通常伴随其终身,因此联觉者往往不认为自己的感受有什么不正常,甚至认为别人也应该如此。小说《洛丽塔》的作者,联觉人纳博科夫就经常跟他的母亲争执字母 b 是黄褐色还是桔红色的, t 属于淡黄绿色还是浅蓝色。很显然,他母亲也是一个联觉人。 联觉的发生是自动的,既无法刻意生成又无法抑制。这一点可以由专门给联觉人制造的麻烦来证明:如果看到字母 A 会感知到红色,那么就给他看一个绿色的 A ,这使其需要很努力才能说服自己那字母是绿色的。在此情况下,联觉人判定字母真实色彩的时间要比普通人慢,因而该方法通常被研究者用来验明受试者的正身。 产生联觉的刺激和得到的联觉感知之间具有固定的关联,无论何时看到天空这个词都会感到它是黄色的;只要听到小提琴拉奏出的 C 大调就会尝到冰淇淋的味道。这与服用迷幻药后获得的变化不定的幻觉完全不同,也有别于触发记忆所产生的联想,比如看到天空,便联想起蓝色。事实上对联觉者来说,联觉感知与正常感知会同时出现,黄色与天空是一起跃入眼中的。 从理论上讲,联觉可以发生在五种感觉中的任意两种或两种以上之间,但最常见的情形是视觉系统内的联觉:字形触发颜色,字形包括字母、词语、数字。跨感觉系统的联觉通常是由音乐产生颜色、味道;字形产生味道等等。在所有联觉感知中,颜色的出镜率最高。联觉还是单向的,到目前为止没有发现例外,钢琴曲带来蓝色,但看到蓝色耳边不会响起钢琴曲。任何两个联觉者的模式都不会完全相同,一个人眼中的绿色可能恰巧也是绿色的,而在另一个人看来却是紫色的。当然,对后者来说这种经验会为其带来不便,但不能就此认为联觉是一种疾病,它并不由某种生理上的缺陷、障碍所导致,联觉者们也都是身心健康的。 但联觉毕竟是一种异常的感知,因此引发了科学家们对其背后神经机制的浓厚兴趣,而对这些机制的理解也有助于对正常感知过程的研究。最容易想到的解释是,在处理不同感觉信息的通路间存在着异常的神经联接。比如当看到星期三这个词时,视觉系统内专门负责对形状信息进行处理的细胞会做出反应,并通过异常的神经联接,使本应只对咖啡色信息进行处理的细胞也同时兴奋起来,结果便是咖啡色的星期三跃然纸上。同样的道理,听觉系统和味觉系统间的异常联接带来了五味俱全的贝多芬命运交响曲。 看样子是额外生出来的神经联接导致了联觉的出现,其实正确地说是应该消失的神经联接没有消失。因为大脑在早期发育过程中不是生成新的神经,而是将已有的修剪成某种特定的联接模式,使各感觉系统相对独立地开展工作,以便于将信息分门别类进行处理,提高效率。因此可以说每个人都曾经是联觉人,当我们还是婴儿的时候。在那时,妈妈的声音带有甜甜的色彩和温暖的香气。而由于某种原因,部分人脑中的一些多余联接被保留了下来,令他们能够体验到只属于自己的那份独特感受。 普遍认为原因来自于遗传,一家子都是联觉人,而且各擅其长,时常聚在一起交流心得,倒也其乐融融。其中大部分是女性,男女比例大概为 1 : 5 ,因此联觉很可能是一种与 X 染色体相关的遗传特性。但肯定也要受到后天环境的制约和影响,那些不时引发奇妙感受的字词、音乐可都是经验之得。 有幸成为联觉人的可能性有多大? 1883 年首次估算结果是每 20 人中就有一个;二十世纪八十年代的看法很悲观: 250,000 人中才有一个;到了 1996 年,行情有所看涨,拜伦 科恩和他的同事得出了 2000 人中至少存在一个联觉者的预测结果;而最近的大规模调查表明,每 30 个人中间就有一人至少拥有一种联觉经验。 比例是否真有如此之高还有待进一步证实,从小到大我们身边似乎也不见有这许多异类啊?也许他们都深藏不露,又或者从未意识到自己如此与众不同。而能够清楚意识到的人其联觉感受肯定很强烈:每当人车声过于嘈杂,眼前就突然出现一堆色彩,以至于看不清红绿灯和交通标志;一听到女友的名字,嘴里就冒出自己最不喜欢吃的花椰菜味道,这些体验着实会令人印象深刻。 此图为画家马克 若万赫尔对作曲家梅湘的作品 Turangalla 3 的绘画阐释 联觉并不总是带来烦恼或是无用的,如果每个数字都代表一种颜色,记住别人的电话号码就容易得多了。事实上,联觉者往往拥有更高的智商、更好的空间记忆能力、更丰富的创造力。这些天分在文学、艺术领域最有用武之地,诗人、作家笔下的美妙意境恐怕不是空穴来风,微风过处,送来缕缕的清香,仿佛远处高楼上渺茫的歌声似的。朱自清的妙笔是否来自其切身体验?画家的每一幅作品都可以是一次独特的和声编排, 苦涩的大二度音程、干草味的四度音程对音乐家的事业发展肯定大有益助。联觉人曾在十九世纪末的欧洲前卫艺术界风光无限,物理学家费曼、作曲家李斯特也均在联觉名人榜上占有一席之地。 如果你是一位联觉者,感谢这种天赋的能力吧,不管怎样,它使你的生活更加丰富多彩。 参考文献: 1. Beeli G, Esslen M, Jancke L. Synaesthesia: when coloured sounds taste sweet . Nature. 2005 Mar 3;434(7029):38. 2.Ward J, Mattingley JB . Synaesthesia: an overview of contemporary findings and controversies . Cortex. 2006 Feb;42(2):129-36. 3. Mulvenna CM, Walsh V. Synaesthesia: supernormal integration ? Trends Cogn Sci. 2006 Aug;10(8):350-2. Epub 2006 Jul 13. 4. Mulvenna C, Walsh V. Synaesthesia . Curr Biol. 2005 Jun 7;15(11):R399-400. Review. 5. Bushara KO, Hanakawa T, Immisch I, Toma K, Kansaku K, Hallett M. Neural correlates of cross-modal binding . Nat Neurosci. 2003 Feb;6(2):190-5. 标签: 五香松仁 , 神经科学 , 联觉
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“当看见的时候”(节选)
songshuhui 2008-9-3 15:24
wilddonkey 发表于2008-05-3 星期六 15:08 分类: 心理 , 生物 | | 同样是旧文,全文发表于07年6月刊《新发现》 。 《通往心灵中央的旅程》一文提到了fusiform(脸部类别识别脑区),因此把这篇文章贴出来。原文太长,只节选一段,这段介绍了视觉系统类别识别区域(包括fusiform)的编码机制,篇末给出了一个对 面部失认症 /脸盲症的解释,供大家参考。同样 请对照阅读:) 汉语中形容女子之美的词很多,比如沉鱼落雁、闭月羞花、倾国倾城等等,但唯有一词达到了极至,叫做臆想之美,意思是想象中那个女子有多美,她就有多美。想象很大程度上来自于经验,平日里的所见所闻决定了梦中情人的模样,而如果无法记住看过的面孔的话,这个词的妙处可就要大打折扣了。多数人都能很容易认出迎面走来的朋友,即便已很长时间不见,但也有人经常会把擦肩而过的家人当作陌生人,这并不是因为刚好没看到,而是由于他们得了一种被称为脸盲症的疾病。此病的患者能看清楚别人的脸,却无法将其记住,甚至包括镜子中的自己。但他们并非记忆力差,人名、电话号码、书中的文字都与正常人一般无二,唯独脸。 既然记不住,自然也就分不清楚看到的那些脸到底属于谁,于是眼中只有陌生人。患有脸盲症的病人往往记忆力正常,也不具有其他识别障碍,这说明视觉系统对面部信息的处理有着专门的机制,而在处理过程中某个环节的出错导致了目中无人事件的发生。脸部反射出的光线与其他物体反射出的没有什么本质区别,工作于低级视皮层区域间的并行信息处理通路,仅对颜色、形状、运动等基本视信息进行分类加工,因此所谓的专门机制是由某些专门对脸部信息进行处理的高级视皮层区域体现出来的。这些皮层区域很挑剔,只接收下级皮层传递来的跟脸部有关的视觉信息,其他的几乎不予受理。存在如此高度特化的区域并不令人感到意外,因为能否及时从他人面孔中获取到关键、精确的信息对我们来说至关重要,此人是否认识?正在高兴还是生气? 这些信息决定了我们下一步的行为:寒暄两句还是继续前行;报以微笑还是默不做声。而如果面对的是根香蕉的话,就不必费这般周折了,什么都不想直接拿起来吃掉,也正因此不会存在专门处理香蕉信息的皮层区域。 除了脸部之外,还有些视觉对象由于其重要性需要设立特区,目前已发现的有:专门对人体信息(如手脚、四肢、躯干之类)进行处理的区域;专门对场所、地点信息(如厅房、楼道的结构布局,公司所在街角的位置之类)进行处理的区域。这些专属区域是视觉系统的终点站,其最重要的任务是标识出看到的到底是什么,标识方法与红绿灯时间显示牌的工作原理相仿。显示牌是由七个发光二极管组成的日字形,二极管通过特定的组合方式发光构成 0 到 9 十个数字,比如想显示 0 的时候,中间的一横不亮,其余的都亮就可以了。在皮层中,扮演二极管角色的是细胞,某些细胞组合在一起的同步反应(同时发光)代表了某视觉对象的类别。比如当你看到恋人的脸时,在脸部专属区域立刻就会有一群细胞同时做出强烈反应,而且无论其离你是远是近;是在视野中心还是在眼角处,都至少有这一群细胞在发光,即便她正在微笑甚至做鬼脸也是如此。也就是说这群细胞的同步反应专一地代表了恋人的脸,所以不管她摇摇头还是撇撇嘴,你都不会把她当作另外一个人。 判断出看到的是什么是大脑的基本职责之一,视觉系统在此过程中的任务是为视觉对象生成属于自己的标识符,这标识符就是一群特定细胞的同步反应,反应发生在已发现的和可 能存在但尚未发现的专属区域,以及对其他普通视觉对象进行统一标识的非专属区域 ( 见文后注释 )。 标识符与视觉对象是专一对应的,如果恋人的脸突然变成母亲的脸,发光的就是另外一群细胞了。多少有些意外,大脑中并没有呈现出与眼中所见相同的场景,视觉系统的最终产品不是视觉对象的副本,而是代表它们的标识符。标识符接下来会启动视觉系统外其他高级皮层区域的相关连锁反应,我们这才意识到看见的是张脸,而不是香蕉;是恋人的,不是母亲的。当然仅仅判断出类别是不够的,能否及时察觉出恋人眼帘低垂、嘴角含笑是因为害羞;杏眼圆睁、嘴巴撅起是表达嗔怒至关紧要。而为了做到这一点,整个视觉系统需要高度运转,信息流在皮层间往复穿梭,绝非可以自下而上一蹴而就。这个过程比类别识别复杂的多,无法简单解释清楚。但毫无疑问,区分出眼中种种事物的类别是我们认识世界的起点。 客观世界中的事物种类是无限的,而大脑中的细胞再多也是有限的,若要用有限来表示无限可就需要一些技巧了。再来看看那个显示牌,日字最上面的那根二极管既在表示 2 时发光,也在表示 5 时发光,很显然它是可以重复利用的。同样的道理,一个细胞既会在恋人的脸出现时反应,也会在母亲的脸出现时反应,每个细胞代表脸不同方面的特征,它们的某种特定组合即代表了一张特别的脸。这就是解决问题的方案编码机制,这种方式大大提高了资源利用率,是以有限表示无限的唯一办法。事实上虽然显示牌只显示十个数字,但七个二极管可以代表的情况多达 2 的 7 次方 128 种,而视皮层的细胞数量是以亿为单位的,所以不必担心看到的东西多了,大脑会无法区分出彼此,即便各式各样的新物品正在被不断制造出来。编码机制不是高级视皮层区域的独家专利,而是应用于视觉系统各处乃至其他感觉系统,它可以说是大脑进行信息处理的通用法则。 当看到照片中的恋人时,你会立刻想起有关她的一些信息,如名字、性格、爱好等,当然还有在一起的美好时光,并由此产生强烈的幸福感。这说明视觉系统在完成它的使命后,会将接力棒传递给负责记忆和情绪的脑区。编码规则在那里同样适用,但是会存在一种很特殊的情况一个细胞的编码,当恋人的脸出现时,只有这个细胞做出反应,而且它忠贞不二,对别人的脸都不感兴趣。这类细胞被称为祖母细胞,这样叫是因为曾有神经学家认为既然在视觉系统的等级组织结构中,从低级皮层到高级皮层细胞的感受野是越来越大、越来越复杂的,那么到最后理所当然地会存在一个超级细胞,其感受野可以对应整个一张脸。 不一定只有脸才拥有与其对应的祖母细胞,一只动物、一种食物都可以享受这份待遇,但前提是它必需令你印象深刻。也就是说这种地位显赫的细胞只会对恋人的脸、朝夕相处的宠物狗、最钟爱的炸酱面专一反应。这并不难理解,如果每个陌生人、每只狗、每种食物都需要专人服务的话,大脑的员工再多也不够用。资源不容浪费,但为了让人在对其最重要、最熟悉的事物出现时尽快做出反应,能够显著提高效率的祖母细胞也是必不可少的。看来我们的大脑在资源利用率和效率之间做了一个兼顾,以一种灵活的方式进行编码,一般的视觉对象一般对待,特殊的视觉对象特殊对待。显而易见的是,特权不是与生俱来的,对恋人的脸情有独衷的那个细胞,在你遇到她之前未必会有什么惊人之处,也许正是你的日思夜想才造就了它的痴心。所有的细胞和神经回路都时刻处在动态变化当中,不过相对固定的等级制度确然存在,从低级皮层到高级皮层编码效率是越来越高的,祖母细胞在记忆、情绪等脑区(已不属于视觉系统)的出现证实了这一点。 脸部专属区域与记忆脑区的通信障碍可能是脸盲症的症结所在,家人的脸在脸部专属区域所生成的标识符,总是不能在记忆脑区触发后继的反应,即无法形成相关的记忆。脑海中缺少容颜的烙印或许另有一桩好处,那就是想象能够不受过往的羁绊,天马行空。 注 : 已发现的专属区域: fusiform face area(FFA) 脸部; extratriate body area(EBA) 人体; parahippocampal place area(PPA) 场所、地点。非专属区域: lateral occipital complex(LOC) 除脸部、人体、场所、地点外的其他所有客观物体。需要说明的是,专属区域对信息类别的选择并不是绝对化的,比如 EBA 同时也对动物、非生命物体如剪刀等信息进行处理,但反应比较弱,只有对人体信息进行处理时反应才最强,正因为如此该区域被认为是具有专属性的。 参考文献: 1. Paul E. Downing, Yuhong Jiang, Miles Shuman, Nancy Kanwisher. A cortical area selective for visual processing of the human body . Science. 2001 Sep 28;293(5539):2470-3. 2. Hung CP, Kreiman G, Poggio T, DiCarlo JJ. Fast readout of object identity from macaque inferior temporal cortex . Science. 2005 Nov 4;310(5749):863-6. 3. Rotshtein P, Henson RN, Treves A, Driver J, Dolan RJ. Morphing Marilyn into Maggie dissociates physical and identity face representations in the brain . Nat Neurosci. 2005 Jan;8(1):107-13. Epub 2004 Dec 12. 4. Quiroga RQ, Reddy L, Kreiman G, Koch C, Fried I. Invariant visual representation by single neurons in the human brain . Nature. 2005 Jun 23;435(7045):1102-7. 5. Charles G. Gross. Genealogy of theGrandmother Cell . Neuroscientist. 8(5):512518, 2002. 标签: 五香松仁 , 神经科学 , 脸盲症 , 视觉类别识别
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科学读心术
songshuhui 2008-9-3 15:16
denovo 发表于2008-05-5 星期一 17:33 分类: 心理 , 生物 | | 97年有一部出名的恐怖片《我知道你去年夏天做了什么》。最近读心术十分火爆,一边是加州小公司Emotiv的脑波遥控游戏头盔上市,一边是伯克利的研究者在《自然》杂志上发表文章说能通过磁功能共振成像(fMRI)猜出你看的是哪张图片,也许要不了多久,我就能靠脑波知道你去年夏天看见什么了。 这两样东西,粗看起来一个是圈钱的把戏,一个是严肃的科学,其实放在一起来看,还真是蛮有些意思,希望伯克利的兄弟们不会来砍我。读心术的要点无非两样:读脑波的技术,以及处理读取图像的算法。 Emotiv公司声称他们使用EEG,也就是常用的脑电图,读取大脑活动的突触后电流。这个方法的实时性好,但定位性很差。而伯克利的研究者使用了fMRI(磁功能共振成像),读取的是大脑各部位活动所需的血流量,间接表现神经细胞的活跃程度。显然这个方法不如EEG那样实时,但是定位性要好很多,所以在神经科学的研究中使用非常广泛,不过这比脑电图要复杂得多,也要贵得多。 不论用哪种方法,读取出来的图像都要用特定的算法来分析,以解读其中的信息。Emotiv公司号称他们的算法可以解码脑电图,以此定位信号来源,但正如前面所说的,脑电图技术本身就限制了它的定位功能。看了几个Emotiv头盔试用的介绍和录像,我猜测他们使用的只是一个模式匹配(pattern match)算法,先记录你某些特定大脑活动情况下的脑电图,比如说当你想把一个箱子抬起来的时候,脑电图是什么样子。然后将新的脑电图与这些已有记录匹配,如果匹配值高到一定程度,便认为你现在是想抬箱子,从而发出无线信号,让游戏人物把箱子抬起来。所以你每次想抬箱子的时候,可千万不要胡思乱想,一不小心说不定电脑就给理解错了 而伯克利的研究者们做的却是机器学习(machine learning)。简单地说,就是给被试者看一千余张图片,记录他们每一次的磁共振功能成像,然后从这一千余次图片和脑波的对应中总结出一套比较普适的规律,这一步叫做模型估计(model estimation)。接下来就要将这套规律运用于全新的一套图片上,预测出被试者看到这其中每张新图片的脑波反应是什么样子。当被试者看到一张新图片,测试者并不知道是哪一张,但是它可以把脑波的记录与之前的预测相比较,选取预测值与本次实测值最相近的一张图片,也就是猜测被试者所看到的究竟是哪一张图片。这其中还有很多细节,比方说如何把被试者所看图片在视觉中枢不同点上引起的神经反应转换为数学表达式(研究者使用了金字塔Gabor小波模型)。这里面所用到的算法复杂程度比Emotiv的要高太多了。 使用磁功能共振成像的读心术研究早有不少人在做,伯克利这篇文章并非首开先河。但相对于此前的研究,它在好几个方面有了大的突破。它可以识别全新图像,而此前的研究中,猜的图像大都是之前读取过脑波的旧图像。它采用了真实图像,虽然只是全黑白图片,但相对以前所采用的简单易分类的人造图片,在算法上已经是一个突破。 作为一个科学工作者,我希望看到的后续工作除了提高图片复杂度(如彩色图片)外,主要是测试该方法的广泛适用性。目前只有两个被试者就是实验者中的两位,对其中一位的预测准确度明显比另一位高不少,是不是说明有人的心思简单,比较容易被读心呢?呵呵。当然,我也知道磁功能共振成像复杂昂贵,是广泛测试的一大障碍。 要是从一个科幻读者的角度来说,我希望看到的,也是我害怕看到的,则是读心术的推广,从视觉中枢到其他知觉以至思想,记忆和感情。前面说过,读心术需要算法和探测技术两方面的进步。对于知觉,位置比时序重要得多,也许磁功能共振成像这样具有定位功能的技术已经足够。但对于时序性强的思想和记忆,我们需要同时具有实时和定位功能的技术,下一个候选技术是MEG(脑磁图,直接探测由神经细胞活动电流所造成的磁场),或是MEG与fMRI的结合,还是听起来有点恐怖的颅内电极?不管怎样,对于思想和记忆的探测似乎理论上还是可行的,可是对于感情这种我们自己都搞不懂的事,要用机器来探测,似乎还是有点儿匪夷所思。也许不久的将来我会有一台记梦仪,每晚接在自己的脑袋上,如果早晨醒来想起昨天晚上做了一个好梦,却怎么也不记得梦里的情形,就可以打开记梦仪看看。啊,原来梦里都是绿油油的美刀!只是少年时候的梦想如果知道那个人是不是也喜欢我就好了却不知道什么时候才可能实现。 不过比起从知觉到思想记忆以致感情的推广,读心术更可怕的前景,则是从个人推广到群体。使用机器学习算法,你必须先用实际行动把你大脑的反应模式教给电脑,它才能够举一反三地探测你的思想,所以你要是讨厌被机器了解,没关系,不教它就好了。如果有一天,我们能够从大量人群的思维模式中提取出共通之处,来探测一个新人的思维,那可就谁也逃不掉了。好在人和人是如此不同,思维模式的共通之处究竟有多少还是个问号,也许这一天永远也不会到来。但愿这一天永远也不会到来。 伯克利文章的连接: Identifying natural images from human brain activity P.S. 俺不是脑成像和算法的专家,有错漏之处恳请指正,谢谢 标签: 五香松仁 , 神经科学 , 认知
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天生的审美家
songshuhui 2008-9-3 14:19
cobblest 发表于2008-05-8 星期四 10:24 分类: 心理 , 生物 | | 一件优秀的美术作品或雕塑总有种振奋人心的力量,我们常说,这些伟大的作品可以涤荡我们的心灵。事实上,真正对艺术进行反应的部分是大脑:眼睛只是获取经过神经回路的诸多信息,大脑则对我们所见的经验进行处理和控制。美到底是主观的存在在于观察者的眼中,还是大脑中存在着对一种既定的对于艺术的反应?近年来,随着神经科学的飞速发展,科学家们对于艺术和神经科学之间的关系有了更加深刻的体悟,人类对于美的鉴赏的生物学机制也逐渐揭开了神秘的面纱。 艺术家们通过数个世纪的尝试和试错,逐渐的对于视觉系统产生某种大脑的知觉进行了模仿。例如,岩洞绘画者最早发现人类的大脑无需对物体的所有颜色都产生知觉;线条就可以做得到。印象派画家发明了一种表现运动感觉的技术,例如 Monet 笔下浮动的水波。尽管在文化之间存在着对于艺术鉴赏的差异,但是在绘画艺术领域同样存在着许多普世的规律。视觉艺术正是在艺术和科学间架起的一座桥梁。美丽的自然风景图像可以激起人们去了解如何创造他们的物理学规律。但是绘画本身无法让我们更好的理解他们。因此,需要神经科学家们通过对人脑运作规律和美术作品中精巧的设计作一详尽的分析,来揭示千百年来人类绘画艺术中所演化出的对于视觉和其他神经机制的无意识的运用。 事实上,有时候这种运用也许并不是无意识的。艺术家经常利用科学作为他们的启发。 Leonards Da Vinci 研究解剖学和工程学,并将其中的知识应用于创造惟妙惟肖的视觉艺术作品。在本文中,也将展现这位天才画家如何可能的利用了视觉神经活动的规律创造出了神秘的经典之作。今天,艺术家运用科学的肖像学知识和概念不仅创造出具有现实感的画面,并且创造出了更加抽象和具有诗意的图像。诺贝尔获得者,神经科学家 Torsten Wiesel 认为,在过去三十年对于艺术鉴赏的生理学机制的研究,或许可以反过来促进艺术的创作。当然,这还要建立在对于艺术的神经机制进一步的探索。 是左还是右? 关于左右脑的分工,大部分都有一定的认识。现在基本公认的是, 右半球在情绪识别方面起到了更加重要的作用。人们 对于呈现于右视野的物体图片的辨别比对于呈现于左视野的物体的图片辨别更快,而左视野对辨别情绪性的脸部图片则具有优势。 对于脑损伤病人的研究也显示,右脑半球损伤被试在识别和鉴定口头言语和脸部表情的情绪信息上比左半球损伤的被试表现的更差。除 了脸部表情之外,右脑损伤的被试在对幽默卡通片的反应中也显示出比左半球损伤被试更大的缺失。这些都表明,右半球对于调节情绪感受的反应来说是必需的 (Silberman, 1992) 。 巧合的是,在西方美术史上,画家们早已经在无意中大量运用了这一原理。在 Goya 的著名油画《 The Execution of the Rebels on 3rd May 1808 (枪决起义者, 1908 年 5 月 3 日)》 中,作者描绘了西班牙起义者遭到拿破仑镇压后被枪决的场景。画面左侧的起义者面对画面右侧士兵的枪口毫无畏惧,振臂高呼。他全身被画面中心正方形灯箱投射出的灯光照亮,露出一张饱经风霜的面孔,和一种坚定不移的神情。画面左下角则描绘了一具已经被枪决的起义者倒在血泊之中的尸体。整幅画面营造了一种临刑前的紧张气氛,而画家利用灯光和起义者的表情着重渲染了画面左侧的绘制中心。 无独有偶, 1867 年,印象派画家 Monet 创作了油画《 The Execution of the Emperor Maximilian of Mexico (枪决墨西哥皇帝马克西米连)》 ,曲折地反映了同年 6 月发生的政治事件。在这幅油画中,画家同样将被枪决的皇帝形象安排在画面左侧。 David 的著名油画《 Death of Marat( 马拉之死 ) 》 同样描绘一幅悲剧的景象:法国革命家马拉被杀手刺杀在浴缸中。画面左侧用写实的手法再现了马拉刚被刺死的惨状:他倒在浴缸中,被刺的伤口清晰可见,鲜血染红了浴缸,右手无力的垂落。这幅画面呈现出一种凝重的悲剧氛围。 德国的几位心理学家和艺术历史学家在 1983 年进行的一个实验证实了在绘画作品当中焦点位置与情绪表达之间的关系 他们让被试对比了 48 幅焦点位置各异的油画作品和该幅油画所表达的情绪。结果发现,焦点在左侧的图画更多的被评价带有悲伤、低落的和让人厌烦的情绪色彩。这项研究的发起者,德国著名心理学家 Poppel 认为,这些美术作品中的结构安排恰巧和认知神经科学的原理相符:视野左侧的画面投射到右侧半球,而右侧半球比左侧半球更易识别和处理情绪性的信息。因此将富有情绪性的画面主体安排在画面左侧能够更多的激发人们的情绪反应,使得绘画作品对观者产生了强烈的震撼。 印象派作品何以动人心魄? 我们都知道, 印象派画家善于在他们的作品中使用很少的细节,更多的采取大片的色彩涂抹和模糊的线条。但他们的作品往往能够引起一种奇妙的宁静感和一种动人心弦的感情色彩。相同的一幅场景的照片也许平淡无奇,但相同主题的印象派作品却以不精确的颜色泼溅和粗线条的轮廓的带来一种独特的感染力。为什么这种绘画技术如此有效,这背后是否有什么生物学的机制呢? 近来的认知神经科学研究对视觉和情绪加工过程的研究为这个问题提供了一种可能的解释。首先我们要清楚两种类型的视觉刺激类型:高空间频率(high frequency)和低空间频率(low frequency)。空间频率就是指在一个图象中,明暗部分变化的快慢。一副非常清晰,细节鲜明的图片通常属于高空间频率的图片,而如印象派作品一样,并不具有非常细腻的线条,而以粗略的色块取胜的图像就属于低空间频率的图像。 Vuilleumier在2002年 对于这两种类型的 面孔表情图像进行了考察,发现那些低空间频率的图像首先并没有引起视觉皮层相应脑区的活动,而更早的引起被试杏仁核的激活。对于那些非常清晰的高空间频率图像来说,杏仁核就表现得非常冷漠在大脑中,只有对于面孔进行特异性识别的脑区才对高空间频率的表情图片产生反应。剑桥大学的神经科学家 Cavanagh 认为,印象派的作品可能由于其模糊的线条,使其具有低空间频率的优势性:它首先激活的不是视觉皮层的图形识别区域,而是杏仁核这个情绪中心。这使得印象派绘画作品中那些非现实主义的描绘手法和颜色的混合加强了对我们大脑中情绪机制的直接唤起,使人们在观看这些艺术作品时,即便没有得到一个清晰的客体轮廓图像,却首先被激发出一种特别舒适宁谧的感觉 。 美来自于主观臆断还是客观标准? 美到底是什么呢?长久以来这个问题一直困扰着艺术家和大众。人们对于某些艺术作品争论不休,也常常用审美的主观性做借口来说明自己不懂艺术。然而最近的一项研究发现,人的大脑似乎天生对于美有一种精确的判断力:我们都是天生的审美家。 这项研究是由意大利的几位心理学家和艺术家共同完成的。他们 利用功能核磁共振成像( fMRI )技术,来考察这个那些对于艺术批评并不熟悉的普通参观者对与古典主义和文艺复兴时期几座雕塑名作的反应 。他们要求这些被试对于艺术家的原始作品和改变比例后的雕像进行三种形式的判断:被动的观察,审美判断和比例判断。实验的结果显示,被试对于原始图像的反应,和篡改了比例的雕像相比,在右侧脑岛,侧枕回,前叶楔和前额叶等区域存在更加强烈的激活。更加有趣的是,当被试对雕像进行整体的审美判断时,被被试判断为美的那些图像更多的激活了被试大脑的右侧杏仁核。据此, 科学家们 推测,人类对于美的判断可能基于两种独立的机制:一种相对客观的审美机制存在于皮层神经元和脑岛的联合激活,它和人们公认的黄金分割比例相一致。另一种机制则来自于被试自身的主观判断,这些涉及自身情绪经验的审美经验引起大脑杏仁核激活。 镜像神经元与绘画作品的感染力 在很多艺术作品中,观者不仅为艺术家高超的绘画技艺所折服,甚至也常常会产生与画面中主人公类似的情绪体验,或伴随着画面中凝固的动态画面也不由自主地开始随之舞动起来。 17 世纪的著名画家, Nicolas Poussin 就非常善于运用这种技术。在他的笔下,处于画面中心的事物栩栩如生,肢体动作丰富,体现着人物充沛的内心情感。为了营造出这种动感的效果, Poussin常常 采取改变了图像轴心、重心和身体部位的分布的方式。 例如, Poussin 的著名作品《 A man killed by a snake 》 中,画面前方一个男人被蛇咬死,生命垂危。画面后方一个男人和另一个女人对于这个场景显得惊慌失措,匆忙地向画面坐上方向跑去。神奇的是,很多观画者都有这样的报告:当他们观看这幅画时,似乎也有一种随着画面右侧的男子一起移动自己身体的感觉。 Poussin 的许多绘画都能给观者带来这种物理上的感觉。他的作品中似乎总可以对运动进行一种非常生动的表征,让观者不由自主地产生一种模仿感,而情绪体验就通过这种动作清晰的体现了出来。由于我们对于自己的肌肉和物理能力的这种意识感,使得这些画面所表现的情绪体验对于观者来说更加真切。 Poussin 的这些作品也因此在西方艺术史上产生了非常重要的影响。然而这种感觉是由何而来呢? 1980 年, Giacomo Rizzolatti 和其同事发现了镜像神经元( mirror neuron )的存在。这种神经元的神奇之处在于,在猴子观察他人动作,以及自己做相同动作时,都出现同样的神经发放模式。这些在大脑顶叶出现的镜像神经元的发放,特别和有目的的动作相关,例如觅食;而和其他相同物理类型但没有目的性的动作无关。神经科学家Freeberg认为,当我们观看 Poussin 的作品时,或许那就是画面中人物的动作激活了我们大脑中的镜像神经元,使得我们虽然没有亲身经历这些动作,却也能够体会到相同的动感,从而更加真切的感受到了画面中人物的情绪反应 。 近来这些认知神经科学的发现给予我们对于西方美术作品分析的一个新的视角,特别是对于画面中那些附有动态的画面的理解。当我们对共情和情绪的生物基础有了更加深入的了解后,我们可以摆脱艺术史中那些模糊的有关于绘画和雕塑的身体参与概念的讨论。反之,我们可以更清楚地探明这些绘画作品在我们身体中产生的共情的神经机制,以及这些画面给我们带来的独特的美感和感染力。 标签: 神经科学 , 美术 , 艺术
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睡眠是什么
songshuhui 2008-9-3 12:21
fisher 发表于2008-05-9 星期五 17:52 分类: 医学 , 生物 | | 人类生命的三分之一左右时间是在睡眠状态。睡眠时我们的身体和思想对外界的刺激不再有反应,而大脑却不时的活跃一下,带给我们梦境。如此明显而庞大的一个生理现象提出了一个问题:睡眠是什么,为什么睡觉,为什么做梦。 睡眠是什么?梦是什么? 科学的定义是:一个对外界刺激不敏感的状态,这个状态可以比较容易的被逆转(醒来)。所以昏迷不是睡眠。 我们对睡眠的感觉是一觉睡到醒或一觉到天亮,但是睡眠实际上是由若干个 90 分钟左右的循环组成的。每个循环中,大脑有时候休息,有时候兴奋(还兴奋?答案请往下看)。而我们多数的梦境都产生在大脑兴奋的时候。 做梦的时候,大脑兴奋的活动着,大部分大脑区域的活动量甚至比醒的时候还强。做梦时的大脑消耗的营养量比清醒着做微积分题时消耗的还要高。支配我们身体肌肉的那些脑神经也非常兴奋,它们想让我们的身体跳舞,但是身体却很冷静。因为在做梦的过程中,大脑的命令被拦截,身体完全不动,甚至连翻身也没有。有梦睡眠在每个周期中大概占 1/4 ,在整体的睡眠时间中也大概占 1/4 。 睡眠的时候我们的大脑就休息一会,兴奋一会,完成一个大概 90 分钟的周期,然后开始下一个周期。读到这里,读者如果被允许和自己的大脑对话,他们多半会说,这么宝贵的睡眠时间,你不好好休息,那么活跃干什么!至此,牵扯到了下面两个问题,为什么睡觉,为什么做梦。 睡觉为了什么?做梦为了什么? 关于睡觉为了什么,做梦为了什么,在科学研究领域,没有人真正知道,也没有让所有人信服的解释。正是因为这样,睡眠和梦吸引了很多的注意力,有很多假设和争论,但是没有定论。有个笑话是,我们唯一可以确定的睡眠的功能是战胜疲倦。 也许我们根本不需要睡觉? 看来不是,因为所有的脊椎动物都睡觉,很多无脊椎动物也被观察到有睡眠现象。如果睡眠不重要,应该很容易在进化的过程中被丢掉。连小小的果蝇也睡觉。连水里的海豚也睡觉。等等,海豚?必须经常换气的海豚?它们睡着了就危险了阿!大家不要担心,因为海豚睡觉是左右两个大脑半球轮流来的,左边睡,右边休息,右边睡,左边休息。加起来每天也能达到 7 小时左右。这么复杂也要睡,可见睡眠多么重要。 对于睡眠的作用一个显而易见的假设是让大脑休息。之所以不是为了让身体休息,是因为身体的休息其实不用睡觉,静静地躺着就可以,还有其他研究结果表明睡觉主要是为了大脑。很对阿,为什么没有被科学界接受呢?因为没有找到任何一个具体的大脑生理功能是在睡觉过程中被修复,或者恢复了的,也没有找到任何大脑中的有毒物质是在睡觉时候被清除了的。 另外一个理论在我看来更像一个笑话。说的是,睡眠可以让我们躲避危险。比如如果一个小兔子在黑天乱跑很容易被抓住吃掉一样。天黑了那就别瞎跑了,睡眠于是出现了,还可以节省能量,多好! 如果不让动物睡觉,会导致某些动物的死亡,但是人类如果不睡觉到目前为止看来不会导致死亡。 目前最长的连续不睡觉的人 Randy Gardner, 1963 年时坚持 11 天没有睡觉,在结束 11 天的煎熬后,他用了一周左右就又恢复了正常。虽然不会死亡, 但是会出现易怒,精力不集中,情绪不稳定等现象。更重要的是,在困的时候保持清醒真的很难! 做梦是为了什么?答案依然是不知道。假设也有几个,都没有被科学界公认。但是可以肯定的是如果不让人做梦在一个人开始做梦时就打断,但是让他进行非梦境睡眠这个人会有情绪上的变化,并且会非常渴望睡眠,在被允许自由睡眠时,会很快进入梦境睡眠并且持续比一般时间更长的梦境睡眠。前面提到睡眠有好几个 90 分钟左右的周期组成,每个周期都有一部分时间在做梦,但是通常人只能记住最后一个周期的梦境。有人可能说,我梦境中伟大的思想就这么被遗忘了。不要担心,梦境时,虽然大脑很多区域很活跃,但是掌管逻辑思维的前脑却不活跃,这也是为什么梦境不是那么有逻辑。又有人说,我伟大的艺术素材就这么被遗忘了。也许吧,但是能有机会进入自己的艺术世界,不也不错么? 控制睡眠? 人需要多少睡眠?没有定论。基本上因人而异。而人类情绪对自己生理功能的控制和调整能力又使得睡眠的需要有时可以被心情影响。 是不是在一个周期的时候醒来可以更容易清醒?并没有科学研究表明这个理论的正确性。但是聪明的商家已经抢了先机。他们制造了一种手表,它可以探测到手臂的运动。因为做梦的时候全身一动不动,所以很有可能这个手表是在一个睡眠周期的结束时把你唤醒。同时,它记录的数据可以告诉你很多睡眠的信息。 与此相比,自己把闹钟定在一个半小时的整数倍似乎来得更划算。你也许会问,科学吗?但是科学更多的不是告诉你该怎么做,而是告诉你这是我们知道的,你来为自己作决定。 标签: 睡眠 , 神经科学
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嗨,你补脑了没?
songshuhui 2008-9-3 11:47
BOBO 发表于2008-05-29 星期四 20:41 分类: 医学 , 生物 | | 千百年来,人们一直苦苦寻觅一种药物,只要服用它,便能提神健脑。远古的人们尚崇自然,汲天地灵气,采集树叶、树根和果实,直接嚼食或先熏制一番再吃掉,以求能增强脑力。如今的现代人,依然像古代人一样在不断寻觅。差别只在于地点的变化:现代人一头扎进了药物实验室,而古代人则在森林里徘徊。 可这些举动背后,到底隐藏着什么目的呢?或许有人会提供一个冠冕堂皇的答案:我们只是在找用于治疗疾病的药物而已。没错,老年痴呆、注意力缺陷障碍、中风、帕金森氏症和精神分裂症,都需要有效的药物进行治疗。但不可忽视的关键在于,既然药物能增强脑力,那除了医疗用途,正常健康人使用岂不更是如虎添翼,记忆超群了吗? 人们到底在找什么药呢?简而言之,这类药物称为认知增强药。注意力、感知、学习、记忆、语言、规划和决策,统统可视作认知活动,而认知增强药物恰恰作用于认知活动背后的神经元信息处理过程。具体的说,是通过改变神经递质的平衡,来改变认知能力。 近来,英国医学科学院声称,能影响大脑功能的药物在未来几十年内将横空出世。据该机构主席、供职于剑桥大学的 Garbriel Horn 教授介绍,目前在神经疾患治疗方面,全球超过 600 种药物正在研发。 但历史和经验表明,大部分药物将不被获批上市,最终半途夭折。虽然制药公司一再申明,神经疾患的药物不能用于其他非医学目的。但眼下的实情是,就是有人在服用这些药,当然他们没有任何神经疾病。而最常使用的药物便是利他林和莫达非尼。 的确,利他林和莫达非尼确实能提高健康人的认识功能。例如莫达非尼这种药,能增强一个人的工作记忆能力。一般的,大多数人能记住 7 位随机数字,想多记一位是很难的事情,但服用了莫达非尼的人便能做到。此外,它还能增强人的计划力,提高执行力。有如此好处,谁不想服用。 Garbriel Horn 也说到,现在有越来越多的人使用这些药物,以缓解疲劳,提高考场发挥,让飞机旅行者及早恢复精神。 年初,《自然》杂志对其读者进行了一项非正式问卷调查,这些读者大多从事科学研究。在 1440 名被调查者中,有 1/5 的人曾服用过利他林、莫达非尼或具有抗焦虑作用的 阻滞剂,而其实他们没有使用这些药物的适应症。他们用这些药来提高精神和注意力,增强记忆力。在这些服药者中 , 62% 的人服用利他林, 44% 服用莫达非尼。大多数人都通过旁门左道,曲线救国式的获得了这些药物的处方,或者直接网购这些药物。不难看出,连搞科学研究的聪明人都会去服用这些药,遑论芸芸大众。在未来,这类药物肯定会热卖大卖。毕竟,人人都像过目不忘,记忆超人嘛。 Garbriel Horn 研究组的另一成员, Trevor Robbins 说,提高认知能力有 N 多途径。其中之一是激活脑开关,简单的说,把大脑的整个神经网络看做是一个电路,而神经递质则是开关。有的专门负责开放,而有的则负责关闭。 说到神经递质,不得不提高其中之一谷氨酸,它是记忆的开放开关,有利于记忆形成。而有一类化合物, ampakine 就能增强谷氨酸活性,从而更易于记忆的形式。总部设在美国加州尔湾的 Cortex 制药公司,就制造 ampakine 。他们研发的一种药(为掩饰其确切身份而冠之以 cx717 ),正在测试用于老年痴呆症患者的治疗。已有的试验结果表明,这种药物可以使人更加警觉。但和咖啡因、安非他明及其他兴奋剂不同的是, cx717 的并不升高血压和心率,也不会让人感觉很 high ,所以不会上瘾。 而另一种谷氨酸的助推器 D- 环丝氨酸,现在面临另外一种考验:不用于加强记忆,而是要加快遗忘。这似乎和增强记忆、提高认知相矛盾?其实不然,因为忘却过程类似于学习记忆的过程。通过结合某些谷氨酸受体, D- 环丝氨酸便能选择性增强忘却,从而压制一些条件反射性反应,如焦虑,成瘾和仇视心理。 Robbins 的实验表明,如果给老鼠使用 D- 环丝氨酸,不良的记忆,如已有的恐惧将会被消除。这有助于消除不愉快回忆,如地震后出现的创伤后应激障碍,也可帮助有些成瘾者回归本位,比如,可以去除触发吸烟成瘾的因素。 另一种值得关注的神经递质,则是乙酰胆碱。那些对乙酰胆碱做出反应的胆碱能神经元,在集中注意力和复杂思考进程,以及记忆中都发挥重要作用。可以说,就是是胆碱能系统出了问题,导致老年痴呆的。因此,通过药物抑制乙酰胆碱的分解,也能提高认知功能。 Robbins 说,胆碱能药物可轻度提高认知功能,此类药物将来可能用于正常人身上。 看来,通过正常途径购买这些药物的距离不远了。或许,打招呼的时候,可以多问一句:嗨,你补脑了没? 参考资料:1、Brain science, addiction and drugs. The Academy of Medical Sciences, 10 Carlton House Terrace, London SW1Y 5AH 2、economist.com 标签: 医学 , 大脑 , 生物学 , 神经科学 , 科普 , 补脑,
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科学的拓边者
songshuhui 2008-9-2 15:19
wilddonkey 发表于2008-06-19 星期四 20:46 分类: 其他 | | 记美国神经科学家保罗巴赫利塔 2005 年的一个夏天,保罗借助自己发明的平衡器重新站了起来,那一刻,他准会想起在实验室中利用各种废弃材料设计第一台触觉视觉转换系统的那些遥远的日子。当时, 1963 年, 29 岁的保罗巴赫利塔( Paul Bach-y-Rita )是美国旧金山史密斯 - 凯特尔韦尔视觉研究所的一名高级研究员,从事眼动领域的研究。研究工作卓有成绩,但一向精力旺盛、不受拘束的保罗另有兴趣,他那充满了超越时代的洞察力的大脑正在酝酿着一个具有革命性的理念人的各种感觉是可以相互替换的。 十九世纪中叶,科学先驱,法国神经学家保罗布鲁卡( Paul Broca )根据解剖学证据,发现了一个专门负责语言功能的左脑脑区,并由此判断特定的大脑功能要由特定的大脑区域来实现,大脑结构与大脑功能之间存在着明确的对应关系。随后的无数研究证实了这一理论,视觉皮层、听觉皮层、体感皮层早已被神经科学家清清楚楚、确定无疑地标定在大脑的不同位置上,泾渭分明,各司其职。看要由从眼睛到视觉皮层一系列的神经通路来实现,听只能是从耳朵到听觉皮层这一路神经网络的职责,对此,没有人会产生疑问。因此当保罗打算将他的感觉替代理念付诸实现的时候,得不到任何的研究经费。 尽管如此,乐观的态度和强烈的怀疑精神帮助他战胜了一切困难,保罗和同事利用业余时间和各种边角废料(比如一个废弃的牙科治疗椅,一个笨重的三脚架摄像机)研制出了世界上第一台触觉视觉转换系统。 1969 年,保罗将该研究结果发表在 nature 杂志上,面对这一突破性成果, 1967 年诺贝尔生理学或医学奖获得者,神经生理学家拉格纳格拉尼特( Ragnar Granit )评论道:保罗,我欣赏你有关眼部肌肉的研究,但你为什么要把时间浪费在这种成人玩具上? 保罗成功地通过他的成人玩具证明了触觉和视觉是可以相互替换的,但直到 30 多年后这一理念才被神经科学界广泛接受,不再令主流科学家们感到震惊或报以轻蔑的讥笑。 保罗制造这个成人玩具另外想证明的是成人的大脑具有很强的可塑性,能够在受到损伤后进行功能重组以恢复部分已损失的功能。然而,在那个布鲁卡的功能定位理论深入人心的时代,一个公理早已形成:成人大脑中哪部分区域遭到损害,其对应的功能就会永远消失。神经科学的概念框架中不包括可塑性和功能重组这样的词汇。 但保罗却对大脑具有可塑性深信不疑,原因来自于他父亲的经历。 1958 年,他 65 岁的父亲因中风几乎全身瘫痪,但并没有就此在疗养院的轮椅上惨淡度过余生,而是被正在学医的他的兄弟乔治带回家施以康复性治疗。三年后,他父亲不可思议的完全恢复正常,并又重回大学整整工作了五年,于 1966 年在哥伦比亚一座 9000 英尺的高山上远足时心脏病突发去世。 这一医学上无法解释的奇迹坚定了保罗关于大脑可塑性的信念, 1971 年, 37 岁,已经是史密斯 - 凯特尔韦尔视觉研究所教授的保罗辞去了这一职位,到斯坦福圣克拉拉医学中心找了一份住院医生的差事,去研究像他父亲一样的病患。保罗的决定使他的同事们大为不解,但这只是其热衷于冒险的天性为他传奇生涯所带来的转折之一。 始终燃烧着的激情 1934 年 4 月 4 日,保罗巴赫出生于纽约一个知识分子家庭,父亲是西班牙语教授,自由浪漫,无视规则。深受其影响,质疑常规的思维方式和挑战权威的勇气伴随了保罗的一生。在纽约布朗克斯理科中学读书时,保罗第一次接触到了科学。 15 岁从那里毕业, 17 岁完成墨西哥城大学学位,随后进入墨西哥国立自治大学 医学院求读,但中途离开学校,开始了一系列塑造其未来职业生涯的谋生生活。 在离开医学院的那段丰富多彩的经历中,保罗先后当过渔夫、波音装配厂流水线工人、佛罗里达旅游按摩师。在按摩师培训期间,他受雇为盲人师傅们讲授解剖学和生理学知识,同盲人一起工作和交流的经历使其获益匪浅,促使他重返医学院并在今后的职业生涯中始终维持着与盲人的合作关系。 1959 年, 25 岁的保罗获得医学博士学位,随后成为了一名墨西哥乡村医生。 作为墨西哥莫雷洛斯州一个没有路、没有电的乡下村庄中第一个和唯一一个医生,保罗需要在各种情况下为孕妇接生;与当地的萨满巫医谈判,合作开展卫生保健工作;定期排查他所居住的茅草屋,以防止蝎子与自己共处一室保罗满怀热情地为这个贫穷的村庄提供着无私的服务,直到觉察出他的知识还十分有限。在陆续完成美国加州大学、法国国家科学研究中心、西德弗赖堡大学的博士后研究工作之后, 1963 年,保罗成为旧金山史密斯 - 凯特尔韦尔视觉研究所的一名高级研究员。 我想知道,在我们探求大脑究竟是如何工作的过程中,由于对科学性的坚持,我们忽视了多少东西。 符合那些为人类在科学的版图上开疆辟土的科学家们普遍的成长规律, 60 年代初, 30 岁前后的保罗将闪现的灵光与成熟的思辨成功地结合在了一起,开始冲破框架,拓展科学的边界。只是与其他人比起来,保罗寂寞的太久了。 原因在于他所面对的框架十分牢固。保罗在 40 多年前第一次获得非突触神经信息传递模式的存在证据时,就意识到在大脑组织方式上,科学家们忽视了经典突触组织理论之外的更广阔的可能性。 19 世纪 80 年代,西班牙神经学家拉蒙卡哈( Santiago Ramn y Cajal )提出了神经元学说, 1897 年,英国生理学家谢灵顿( Charles Sherrington )将神经元之间的连接点命名为突触。随后,神经元独立形态的证实,突触结构的发现,再辅以其他科学家们所提供的解剖学、生理学、临床医学等等多方面确凿的实验证据,一个神经元突触神经信息传递理论被构建出来。神经信息通过突触机械地从一个神经元单向传递至另一个神经元,大脑神经网络以此为基础有条不紊地展开工作。 这一局部主义理论已统治了神经科学界一百多年,在近三十年来突触外神经递质扩散、胶质细胞参与神经信息传递等与该理论相抵触的机制被纷纷证实后仍是如此。因此当保罗于 60 年代初提出他的设想时,被理所当然地认为是异想天开。 保罗在 2005 年发表于《 Journal of Integrative Neuroscience 》杂志的最后一篇论文中回顾自己一生的研究工作时这样写道:这许多年来的滋味并不好受,自从我意识到可以通过那么多条路来探索大脑的功能。我想知道,在我们探求大脑究竟是如何工作的过程中,由于对科学性的坚持,我们忽视了多少东西。 今天,非突触神经信息传递模式总算得以融入到神经科学已有的概念框架中,被视作是突触理论的补充机制,虽然这种广播式的细胞间通信很可能是更主要的信息传递方式。而当年的异想天开现在则成为了热门的研究领域,一条新的大路正在拓展之中。 你是在用脑来看,而不是眼睛。 非突触神经信息传递机制的发现使保罗确信,大脑的工作方式并非那么机械和有序,而是更为混沌,或者说具有一种动态的灵活性。父亲的经历使他愈发坚信这一点,他认为人的大脑是可塑的,通过恰当的学习和锻炼,大脑能够对原司其职的皮层区域进行功能重组,以应对新的变化,即便是老年人或严重损伤过的大脑。 对这种可塑性加以验证的渴望触发保罗构想出了感觉替代理念,他这样假定:如果某种感觉被剥夺,大脑会利用其他感觉对其做出弥补,甚至完全替代。比如盲人的大脑经学习后能将某些神经信号解释成视觉信息,交由视觉皮层来处理,这些神经信号不是来自眼睛,而是其他感觉器官,比如皮肤。很快,保罗开始了触觉视觉替代研究。 第一台触觉视觉转换系统利用业余时间和各种废弃材料设计而成,一个摄像机拍摄实时图像;一台处理器将图像转化成电脉冲发送至椅子靠背的电极上;盲人坐在椅子上,背部皮肤与电极相连。虽然整个系统粗糙、简陋,使用者经常要遭受到电击,用后背看出来的画面也不怎么清晰,但所取得的成就已相当令人震惊:经过一段时间的训练,盲人使用者可识别出物体的形状和运动轨迹,有些能感知到从斜面滚下的球,并在其滚到斜面边缘时击中它。 初步尝试获得成功,感觉替代是可以实现的,不过对保罗所假定的神经机制施以针对性的研究则是 30 多年后的事了。 2005 年,丹麦奥尔胡斯大学的一个研究小组对使用最新式的舌式触觉视觉转换器的受试者进行了大脑成像实验,实验中用舌头取代最初的背部皮肤作为刺激信号接收端,其他基本原理不变。训练一周后,盲人脑中之前不再用到的视觉皮层在执行实验设定的感知任务时开始活跃,表明盲人的大脑确实利用了视觉皮层来处理发自触觉器官的神经信息。 大脑具有可塑性确然无疑,自上世纪 90 年代起,保罗最早提出的,在当时饱受漠视的可塑性逐渐成为神经科学界的时髦词汇。 保罗的感觉替代研究证实了大脑的可塑性,同时也引出了另外一个更为深刻的问题。在实验中,戴着眼罩的正常人也能完成任务,但他们的视觉皮层始终没有被利用到。那么正常人是如何用舌头看到的?对此,保罗坚持着自己的理解:你是用脑来看,而不是眼睛。一幅图像,通过视网膜或是处理器和舌头,被转换成的是同样的神经信号,这些神经信号传送至大脑后,大脑会让我们看到。 这种对各感觉系统过于一视同仁的观点似乎有些过火,眼睛、舌头生来不同,自然各有用处,从一幅图像转化而来的神经信号是一样的,但在各专门系统内受到的处理会有所不同。因此一个更为公允的理解或许是:我们可以用眼睛和脑来看,也可以用舌头和脑来看。至于这背后涉及到的是怎样的神经机制,还需要很长时间来探究和消化。保罗的感觉替代研究为我们考察、理解大脑的运作机制打开了一个独特而切中要害的突破口。 平衡之术 60 年代的灵光和坚忍为保罗带来了一生的成就,也为他指明了接下来要走的方向。 1971 年,保罗辞去史密斯 - 凯特尔韦尔视觉研究所教授职位,到斯坦福圣克拉拉医学中心做了一名住院医生, 1979 年成为加州大学医学和康复医学系教授、副主任, 1983 年加入威斯康星大学,任康复医学系教授、主任,期间重新开启了感觉替代研究。 不再用背部皮肤,保罗先后尝试了以腹部和指尖作为信号接收端,同时他还进行了一些触觉与听觉的替换实验。 90 年代末,保罗的感觉替代研究达到巅峰,他挖掘出一个理想的信号接收端舌头。舌头是除嘴唇外,人体触觉神经最多的部位,嘴中丰富的唾液使其始终保持湿润,利于导电。 1998 年,保罗为他的舌式显示器申请专利,成立了一个公司,名为 Wicab ,她妻子的名字,玛雅语意为甜蜜爱人。 这个由保罗创办的校园里的公司早些年更像是一个科研机构,有各自研究工作,兼职加入公司的同事们围绕在会议桌前,对各种疯狂的想法展开无拘束的科学式的讨论。 2000 年初,保罗的主要合作者,威斯康星大学生物医学工程师米奇泰勒( Mitch Tyler )在一次感冒中内耳严重感染,内耳中负责躯体平衡的前庭器官的失灵导致米奇暂时丧失了平衡感,在天旋地转的世界中生活了几天,并由此萌发了一个大胆的念头:用舌头代替前庭器官维持平衡。 一向不排斥任何新奇想法的保罗立刻采纳了这项建议,并付诸实验,第一台舌式平衡器由舌式显示器改装而来,一个装有微型加速度计的绿色塑料头盔取代摄像机,通过处理器向置于舌头上的电极发送刺激信号。人戴上这个头盔,当直立时,刺激信号会从电极板中央进入舌头,而一旦身体发生倾斜,加速度计感应到偏差并发出相应信号,舌头上的刺激会偏离正中。佩戴者这时候就要前后左右地调整身姿,以使刺激位置回归到电极板中央,也即获得了平衡。 2001 年秋天,保罗的平衡器迎来了第一个受治者谢丽尔切尔茨( Cheryl Schiltz ),她的前庭器官于 1997 年因抗生素不良反应遭受永久损伤。在短暂的适应期后,舌头成功地代替内耳与谢丽尔的大脑建立起一套身体位置信息传送响应关联机制,帮助她重新掌握了平衡,几年来,谢丽尔第一次不再摇摇晃晃。不过令人惊讶的事情还在后面,完全出乎意料,在取下平衡头盔后,谢丽尔也能保持一段时间的平衡。在连续使用平衡器 20 分钟后,谢丽尔独自平衡了一个小时,在连续几年的每天早、午 20 分钟练习后,谢丽尔把她的手杖送给了辅助她练习的神经生理学家尤里丹尼沃夫( Yuri Danilov )。 很显然,谢丽尔的脑中发生了一些变化,至于到底是如何变化的, 2000 年加入公司的尤里如此声明:如果我有一千名科学家可以支配,我会让他们立刻投入到两千个与平衡器相关的研究项目中。 不管怎么说,这个舌式平衡器起到了作用,其小型化的改良版成为 Wicab 公司的第一款商业产品。 理论神经科学的曙光 2004 年,就在保罗着手把 Wicab 打造成一家真正的商业公司时,被诊断出已是肺癌晚期,只剩下几个月的时间。对此,保罗的第一反应是:我还有那么多事情要做!他决定在剩下的时间里加快公司的商业化步伐,为了科学,也为了我的家庭。 2005 年夏天,保罗的身体状况越来越糟,激进式疗法使他愈发虚弱,其所服用的一种抗癌药物更是损伤了他的内耳,前庭器官被破坏,保罗站不起来了。这时,所有人,包括保罗自己都意识到有件事需要尝试一下,谢丽尔被请来辅助治疗,保罗戴上了自己发明的平衡器。 20 分钟后,当他重新站稳的那一刻,谢丽尔忍不住哭了出来:我做了他曾经为我做的,还有谁能体验到如此完满的轮回? 保罗在去世前不久接受采访时说道:我想,我总是更愿意寻找机会去做那些常规框架之外的事情。对于他终生挚爱的科学,保罗希望在不远的将来能诞生真正意义上的理论神经科学。如同理论物理在物理学中的地位,在神经科学领域同样要建立起理论、假说与实验间的相互制约和促进的平衡,而不是像现在这样对缺少实验观察的思想和观点过于看轻。 理论神经科学应担负起对现有理论进行分析式批判的职责,促使新旧思想的更新代谢以更快的速度发生,而不是像现在这样要等上几十年,乃至更长的时间。 2006 年 11 月 20 日,感觉替代、大脑可塑性理论的创始人保罗巴赫于家中去世,享年 72 岁。此时,他的公司已步入正轨,而他的超越时代的理念和思想还需要人们花更长的时间来理解和接受。愿过去的,现在的,将来的拓边者不再孤独。 参考文献及资料: 1. PAUL BACH-Y-RITA. EMERGING CONCEPTS OF BRAIN FUNCTION . Journal of Integrative Neuroscience, Volume 4, Number 2, 2005, pp. 183-205. 2. Ptito M, Moesgaard SM, Gjedde A, Kupers R. Cross-modal plasticity revealed by electrotactile stimulation of the tongue in the congenitally blind . Brain. 2005 Mar;128(Pt 3):606-14. Epub 2005 Jan 5. http://www.uwalumni.com/home/onwisconsin/archives/spring2007/balancingact.aspx http://www.secfac.wisc.edu/senate/2007/0305/1972%28mem_res%29.pdf http://www.madison.com/obits/print.php?refDate=2454062refPage=listingad_number=6676308 《新发现》2008/6月刊 标签: 人物传记 , 保罗巴赫 , 神经科学
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