大脑奥秘知多少

【荐语】

《与中国院士对话·大脑奥秘知多少：脑科学初探》，是由上海东方广播中心的科普节目整理和编辑而成的科普书。

这本书较为系统地梳理了脑科学的发展史、脑科学常识和脑科学前沿技术等知识。本书曾荣获“2018年度桂冠童书”奖。

【音频简介】

世界上任何一台先进的机器，都比不上人脑结构的复杂和精密。

本期节目里，我们将跟随复旦大学脑科学家杨雄里教授一起，去探索有关人类大脑的奥秘。

【您将听到】

1.人脑由哪几部分组成？

2.对脑科学做出巨大贡献的两位科学家是谁？

3. 目前都有哪些大脑探测技术？

4.大脑和记忆是什么关系？

5.未来脑科学的研究方向是什么？

【书籍信息】

书名：《与中国院士对话·大脑奥秘知多少：脑科学初探》

作者：[中]  杨雄里、海波等

小朋友们，请先猜一个谜题：

咱们每天都要用一样东西，这样东西就在咱们身上。如果缺了它，正常地吃饭、读书、玩耍......什么事情就都干不成了。请问，这个东西是什么？

有的小朋友可能已经猜到了，它就是咱们的大脑！咱们每时每刻都在使用大脑，然而有关大脑的知识，咱们可能知道的并不多。

针对这个现象，上海东方广播中心独家策划了一档有趣的少儿科普节目。节目以两方对话的方式展开，最大的亮点是，对话双方极具反差萌效果。

怎么反差萌呢？

原来，对话的一方，是中国院士、神经生物学家杨雄里爷爷，而另一方，则是小学生们。

想想看，杨爷爷认真严谨、学识渊博，而小朋友们好奇心强、求知欲旺盛，当这两方相遇时，将会碰撞出怎样的火花呢？

这期节目经过重新整理和编辑，成了一本儿童科普读物，就是咱们今天要分享的《与中国院士对话·大脑奥秘知多少：大脑奥秘初探》。

好了，话不多说，现在咱们就来听一听，在脑科学方面，杨爷爷和小朋友们都聊了些什么吧。

很多小朋友都喜欢天文学，一直以来，宇宙的奥秘，都被视为最高深莫测的学问。

但你知道吗，其实，人类大脑的奥秘，完全可以和宇宙奥秘相提并论。世界上最先进的机器，都比不上人脑结构复杂。人脑是人体的总指挥部，咱们所有的思想和行为，都得听人脑的命令。

打个比方，咱们小朋友们每天上课听讲、做作业、玩游戏等，这些行为背后，其实都是大脑在起指挥作用。

再比如，电视屏幕上，网球运动员能在短短几秒钟内，就能精准地判断出对手的击球轨迹，并大力回击。这一连串动作之所以能一气呵成，最大的功臣就是大脑。

由此也能看出，面对复杂事件，咱们的大脑能在一瞬间做出精准的判断和反应。人脑的这种特殊能力，就连十台超级计算机都无法做到。

既然人脑这么厉害，咱们是不是该好好认识一下大脑呢？接下来，咱们就先来认识一下大脑的结构。

人类的脑，位于颅骨腔内，由大脑、小脑和脑干三部分组成。

其中，大脑由左右两个半球组成，半球的外层是大脑皮层，大脑皮层的表面，分布着许多弯弯曲曲的沟回。

什么是大脑皮层？就是咱们思维的器官。咱们脑子里的每一个念头，都是大脑皮层活动的结果。

而小脑，则位于大脑的后下方，负责控制和平衡人的各种行为，比如咱们走路、跑步、跳跃等，这些动作，都是由小脑来控制的。

最后来说说脑干，脑干位于大脑下方，它的主要功能是维持个体生命，包括心跳、呼吸、消化等重要的生理功能。

一般情况下，咱们说的人脑，主要指的就是大脑。大脑的基本单位是什么呢？答案是神经元！

正常成年人的大脑里，分布着上千亿个神经元。这些数量庞大的神经元一个连着一个，最后组成了一根根脑神经。

这些脑神经，就像是头脑里的一条条高速公路，能随时带给咱们想法和灵感。

而神经元之间的连接点，叫做突触。这些突触，就像是高速通路上的收费站，负责将各种想法和灵感串联起来，形成统一的认知。

你可能会问，那，大脑里的神经元是一出生就有吗？答案是肯定的。

其实，当小朋友们还在妈妈肚子里时，脑神经元就在不断增长了。当咱们呱呱坠地时，脑结构就已基本发育完全。

了解完大脑的基本结构以后，有的小朋友就要问了，这些脑科学知识是怎么被发现的呢？都有哪些有名的脑科学家呢？

要回答这些问题，就得聊聊脑科学的发展史了。

脑科学的研究历史虽然不长，却充满艰辛。从17世纪开始，科学家们就利用解剖学手段开始研究大脑。

到19世纪，随着知识的积累，神经元理论破土而出，由此形成了脑科学的雏形。

在脑科学研究领域，有两位巨人不得不提。一位是意大利神经解剖学家高尔基。

这位老爷爷发明了高尔基染色法。通过这种染色法，咱们能清晰地看到动物神经细胞的形态。

另一位巨人，是西班牙神经科学家卡哈尔。卡哈尔被誉为 “神经科学之父”，他改进了高尔基染色法，并提出了神经元学说。

什么是神经元学说呢？

这种学说认为，大脑神经活动的基本单位是神经元，神经元通过互相传递信号，形成人的思维活动。

由于在脑科学方面的巨大贡献，1906年，高尔基和卡哈尔，同时获得了诺贝尔生理学奖。

除了这些理论知识外，有没有了解大脑的实际方法呢？说到这里，杨爷爷给咱们介绍了几项大脑探测技术。

很多小朋友在做体检时，都做过“脑电图”。脑电图，是目前应用最广的大脑分析技术。

可是，脑电波在脑子里，既看不见也摸不着，人类是怎么发现脑电波的呢？

19世纪末，英国医生先是在动物大脑里发现了脑电波，随后他们又发现，人在思考和睡眠时，也会产生脑电波。从此，脑电波这个概念渐渐被大家接受。

经过一百多年的发展，脑电图已成为诊断脑部疾病的重要工具。

除了脑电图之外，核磁共振技术，也是一项重要的脑部检测技术。

核磁共振技术具体分两类，分别是应用核磁共振技术和功能核磁共振技术。其中，应用核磁共振技术不用开刀，就能获取人体各种器官的大量信息。

用这项技术，医生可以诊断出脑梗塞、脑瘤等。

而功能核磁共振技术呢，更为简单，它只要通过测量咱们血液里的氧含量，就能监测大脑活动。听到这里，小朋友们是不是觉得很神奇呢？

然而，当人类在探索大脑奥秘时，光有大脑检测技术还不够，还需要一张 “大脑图谱”。大脑图谱有什么用呢？它能详细描绘和定位大脑的活动。

打个比方，小朋友们上学，每个学期是不是都会有一张课程表？

对于大脑研究来说，大脑图谱，就相当于咱们上学用的那张课程表，它能帮助咱们更深入地了解大脑的活动。

那么，要怎么绘制大脑图谱呢？传统的技术是，把大脑组织切成薄片，再将薄片染色，最后放到电子显微镜下研究。

但是，这种方法不仅费时费力，还特别费钱。于是，科学家们又开始积极寻找新方法。

2016年，美国的一个科研团队，发明了神经元条形码技术。

这种技术给每个神经元都配了一个条形码。如果想得到一个神经元的DNA，只需要将这个神经元的所有条形码拼接起来就行了。

这么一来，要想获取大脑图谱就简单多了。

说完了大脑图谱，咱们再来说说记忆。你有没有想过，大脑为什么能记住信息呢？这就不得不提到一部老电影。

在美国电影《雨人》里，主人公雷蒙是个记忆天才，他能做到对任何事都过目不忘。

雷蒙的原型是美国人皮克，皮克是一位自闭症患者，很难和人正常沟通，但他拥有超强的记忆力，凡是他看过的东西，98%都能记住。

这种惊人的记忆力，迅速激发起科学家研究记忆的热情。

经过研究，科学家们发现，咱们人类的记忆大致可以分为三类，分别是瞬时记忆、短时记忆和长时记忆。

瞬时记忆能持续两秒左右，短时记忆在一分钟以内，长时记忆会在一分钟以上。

对一般人来说，当然年纪越小记忆力越好，年纪越大记忆力越差。然而，在历史上曾有这么一个人，他年纪轻轻，却常常因为忘事而名震世界。这个人叫莫莱森。

科学家们发现，莫莱森的记忆只能持续20秒。莫莱森为什么这么健忘呢？这事还得从他小时候说起。

小时候，一场车祸让莫莱森患上了严重的癫痫。后来，为了治疗癫痫，外科医生给他的大脑动了手术，摘除了他的一部分海马回组织。

手术后，莫莱森的癫痫的确减轻了，但与此同时，他却患上了严重的失忆症。对他来说，每一天的生活都是全新的，他连刚刚说过的事情都记不住。

莫莱森的失忆现象，引起了科学家们的强烈好奇，纷纷开始研究他。

而莫莱森呢，由于只有20秒的记忆，于是无论科学家们反复问他什么，他总能很耐心地回答，从来也不厌烦。

最终，好脾气让莫莱森成为历史上最著名的病人之一。

从莫莱森的例子中，咱们不难发现，记忆力和大脑里的海马组织密切相关。莫莱森被切除了部分海马组织，所以他的记忆力才会急速衰退，最终只能记住20秒。

对于咱们正常人来说，记忆力的好坏和两个因素有关，一是先天遗传，二是后天训练。记忆的全过程可以分为四个步骤，依次是存取、编码、存储、取回。

记忆的全过程非常复杂，需要调动大脑各部分的资源，各方面通力合作，才能让大脑记住信息。

说了这么多，其实，对于“大脑为什么会记忆”这个问题，科学界目前也没有统一的说法。唯一能确定的是，记忆是咱们思维活动的一部分。

不过，尽管记忆力对人类至关重要，但咱们也应该看到，纯粹的记忆并不构成价值。

大脑真正的价值在于，它能帮助咱们掌握知识，认识客观事物和解决现实问题。所以，对于小朋友们来说，在学习方面，比起死记硬背，勤于思考更为重要。

思考会让人变得聪明，小朋友们都希望自己能越来越聪明。然而，有什么办法能衡量一个人是不是聪明呢？

当然就是智商了。智商是世界公认的衡量聪明与否的重要标志。而说到智商，就不得不提大科学家爱因斯坦了。

爱因斯坦是天才，也是举世公认的智商最高的人。他的智商有多高呢？答案是160。而普通人的智商仅仅在80至100之间。

科学家很想弄明白，爱因斯坦的智商为什么这么高？于是在爱因斯坦去世后，科学家们对他的大脑进行了研究。

结果显示，爱因斯坦的大脑，跟咱们普通人有两点明显的不同。

哪两点呢？第一，他的大脑的沟回，比普通人的沟回复杂；第二，他大脑里的胶质细胞，比普通人要多。

正是由于这些不同，才使得爱因斯坦的智商比普通人高得多，可以说，爱因斯坦之所以能成为大科学家，这和他的脑结构复杂密不可分。

聊到智商，有些小朋友可能会联想到潜能。

这也难怪，目前世界上很流行一种说法，这种说法认为，人脑具有无限潜能，咱们的大脑潜能现在只被开发了20%左右。

对于这种流行的说法，杨爷爷却不太同意。为什么？

因为他觉得，咱们谁也不知道，人脑开发到100%是怎样的情况。既然是这样，那又凭什么说，目前人脑只开发了20%呢？

所以杨爷爷认为，“人脑能开发到百分之几”这种观点，并不科学。

科学家们对脑科学的探索从未止步，近几年，脑科学界涌现出了不少奇闻异事。比如2017年，一则有关换头术的新闻就引发了热议。

怎么回事呢？

原来，意大利医生卡纳韦罗，想做世界上第一例人类换头手术。这个想法听上去很惊悚吧？可真就有人愿意当试验品。

这个人是俄罗斯的一位程序员，他患有先天脊髓萎缩，病痛使他只能长期坐轮椅。他相信，换头术能打通他的脊髓神经，让他重新站起来。

随后，医生和病人一拍即合，准备进行换头术。可到后来，换头术却没有了下文。

怎么回事呢？因为换头术面临着两大难题，第一是伦理问题，假设给小明换上小刚的头，那么问题来了：手术后，这孩子到底是小明还是小刚？

第二是生理排异问题，换头术之后，病人体内会发生强烈的排异反应。如果处理不当，病人将有生命危险。

鉴于这两大问题，最终，卡纳韦罗的换头术并没有实施。换头术最终能否在人类身上实施，这还有待时间来给出答案。

进入21世纪后，人工智能成为脑科学研究的新趋势。人工智能也叫AI，它是研究、开发和模拟人类智能的新技术。

不少人都还记得，2017年，我国围棋高手柯洁挑战人工智能AlphaGo，结果却连输三局。这个结果让很多人大跌眼镜。

其实这也难怪，因为从表面上看，AlphaGo是一台机器，但实际上，它背后站着一群世界顶尖的科学家。柯洁的智力再高，也难敌如此众多的优秀科学家呀！

这么看来，柯洁的失败也在情理之中。然而有趣的是，在战胜柯洁后不久，AlphaGo也跌下了神坛。打败它的不是人类，而是新一代人工智能AlphaZero。

面对这个事实，有越来越多的人开始担心，人工智能会不会有一天抢走咱们的饭碗？目前，各国科学家都在积极研究如何应对这种挑战。

总的来说，今天，咱们人类对于大脑的认识还非常肤浅。人脑是精神活动的器官，而精神活动又变幻莫测。这给科学家们研究大脑带来了极大难度。

不过对于人类而言，越是未知的领域，越能激发探索欲。正如现代脑科学的奠基人卡哈尔所说，“只要大脑的奥秘尚未大白于天下，宇宙就仍将是一个谜。”

可以预见，在未来，脑科学研究，将会以探索人类心智水平为主。

听完杨爷爷和小学生的对谈，你有什么感想呢？

脑科学常识告诉我们，小朋友正处于智力和体力快速成长的阶段，这一时期，需要多学习，多锻炼，这样，你的大脑才会越来越聪明，将来才能创造出更美好的人生。

本期图书为《与中国院士对话·大脑奥秘知多少：大脑奥秘初探》，由华东师范大学出版社出版发行，中国图书评论学会好书项目组推荐。

撰稿：诸神的恩宠

编辑：周郡

总编：昆石

主播：糖果