《大脑的奥秘》

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　大家好，我现在给大家讲的题目是《大脑的奥秘》。我们知道人类的大脑是宇宙当中最复杂的物质，它是精神活动的物质本体，那就是说我们的一切心理活动都是由脑所产生的。那为什么不叫脑理活动，而叫心理活动呢？这是因为从古代，世界各国，各个民族都发生一个认识上的弯路，就是最初发现，人们心脏停止跳动，就没有思维活动了。因此就认为只要有心跳就有心理活动，就把精神活动称做心理活动。直到几个世纪以后，人们发现脑血管意外的人，心跳已停止，但是昏睡，不能说话，没有思维活动，这时候才意识到，大脑是精神活动的物质本体。可是这样一个名词，心理活动在世界各国，各个民族的语言，都把精神活动称为心理活动，而没有改为脑理活动，这就是说大脑是人类精神活动的器官。

　那么大脑就是像这样一个神经细胞，这个神经细胞，和其他所有细胞都不一样。这个红的是细胞体，然后发出很长的轴突，这个轴突外边包上一个脂肪组织的髓鞘，就是绝缘的，像电线外边包着一个绝缘的橡胶一样，这样一个叫做轴突。这个最大的细胞，在脑子里面，有一个轴突，那些小的分支叫树突，分布在大脑很多层，这样的细胞有多少呢？有1011到1012，这是什么意思呢？是几百个亿到一千个亿，这么多个神经细胞。最大的神经细胞，就刚才我们看的那个，最长的那个轴突有多长呢？你这个人的个子有多高，比如说你是一米八的个子，从你头顶到后腰这儿有多长，那支配下肢腿运动的这个细胞，细胞体在脑的脑顶上，中央前回，然后它这个轴突，就顺着脊髓一直延长到腰椎，因为你要个子高的话，支配你腿的脑细胞的轴突就有这么长，这个形状也特别，有最大的，也有非常小的，那么它的轴突，只在几十个微米，甚至不到一个毫米范围之内，有各类多种多样的细胞所组成，所以它是非常复杂的。那么从外边来看，这样脑大概是一公斤多，不到一公斤半，这个脑从表面上看，有很多沟所组成。它是一个全身的统率部，身体的各种脏器，我们的一举一动，我们心脏的跳动，我们血压的变化，我们胃肠道的变化，身体的一切变化，以及外部各种变化对我的刺激，都由脑来统率，所以这个统率部的大楼，就有二斤半重。然后这些沟，就好像分了很多办公室。那么最初一百多年以前，科学家们就想，可能这样一个统率部，每一个沟上面，就相当于一个办公室，很可能每个办公室，专管一个功能，可能这些功能和结构，是一对一的。按照这个想法，古代一百多年以前的科学家，就设想把脑子里分区，按照它的沟，可以分出一百多个功能，包括人际关系中枢、友爱中枢、性爱中枢这样一个设想，那么这种理论就叫做脑的机能定位论，这是一个非常经典的理论。

　那么下面我们说，爱因斯坦的大脑。大家知道爱因斯坦是世界上最著名的伟大物理学家。他在二十世纪初，发现了相对论的原理，使物理学走向一个新的历程。那么他于1955年去世，去世的时候，他的脑子被医生从颅骨里取出来，称一下重量是1230克，和普通人脑一样大小，并不比普通人脑重，然后他就把这个脑子分成240块放到甲醛里，也叫福尔马林。把它放到广口瓶里保存起来。不知道什么原因，还是等待什么，反正一等等了三十年，这三十年就没有研究报告，没有人再提。到1985年美国的加州大学伯克利分校一批学者，他们要走一部分脑，要走一小块，然后一分析，结果就是说爱因斯坦脑子里面胶质细胞比平常人多，什么叫胶质细胞呢？刚才我们看的那种叫神经元，除了有数百到上千亿个神经元以外，还有和它数量相等，甚至比它还多的胶质细胞，胶质细胞作为神经元的支持骨架，给它提供营养。那么爱因斯坦胶质细胞多，这是1985年的报告，也就是他去世以后三十年。到1999年，也就是他去世以后的44年，又有一批学者报告，爱因斯坦的脑顶叶宽，外侧裂也宽，这个顶叶管是什么呢？好像和空间思维、形象思维有关。但是一个世界上最著名的《科学》杂志叫Science杂志。2000年9月1号这一期上有一个美籍华人叫做斯特夫·王写了一篇文章，就评论了这件事，就是说你这个研究，能说明什么呢？他胶质细胞多能说明什么呢，他顶叶宽又能说明什么呢？就是说这不足以证明，他是人类的天才，他是伟大物理学家，就是因为这点发现。这种想法都是按照传统的机能定位的理论观点出发的。

　事实上最近一些年，在这个领域当中，认为脑功能至少分这样几个层次，一个是人和动物共同有的功能。比如说食物、防御，见到风险就跑，睡眠、性功能，前面是这些个体生存必要的本能行为，后面是个种族能够繁衍后代的本能行为。这些本能行为是明确机能定位的，脑子里面有食物中枢，有防御中枢，有睡眠中枢，有呼吸中枢，有血压调节中枢都有，这些是明确机能定位的。第二个层次，脊椎动物共有的功能，形成高级条件反射。另外，第三个层次就是人种，人作为生物学的一个新的物种，我们从灵长类分化出来的，他的本能行为有语言和意识，任何一个人，他长到两岁以后，他就会说话。一岁多就会有语言的功能，然后他就知道和别人区别，什么东西是我的，有这个意识，有自我的这个概念，这些都是人的本能。那么第四个层次是个体发育中形成的习惯行为。比如说走路的姿势，说话的姿势，你家里人从外边，老远就看是你走过来，这是根据你从小形成的特殊习惯，这种有脑的定位关系。最后一个，个体的高级意识，你追求什么；你的理想是什么；你爱什么；你恨什么；你的人格有什么特点？这些是高级意识功能，没有机能定位的关系。那么爱因斯坦这种高级的智慧功能，物理学的理论功能，是这种高级意识活动，他实际上是全脑的功能。如果仅仅从脑子某一个部位，某一些细胞去找它的物质基础，那不可能揭露这样一个事物的本质。

　那么我们先说本能行为。这个是从大脑中间切开的两个半球，我们看看中间，这样一个内侧面，这是外表面，这是内表面，两个半球合在一起的内表面，这个内表面，呼吸中枢、血压调节中枢，都在这儿，这个叫内脏脑。那么食物中枢在下丘脑，然后性本能、性中枢也在下丘脑，睡眠中枢在脑干网状结构，是在脑深部的结构，再往下就是延脑，有呼吸中枢、血压中枢，如果因为脑受到撞击，或者是脑肿瘤、脑内出血，造成脑内的压力很高，叫颅内压增高，这个时候就恶心、呕吐，看东西模糊。那么在这种情况下，如果不及时抢救就会有危险，就叫颅内压增高，因为刚才我们看的脑组织这个形状，像豆腐似的，很软，压力一高，它就从后面有个枕骨大孔，流出来叫脑疝，这是对内脏器官的支配。然后对我们身体外部，我们看刚才说的，这是个中央沟，这是个外侧裂，这个中央沟前面，这个紫颜色的管运动，这个黄颜色的管感觉。我们看看，这下面是管脑袋头部的，这个上面是管脚的，感觉运动，就好像前面那个紫颜色的部位在那儿倒立躺着一个小人，后边也倒立躺着一个小人，这个小人头朝下，这个小怪人，我们嘴老在动，吃东西用它、说话用它，所以占得位置大。我们手最灵巧，做什么事都要用手，手巧、心灵，这个手的部位最大。后脊背尽管占我们身体很大，但是运动比较少，只能弯弯腰，所以它占得比例就小，所以管我们身体表面，这个感觉和运动的，就在脑的中央沟的前后沿，有这么个倒立的小人管运动，后面有个倒立的小人管感觉，那么脑内的神经细胞是怎么样从脑顶把要支配腿运动的信息传过去呢，这个叫做神经信息传递，所以脑支配的一切功能，无论它是统率全身，还是对外部世界的反应，都要通过神经信息的传递。

　那么在这个过程当中，我们研究这个神经信号传递的化学机制的时候，有两件轰动的事件。一个是1976年，一个是1992年，1976年科学家们发现，脑子里面居然有吗啡样，无论你吸不吸吗啡样，你吸不吸海洛因，你脑子里都有，这个叫做内生性“毒剂”。1976年发现的内啡肽，就是脑子里面生产吗啡样的化学物质是肽类结构，叫内啡肽，它就是传递神经信息的，你心情好，还是不好，和你脑子里生产的制造出来内啡肽多少有关，这件事就阐明了为什么吸毒，吸毒的人成瘾，这就是说脑子里本来就有吗啡样的物质，就为调节你心情情绪的一个重要分子，你吸了毒以后，这个东西来得快，来得多，一下子把你自己的生产能力就给破坏掉了。如果你再停止吸，你自己生产能力也没了。因此，你就对外部毒品发生依赖，而这个需要量越来越大，这就是内啡肽的发现。

　1992年又有发现，就是前一段我们在电视里刚刚看到，日本军国主义在齐齐哈尔附近，几十年前放的芥子气，这种芥子气在脑里面也有。我们从这儿看，这个是前面细胞释放小的，神经递质到后面细胞，后面这儿 ，从脑子里面合成氨基酸，从精氨酸制造出并释放出来的芥子气，也就是一氧化氮。这个一氧化氮穿透力非常快，为什么冠心病一发作，拿一个东西，一个药片往嘴里边一含，马上就缓解了，心绞痛就缓解了，就是有芥子气，当然这个是微量的，多了就中毒了。这个东西能使血管扩张，这个芥子气在后面细胞里面生成以后，迅速扩散，回到前面这个细胞，使这个神经信息传递的速度加以变化。那么这个是后面的细胞，产生神经逆信使，产生一氧化氮，芥子气，同时有好几十种，细胞信号转导系统，其中有一种东西，叫蛋白激酶跑到细胞核里面，形成激活了基因调节蛋白，这个基因调节蛋白促使基因表达，因此就出现了新的蛋白。你要记住一个什么东西，你就有相应的蛋白质合成。

　做梦也是一种现象，我们知道流传最广的就是弗洛伊德——精神分析专家。他解析梦，他用梦来解析潜意识的，下意识的，你的欲望，你的要求，在白天醒的时候满足不了，然后你用做梦的形式。这种理论应该是非科学的，缺乏实验证据。他有个案分析：比如说你做一个梦，你找精神分析学家，不管哪个国家的也好，这个医生可以这么解释，另外一个医生，也可以有另外一种解释。他们俩谁对，没有办法证明谁是谁非，因为他没有什么根据，他可以联想，根据你的生活经历，这个联想对不对？难说。所以这不是科学的理论，也不是科学研究的手段。那么真正研究科学睡眠和梦，我们知道，脑的深部有网状结构。刚才我们说，这个大脑支配腿的神经细胞，这个细胞体在脑中央前回，然后它轴突，可以分配到腰椎这儿，这个是有明确方向的，这个网状结构的神经细胞，和这个相反，这个轴突很短，发出来的轴突速度网状的，看不出来它和谁联系，联系也非常紧密，所以叫做网状结构。这种结构，通过电生理的方法来测定，记录电极，测电波反应的时间，潜伏期多大，这个来记录，证明它是睡眠的中枢，这个还是在动物身上做的。

　下面我们讲，脑如何反映和改造外部世界。我们怎么样知觉外部世界，刚才我们说的感觉和运动，生理上如果产生知觉，这就产生心理活动了。我知道我眼前有个眼镜，那么为什么我看这个形状是眼镜，那么最近发现就在枕叶后面的外侧，外侧枕区。识别物体的时候，看到的形状识别，就是这些脑区。下面就是面孔识别，这是美国著名演员，这是美国Science杂志上一篇很有名的文章。这是一个大家熟悉的名演员，这是陌生的，这是个颠倒的，然后这个又出来，隔一个陌生的，一个倒位的，又出来一个，这样重复地做实验。结果就发现这个部位就叫做梭状回面孔识别区，它是对熟悉面孔进行识别的专门脑区，那么对形状、对物体、对于面孔的识别。我们看看，脑子从后面到前面传递。比如说管视觉的，是从枕叶开始，每前进一级就是十到二十毫秒，我看这个眼镜要用手去拿，大概最快的速度也就是两，三百毫秒，零点三秒，事实上从这个区向下，红线回答，我看见了什么，这是什么，回答这个问题，然后这个蓝线从背侧去识别它在哪儿。这是什么，它在哪儿，如果这个东西在运动，在空中飞也是这个蓝线，所以这个红线叫腹侧系统，这个蓝线是背侧系统，这两个系统共同，对产生一个物体知觉起作用，至少有三十多个脑区共同完成。所以不是单一脑区完成的知觉，而是三、四十个脑区连续活动，像接力棒这样活动，我们说的这是知觉。然后我们再说记忆，我们怎么记忆的呢？刚才已经讲了，在二十世纪六十年代以前，认为脑子有单一的记忆中枢，这个记忆中枢就是海马。因为是那个病人发现这个现象。那么到二十世纪八十年代，九十年代，就发现不是这样，脑子里不仅一个结构管记忆，几乎所有的脑细胞，都有记忆功能，而脑子里面至少五大记忆系统，记忆着不同的事，不同的内容，记名词、记知识叫做语义记忆，记我经历的吃饭、喝酒、会朋友这个情节，叫情景性记忆。我一边看书，一边计算，这个叫工作记忆。我不自觉地织毛衣，在那不用动脑子，自动习惯化的，这个叫做内隐记忆，这种记忆有五大类的记忆。那么每一种记忆都涉及脑结构不同。

　或者相应的遗忘症，也有多种类型的遗忘症。刚才说的海马损伤，出现顺行性遗忘症，就是他受伤以后，他经过的事情不能形成记忆，做一件事可以不厌其烦地做，对他来说总是新鲜的，他总不记得他刚刚做过的事，这个叫顺行性。还有一种叫逆行性遗忘症，就是说我受伤以后的事，我还能记住，受伤以前，越是早的事 记得越清，就是在受伤以前，刚刚发生的事记不住，这是逆行性遗忘症。还有一种，伴有情绪性的记忆，比如我们说一见钟情，那么这个一见钟情，就是描写青年男女，一见就爱慕对方，因此可以终生难忘，眼睛一瞥，这样一见，这样几秒钟就可以不忘。可是普通知识的记忆，情景的记忆，要经过多少分钟，要经过四十分钟以后，才能形成巩固记忆，我经过这件事四十分钟之内，如果再有别的事打扰，我这个事就忘了，就把这件事弄乱了。如果我做了一件事，然后中间没有发生太多的事情，这件事情就能记得住，要四十分钟，那么这是为什么呢？刚才说的那么一个复杂过程，比如说这是前边一个细胞膜来刺激，你要记住这个事，通过这儿进到细胞里边，这要经过很多个环节，大概二、三十种物质，然后这个物质钻到细胞核里边激发了基因表达，形成新的蛋白质，你这个事才形成长时的记忆，这个过程要四十分钟左右。可是一见钟情，为什么能一下子记住呢？因为这个一见钟情，产生激素类的物质，这个激素类的物质，它有这个能力，就从这个细胞膜里，它直接穿到细胞膜，跑里头，不经过这么一大堆物质，它再直接跑进细胞核膜，它能直通，它像一个特使一样，能直通两道门，穿过细胞膜，再穿过细胞核膜，到细胞核里面，让你形成新的蛋白质，就是我看中的这个情侣，这就是一见钟情的道理。因为动用了情绪，所以这个记忆一旦形成，迅速巩固，而且终生不忘，所以伴有情绪的记忆是最牢的，相反我们说，我们遗忘也是记忆的一种形式，有的事没必要，你得忘，你要不忘，脑子所有事都记得，那怎么得了，那脑袋就装不下了，所以你就得有选择性地遗忘。

　可是有一种叫做说谎癖。这种病人是这样，我们说什么叫说谎呢？我到别人家，我中午到别人家去，饿着肚子，一进屋，人家刚好吃饭，你吃了吗？我吃了，你们吃。这个时候，你不愿意给主人添麻烦，这个是善意的谎言，这个人人都有一点，这是一种礼貌，所以这个不算坏事。另外一种就不是了，另外一种是罪犯的谎言，他犯罪了，杀人了，做案了，然后公安局找他，他不承认，这不是谎言嘛，所以有测谎器，要测谎。还有一种，叫索赔性谎言。这个索赔性谎言，我们国内最近发生很多，就是什么呢？交通事故造成的损伤，双方打架造成的损伤，以及工作当中造成的损伤，都涉及到赔偿，要赔偿，这就涉及到真正这个脑子损伤多大，多大程度的损伤，它里面有没有装的成分，所以这里有索赔性谎言。那么还有一种，病理性谎言，这个病理性谎言，最明显的就是酒精中毒性精神障碍，这种人就叫做说谎癖，就是说谎不脸红，心不跳，为什么？因为他喝大量酒以后，脑子下面有一个叫乳头体的结构，脑子最底层有一个，往下突出一点像乳头似的，叫乳头体，这个部分受损伤最重，损伤最重以后，酒精对他毒害最严重，就会出现什么呢？叫遗忘加虚构，加自知不能，就是说他刚刚做一件事，忘了，人家一问，说你刚才上哪儿了？我脑子想一个念头，我随便就说了，我从广州回来，这不可能的事，这明显是谎话，怎么可能呢？因为昨天还看到他，他却说去广州了，但是他不脸红，为什么他不觉得他在说谎，他不觉得他记忆有问题，人家说你这个人，是不是记忆有毛病没有，我记忆挺好的，你说什么我都能记得住，所以这种说谎癖，就是脑子，受酒精中毒以后造成的，叫做遗忘加虚构，加缺乏自知之明，这就叫病理性的谎言，是酒精中毒造成的。

　下面我们就用一种脑电图测谎。比如说对罪犯要测谎，现在公安系统，我们大家都知道，测谎仪是什么呢？测呼吸、脉搏，也就是心跳了，还有一个，皮肤电阻的变化这三样。问你，这个人你认识吗？不认识，认识吗？这是和我一起作案杀人的，不认识，这一下子呼吸就卡一下，然后血压就有变化，脉搏就有变化，这个就属于一般公安局用的测谎，这种测谎仪叫老三导，这个测谎是什么呢？他说谎的时候情绪紧张，出汗，分泌了电阻，皮肤的电阻，导电率增高了，因为汗里面有盐，所以导电率就强了，皮肤电流就波动，呼吸一停，暂时卡一下，然后脉搏变快。可是老练的罪犯无所谓，他才不慌， 心不慌，脸不红，他有可能就逃过去了。

　那么我们刚才说的，就是知觉记忆，谎言等等。那么现在有一种新的叫人脑和电脑的接口，比如说脑血管意外了，然后这个人瘫痪不能动，只能坐在轮椅上，那么他要玩，像这个照片，他把这个帽子戴上，记入到脑电，这是个板子，这上面都是小的机器人，小的玩具，他心里想，让这个玩具怎么转，这个玩具就往哪儿转，他想往前走，就能往前走，这是因为，他想让这个东西怎么转的时候，他出现脑电波，把这个脑电波，通过计算机来控制它，这叫人脑和电脑的接口。比如说这个人，他心里想什么事儿，这个屏幕上就出现什么字，这样就强化他想的东西，和看的东西一致。

　我们下一个就讲，高级的思维，抽象与形象思维，这个是最常遇到的问题，特别是老师们最常遇到的问题，就是说形象思维与抽象思维。那么大概在1981年，有一个诺贝尔项目的获得者，叫做斯派里的科学家。用病人做实验，有些癫痫病人怎么吃药，也控制不了癫痫发作，这个时候，就把大脑两半底下有白的，像电线这样，把两半球连起来，两半球互通信息，交换信息，他就用刀子从这儿伸进去，然后把两边划开，两半球就割裂了，叫裂脑人。两半球各做各的事，两个不联系，因此通过这些人的研究发现，红的是左半球，可以解数学问题，进行科学的思维，进行科学的发明研究，而这个右半球，在这儿绘画，在雕塑，做形象思维，所以当时就有这样一种认识。就是二十世纪八十年代初，就认为左半球管抽象思维，右半球管形象思维，但是这个是在这种裂脑人情况下得出的结果，而正常人和裂脑人毕竟不一样，而正常人就没有明显的，左右半球优势，只有10％左右的优势，两半球都有抽象思维，和形象思维的功能。那么在这儿稍解释一下，有些中学教师就问我，老师您说左半球，右半球，不是分工那么明确，人为什么长两个半球，脑袋为什么不是一个球？我说这个问题好啊，你能证明从低等动物到高等动物，只有人类有了抽象思维，形象思维的区别以后，人类脑子是两个半球，别的动物都是一个球，你这个论据就成立了，可是连昆虫脑子，都是左右两半，更不要说大老鼠，这种低等动物，低等脊椎动物，连昆虫都是两半球，为什么？这两半球是生物要保命的，一个必然结果。比如说一个兔子，老虎来了，左边来还是右边来，一定要判断准确，老虎从左边来，它往右边跑，它如果判断错了，老虎左边来，它往左边跑，蹦人家嘴里头去了，它不就没命了，怎么样判断这个方位距离呢？就靠两半球，对称性的，是偏这边还是偏那边，就靠这个，所以它是维持生命，逃避天敌和捕获食物。老虎要饿肚子，就要捕获食物，猎物很准，这个位置方向的特准确，它是这个功能造成的，而不是抽象思维、形象思维，那么抽象思维和形象思维，有没有关系呢？也有一点关系，比如说我们右手和右腿，对着大脑左半球的运动，中央前回的运动，这是交叉性的，这是两个腿和两个脚，舌头，只有一个舌头，我说话时舌头没有分半，没有左半舌头和右半舌头，舌头，作为一个整的，这个时候舌头怎么办，舌头运用到人类，这个舌头说话，比动物用得更多了，说什么话都用舌头。这个时候，没有办法控制这个舌头。你要是爱用右手的人，你这个舌头在右半球，你要爱用左手，舌头运动放在右半球，这个时候才分工，可是这个功能，不是抽象思维，形象思维，认为我在说话的时候，说话的内容是抽象思维，可是我说话时，不用我去想，我舌头要伸还是要缩，还是左边还是右斜，我要那样的话，我得累死了，我的话没法讲了，我讲的内容是我的思维、抽象思维、形象思维，可是我说话发声，舌头的运动，嘴的运动，全是自动化，这个自动化就是本能的行为，只要是人，你就有这个功能，这个功能，它是与脑结构定位的，而你说话这个内容，是全脑的功能，你高级思维，无论形象思维还是抽象思维，这个我们讲，高级的智慧活动是这样。

　下面最后一个问题，就是精神分裂症的谜底。1911年给这个疾病命名的人，就把它定为是一种原因不明机能性疾病。当时说脑的结构没有任何变化，就是老怀疑，特别是说有人要害他或者是认为自己的配偶外边有人，老怀疑叫做嫉妒妄想、钟情妄想、被害妄想，特别是这种妄想性的精神分裂症病人，当时以为可能是由于内分泌功能失调，因为十几岁、二十几岁左右的发病率最高，青春期发病率最高，有一种叫青春型精神分裂症。因此人类对精神分裂症的认识，一步一步地向前，但是离解决，完全认识精神分裂症发病的真正的机理还相差甚远，所以当时认为是内分泌疾病。

　所以脑的研究，不仅和我们每个人的日常生活和我们的活动有关，而且和我们很多脑的重大疾病有关，和人类文明的发展也息息相关。因此探索脑的奥秘，是一个科学之巅，是科学上最重大的一个研究领域。因此21世纪以来，脑科学已经成为当代科学的前沿。好，谢谢大家！