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		大脑是怎样工作的？	2010-03-16 16:30:45


	【译自《New York Times》2003年十一月十一日】 SANDRA BLAKESLEE 欧阳峰译在了解人类大脑的持续努力中，我们的疑案越来越多。让我们先来看看科学家们面对的是什么玩意儿。把我们的高级思维活动中心━大脑新皮质拉平的话，它的大小和厚薄大概和一张正式　餐巾一样。大脑新皮质有一千亿个细胞，每个细胞有一千到一万个突触。这样，大脑新皮质拥有大约一百万亿个连接和三亿英尺的连线，这些都和其他组织一起被塞在大脑的一个半夸托的体积内。令人困惑的是，这些细胞排列成很相似的六层。这些层中不同的区域，担负着不同的认知功能，如视觉、触觉、平衡感、运动和感情反应等。更诡异的是，在新皮层到大脑低层方向，还有大量的“反馈线路”，其数量，相当于自下而上的“输出线路”的10多倍。更糟糕的是，我们缺少一个好的框架，去理解大脑的“线路连接”和它的电化学机制。科学家们不清楚这个6层的皮质是怎样产生自我意识的。他们也搞不懂在形成大脑的过程中，基因和经验之间错综复杂的关系。他们更不懂亿万个松散地连接在一起的神经元的激发，是如何产生协调的，有目的的行为的。总之，他们看到了树木，却见不到森林。但他们认为已经解决了一个多年的难题。神经学家们有一个共识：精神与大脑，是密不可分的。在人的大脑中，有思想、欲望、语言、感知、道德信仰和使人成之为人的所有特征的物质基础。所有这一切，都起自于亿万个普通细胞的交互作用。神经科学家没有找到二元论的证据。没有上帝的手指在指挥人的思想。那神经科学家们在做什么呢？他们像个拆手表的孩子，卸下了大脑的所有部件，一只只地摆在面前。他们有了关于这手表工作原理的上千个线索。但是怎么把它装回去呢？只是一件件看它的元件，怎么能了解如此复杂的玩意？更难的是，如何把不同层次的分析结果综合起来？有些大脑活动是在不足一毫秒的时间里发生的，但另一些活动，比如长期记忆的形成，却需要几天、乃至几周的时间。人们可以研究从分子、离子通道，神经元到功能区，线路，振荡和化学变化等各个层次。参与大脑随着经验而变化和修复损坏的还有神经干细胞和重塑机制。仪器的发展一直在推动对脑的研究。在20世纪70年代末，科学家采用的方法，是把电流针插在单颗的细胞上，以测量它激发的模式。但进入20世纪90年代后，他们则用扫描成像技术，去观察人在说话、读书、赌博、或遇到道德难题时，大脑的活动。最近甚至有人观察性高潮时的脑状态。可惜，这些研究虽然引人入胜，却反而加剧了在脑科学界的一个重大争论：大脑是由互通信息的个体分子组成，还是有着一个松散的组织，使得在面对一个特定任务时，一组相隔甚远的神经元会一起激发？在研究大脑的分区时，有些研究者认为象语言，肢体运动和辨认面貌等专门区域是固定连接的模块。但也有人说这些区域是出奇地灵活。比如，同样是辨认人类面貌的区域，却可以被观鸟者用来观察相近物种间的区别，或被汽车专家用来分辨同一个牌子汽车的制造年份。虽然双方都同意在出生时，大脑有一定的预设，但这种预设的性质不是很清楚。在大脑表达的基因做了什么？基因是如何影响行为的？什么是固定的，什么是可变的？文化在大脑定型的过程中起什么作用？虽然还没有整体上和谐的框架，科学家们已在脑活动和行为之间建立起了若干关联。新的成像技术揭示了在人们思考问题或情绪变化时，大脑活动的连接和整体模式。科学家还将老鼠脑中的基因表达进行定位，以了解看来相似的神经元是否有不同的蛋白质和功能。一种磁性设备可以安全地暂时“关闭” 人脑中的区域，来了解这些区域的作用。大脑活动的时间特性也仍然是一个热门话题。在没有外来刺激的时候，神经元仍然是活跃的。它们充满了电流起伏，可以产生振荡，也可以通过相互作用而形成瞬间的活动模式。这些瞬间模式携带信息吗？或许它们在平均上相互抵消了？大脑究竟是怎样携带信息的？脑科学的最激动人心的进展之一是最近对“大脑前庭”（frontal lobes）的探索。大脑前庭位于人的前额的后面，可谓人的“社交中心”。它影响人的情绪，认知，纠错等活动。它也主管我们的身体意识，决策过程和对自身经验的认同。这里有一些特殊的电路，其中的纺锤状的细胞，似乎在向大脑的其他部位播送信息：这样好，那样不好。科学家发现身体和大脑的状态都会影响情绪。这就证明体脑的区分是虚幻的。另一些科学家更对个性区别感兴趣。为什么有人善体人意，有人粗鲁刻薄，又有人善辩，有人害羞，有人能歌善舞呢？脾气是由基因所定吗？孩童的经历是否影响他们的大脑结构？有一种叫“镜细胞”的特殊脑细胞，似乎是专司婴儿的模仿的：如模仿大人的手势、表情、语言和情绪等。脑化学也不再把神经调质（ｎｅｕｒｏｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ）看成是给我们清醒和快感的“汁水”。象5－羟色胺（ｓｅｒｏｔｏｎｉｎ）,多巴胺（ｄｏｐａｍｉｎｅ）和去甲肾上腺素（ｎｏｒｅｐｉｎｅｐｈｒｉｎｅ）这些物质，在学习，记忆更新和精神病等方面都起着关键作用。关于自由意志的问题也浮出水面。我们的一些行为是有意识的，但大多数却受臭名昭著的下意识控制。如此说来，虽然我们也有所选择，但自由意志恐怕只是幻觉。再说，所谓意识到底是什么？在寻找解答时，科学家们却又发现了新的疑团。他们现在相信，大脑是以模仿现实来工作的。大脑根据以往经验构造了一个框架，而输入的视觉，听觉和触觉等都被放到这个框架里去理解。许多神经学家说，所有这些疑团是他们的饭碗的保障。

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			文章评论

作者：詹卜仕

留言时间：2012-11-01 00:26:01

大脑是怎样工作的?这个问题以目前科技认知水平是无解的，纽约时报的20位科学家探讨人脑的书，也只是他们讨论，离搞清楚人脑尚有相当的距离。
由于学习计算机，读过维纳（控制论先驱）讨论关于人脑的书，后来是冯.诺依曼（计算机先驱）关于人脑的书，不过都是在当时的技术水平的基础上，构建他们的理论。维纳分析人脑的突触，设计了触发器（计算机0/1的基本存储单元）；冯.诺依曼参照人脑的功能，设计计算机的功能组成为5部分，运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。他们也是化繁就简，设计一个可实现的科技项目，当然，我们今天的科技受益匪浅。
站在医学的角度，认识人脑就不那么简单了，首先人脑包括两个方面去理解：生理上的（硬件）；精神上的（软件）。
生理上：比例解剖看得见的部分，突触、神经元、脑细胞乃至观察到某一区域是喜、怒、哀、乐等。
精神上：人类的行为无疑是受人脑支配，但是怎样支配的，机理是怎样的，包括心理学家，都是黑盒操作，不管内幕机制，只管外部功效。
摆在目前的许多课题，因为人脑的研究，而驻足不前。象帕金森症、脑瘫、健忘症、精神病等。
人类今天科技进步日新月异，上太空，下深海，作出许多不可思异的科技奇迹。但对人类自身的了解，虽有进步，尚需努力。


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作者：欧阳峰

留言时间：2010-03-19 17:00:27

星辰：你的思路很有意思。硬件，软件之间还有操作系统，那操作系统是不是天生的呢？
其实严格地说，指令集和软件也是物质世界的东西。理论上说，如果能看到计算机里的每一个三极管和连线，硬盘上的每一点的磁场，那么指令集和程序都是可知的了。并没有独立于硬件而存在的“软件”。但是在人的立场上，把计算机分成“硬件”和“软件”，的确大大有助于了解和分析。可惜我们现在还没有适当地了解大脑“软件”的理论框架。


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作者：星辰的翅膀

留言时间：2010-03-18 17:47:15

很有趣的文章，但人类对大脑的理解还是很浅的。

“精神与大脑，是密不可分的。在人的大脑中，有思想、欲望、语言、感知、道德信仰和使人成之为人的所有特征的物质基础。所有这一切，都起自于亿万个普通细胞的交互作用。神经科学家没有找到二元论的证据。没有上帝的手指在指挥人的思想。”

我想，人们打开电脑CPU也找不到软件，只看到集成电路。软件是一些硬件化的指令集，搭配出来的，而指令集是电脑CPU设计者的智慧所在。同样的，打开我们的大脑，我们也发现不了思想这种软件，只看到神经元突触这种结构。最多知道那部分是处理什么信息的。

我想，有些东西是先验地预设在人的大脑中的，比如逻辑、语言和宗教能力。无论我们生活在哪里，作为人类，都有一定的逻辑理性、语言学习和使用的能力还有很强的宗教感受。这是人区别于其他动物的本质，是大脑的秘密。谁敢不是上帝的手设计了这些基本的预设，就象CPU设计者预设了指令集？而其他四项软件是随着人的生活历史而被装进我们的大脑的。


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作者：欧阳峰

留言时间：2010-03-18 15:26:36

没关系！有空常来坐坐！


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作者：Beaubien2010

留言时间：2010-03-17 20:47:41

Thanks, Zhao jun. I do read your article about your son's ADD cure and know you are the expert in this field. However, buying Dr.Amen's book is all about the admiration of his work, especially when I watched his introduction of the book in PBS channel. As I mentioned before, my son doesn't have ADD according to the test he has done in clinic, but I don't mind to learn more about this symptom.

对不起，欧阳兄，在你的博克谈论其他的话题，望见谅


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作者：欧阳峰

留言时间：2010-03-17 19:33:40

昭君：听说达赖喇嘛曾经与一些科学家交流对人脑的认识，从佛教与神经科学不同的角度。希望我会有机会读到有关的书。


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作者：昭君

留言时间：2010-03-17 19:21:41

欧阳：
谢谢分享！我总觉得人类对大脑知道得越多，就会发现有更多的未知（好像是孔子说过类似的话，呵呵）。人类的思维和意识的确是一个非常深奥的subject.

Beaubien:
If you want to know more about ADD, I indeed know a thing or two about it:).


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作者：欧阳峰

留言时间：2010-03-17 18:49:33

Beaubien:

好久不见了！读了你的游记和食谱，很享受。

我读过Amen的另一本书“Change Your Brain，Change Your Life”。我觉得他说的东西很make sense，但作为一种疗法也许还不是主流。可以作为看问题的一个新角度吧。

说到ADD，昭君很有研究的，好像在博文里也提到过。


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作者：Beaubien2010

留言时间：2010-03-17 18:07:23

欧阳兄，
辛苦了！！多谢你的精心翻译，让我又长了见识。
前段时间，才买了一本“Magnificent mind at any age”by Dr.Daniel G,Amen.（本来是来研究对小孩子ADD症状的治疗）书中也提到了"frontal Lobe"对人类多种情绪的影响。


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作者：欧阳峰

留言时间：2010-03-17 10:15:59

多思：

很高兴你喜欢。那是《纽约时报》纪念科学版50周年，在那天发表了二十几篇文章讲科学各个领域的现状和前沿。当时我翻译了，作为中文输入的练习。现在有些老了，但大多数信息还是有用的。

我想人的观念是由文化和生活经历造就的。而性格和才能有天生的成分。我自己有两个孩子，对这点有体会。有一本书叫“Living with Our Genes”by Dean Hamer and Peter Copeland，专门讲这个题目。他们有种种证据证明性格与基因有关，有些是通过家族调查，有些知道是哪个基因在起作用。但是基因不能解释所有的性格不同。先天和后天的因素对性格都有作用。


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作者：多思

留言时间：2010-03-17 06:21:20

欧阳，你翻译推荐的译文非常精彩、非常深奥，也非常有意义。在我看来，大脑究竟是如何活动的实在是太神秘了！但愿有朝一日人类可以揭开这一谜团。

至于大脑的意识是如何形成的，我比较赞成“存在决定意识”。比如，“为什么有人善体人意，有人粗鲁刻薄，又有人善辩，有人害羞，有人能歌善舞呢”。我相信这些区别与这些人的生活经历有着密切联系。

出国之前曾经去听余秋雨讲演，他在讲课里说到这样一个例子---假如一个人认为镶金牙是一种美，那么你想要说服他镶金牙不是一种美，将会非常艰难，除非让镶金牙的人将他的人生之路重新再走一趟。