探索大脑的八大奥秘:你每天都在用脑。你了解大脑吗？

请先猜一个谜语:我们每天都在使用一样东西，所以它在我们身上，但是看不见摸不着。没有它我们什么也做不了。那么请问，这是什么？

也许你已经猜到了，没错，是我们的大脑！？我们无时无刻不在使用我们的大脑，但我们对它们却知之甚少。针对这种情况，上海东方广播中心独家策划了一档有趣的科普节目，名为《创新之问》。节目内容是普及大脑常识，形式主要是双方对话。最大的亮点是对话的双方有非常鲜明的对比效果。如何变得可爱？原来，对话的一方是中国院士、著名神经生物学家杨·，而对话的另一方是小学生。

想想吧。科学家是认真的，有知识的，而小学生是好奇的，渴望学习的。当这两方相遇，会碰撞出怎样的火花？正如节目组所料，来自科学家和小学生的精彩问答为很多人普及了脑科学常识，受到了人们的高度评价。后来节目组重新整理编辑了这个节目的内容，于是就有了我们今天要分享的《对话中国院士:你对大脑的奥秘了解多少:大脑奥秘的初步研究》这本书。这本书获得了“2018儿童读物”奖。

好了，事不宜迟，我们来听听杨院士和小朋友们在脑科学上谈了些什么。

01大脑由哪些部分组成？

在科学界，很多人认为宇宙的奥秘是最深奥的。但实际上，人脑的神秘可以和宇宙的神秘相提并论。世界上任何先进的机器都没有人脑复杂。既然人脑如此强大，我们就有必要好好了解一下。

大脑位于我们的颅腔中。大脑由三部分组成:大脑、小脑和脑干。其中，大脑约占大脑总重量的85%。大脑由两个半球组成，外层是大脑皮层。大脑皮层是思维的器官，支配着人体的一切活动。小脑位于大脑的下部。它负责控制和平衡人的各种行为，如行走、奔跑和弹跳等。，都是小脑在发挥作用。脑干位于大脑下方，主要功能是维持个体生命，包括心跳、呼吸、消化等重要功能。

总的来说，我们说的人脑主要是指大脑。与其他人体器官相比，大脑的发育要复杂得多。神经元是大脑的基本单位，大脑中有数千亿个神经元。神经元之间的连接点被称为突触。在胎儿时期，大脑神经元的数量在增加。宝宝出生时，大脑的雏形已经基本成型。

很多家长都有这种经历。孩子两三岁的时候，学说话很快。为什么？原因是人在两三岁的时候，大脑发育非常快，很容易接受和模仿信息。正是因为这个特点，两三岁的孩子会很快学会说话。

脑科学的巨头有哪些？

从历史的角度来看，脑科学研究的道路虽然不长，但充满艰辛。自17世纪以来，科学家们一直用解剖学的方法研究大脑。19世纪，神经元理论破土而出，从而形成了脑科学的雏形。

在脑科学研究领域，有两个巨头不得不提。一个是意大利神经解剖学家高尔基。1873年，高尔基开创了一种创新的染色方法——高尔基染色法。高尔基染色能清晰显示动物神经细胞的形态。这让人们第一次清楚地看到了复杂而微妙的神经元结构。

脑科学的另一位巨人是西班牙神经学家卡哈尔，他被誉为“神经科学之父”。卡哈尔改进了高尔基染色法，提出了神经元理论。神经元理论认为，大脑是由脑细胞构成的，神经元是神经活动的基本单位。神经元之间虽然没有直接接触，但是会传递信号。卡哈尔还手绘了神经元的图像。通过这些图画，人们可以看到神经元细胞的样子。

高尔基和卡哈尔因对脑科学的巨大贡献获得了1906诺贝尔生理学奖。

目前有哪些脑研究技术？

随着科技的进步，研究大脑的技术越来越多。说到这里，杨院士从微观和宏观两个角度为我们介绍了几种脑探测技术。

先说两个微技术。第一项是电子显微镜技术。这项技术可以清楚地看到神经细胞和突触的精细结构。第二项是电生理技术。这项技术可以检测神经细胞的活动。即使是运动范围小于0.1微米的微小变化，也会被它准确记录下来。

说完微观方面，我们再来看一下检测大脑功能的宏观技术。第一项是脑电图。脑电图技术也是目前应用最广泛的大脑分析技术。19年底，英国医生在动物身上发现了脑电波。此后，他们发现当人们思考和睡觉时，也会产生不同的脑电波。由此，脑电波的概念第一次进入大众视野。经过一百多年的发展，脑电信号分析技术已经成为诊断脑部疾病的重要工具。

除了脑电图，核磁共振成像是一项重要的脑部检测技术。据统计，到目前为止，已经有十几位科学家因为在核磁共振技术领域的突出贡献获得了诺贝尔奖，可见核磁共振技术的威力有多大。核磁共振技术可以分为两类，一类是应用核磁共振技术，另一类是功能核磁共振技术。

核磁共振(NMR)振动技术的应用可以在不进行手术的情况下获得人体各个器官的大量信息。通过对大脑的这种检测，我们可以清楚地看到大脑的结构和大脑的活动。目前，该技术已应用于脑梗塞、脑肿瘤和脑外伤的诊断。而功能性磁共振* * *振动技术更简单，只要测量血液的含氧量，就能准确监测大脑活动。

什么是大脑图谱？

但是，当我们在探索大脑的奥秘时，光有大脑探测技术是不够的。我们还需要一张“脑图”。这个脑图的专业术语是“脑图”。绘制大脑图谱一直是脑科学领域的热门话题。你可能会好奇，为什么要绘制大脑地图？这是因为脑图谱可以详细描述大脑活动，并标记出负责语言、记忆和情感的功能区。想要对人脑有更深入的了解，必须要有一张脑图。

绘制脑图谱的传统技术是将脑组织切成薄片并用特殊的荧光染色，然后将这些切片放在电子显微镜下进行研究并拍照。但是这样画脑图不仅费时费力，而且特别贵。于是，科学家们开始积极寻找新方法。

2016年，美国一个科研团队发明了神经元条形码技术。这项技术给每个神经元分配一个条形码。如果想要得到一个神经元的DNA，只需要拼接这个神经元的所有条形码。应该说，这种技术比传统的绘制大脑图谱的技术要好得多。

大脑和记忆有什么关系？

大脑被称为“人类的记忆仓库”，那么大脑为什么能记住信息呢？这背后的原理是什么？要找到这些问题的答案，我们得从一部老电影说起。

在美国电影《雨人》中，主人公雷蒙德是一个记忆天才。他永远不会忘记任何事。雷蒙德的原型是美国皮克。皮克虽然自闭，但记忆力超强，看过的东西他都能记得98%。皮克惊人的记忆力启发了科学家研究记忆。

科学家经过研究发现，记忆大致可以分为三类，即瞬时记忆、短时记忆和长时记忆。瞬时记忆能持续两秒左右，短时记忆不到一分钟，长时记忆会超过一分钟。

对于正常人来说，年龄越大，记忆力越差。然而，病人莫里森年纪轻轻就经常忘记事情。后来医生发现莫里森的记忆只能维持20秒。莫里森为什么这么健忘？这件事还得从他小时候说起。

小时候，一场车祸让莫里森患上了癫痫。为了治疗癫痫，外科医生切除了他大脑中海马体的一部分。手术后，莫里森的癫痫症状确实有所缓解，但与此同时，他患上了严重的失忆症，甚至连自己刚刚说过的话都记不清了。

莫里森的失忆症引起了神经科学家的强烈好奇，于是科学家们开始对他进行研究。而莫里森只有20秒的记忆，所以他总能耐心配合科学家的各种要求，从不厌烦。最终，好脾气让莫里森成为历史上最著名的病人之一。从莫里森的例子中，我们不难发现，大脑中的海马体与记忆的形成密切相关。

莫里森之后，我们来谈谈正常人。对于正常人来说，记忆力的好坏取决于两个因素，一是先天遗传，二是后天训练。记忆的整个过程可以分为四个步骤，依次是获取、编码、储存和提取。人在记忆的过程中，会涉及到很多复杂的机制。只有大脑各部分协同工作，才能记住信息。

虽然记忆对人很重要，但我们也要明白，单纯的记忆并不构成价值。大脑的真正价值在于它能帮助我们掌握知识，理解客观事物，解决实际问题。

06“大脑潜能开发了20%”，这种说法靠谱吗？

现在社会上各种智力培训班层出不穷。这些训练抓住了家长的一个心理需求，就是培养高智商的孩子。

那么什么是智商呢？智商是指一个人的认知水平与年龄相符的程度。人的智商会变吗？答案是肯定的。人的大脑可塑性很强，其结构和功能会随着外界环境的刺激而发生变化。一个人只要能不断学习，智商就能不断提高。

说到智商，总会让人联想到潜力。今天国际上流行一种观点，认为人脑潜力无限，而目前人脑的潜力只开发了20%左右。杨院士认为这种说法很值得商榷。为什么？因为我们谁也不知道把人脑开发到100%是什么感觉。既然是这样，为什么要说人脑目前只开发了20%呢？因此，杨院士认为“人脑有百分之多少可以开发”的观点是不科学的。

换头有什么风险？

尽管人类对大脑的了解仍然有限，但科学家们从未停止对脑科学的探索。近年来，脑科学领域涌现出许多奇闻轶事。比如2017，一个换头的新闻引发了全球网友的热议。发生了什么事？原来，意大利神经外科医生卡纳韦罗希望做世界首例人类换头手术。这个想法听起来可怕吗？有些人真的想做小白鼠。这个人是俄罗斯的程序员。因为他天生患有脊髓性肌萎缩症，所以只能长期坐在轮椅上。程序员相信换个头就能重新站起来。于是医生和病人一拍即合，准备换头。但后来，换头手术没有实施。

为什么？因为换头技术面临两大问题，首先是伦理问题。假设把张三换成李四的头像，那么问题来了:这个人现在是张三还是李四？第二是生理排斥问题。头部置换后，患者体内会出现强烈的排斥反应。如果处理不当，病人会有生命危险。可见，换头手术能否在人身上实施，还需要时间来给出答案。

未来脑科学研究的趋势是什么？

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(Artificial intelligence，简称AI)是研究、开发和模拟人类智能的新理论和新技术。近年来，人工智能一直是科技界的热门话题，围绕人工智能的大讨论从未间断。

2017，中国顶级围棋选手柯洁挑战人工智能AlphaGo，却连输三局。这个结果让很多人惊讶。其实这也难怪，因为从表面上看，AlphaGo是一台机器，但实际上，它的背后站着一群世界级的科学家。归根结底，对抗柯洁的不是机器，而是一大群智力超群的科学家。所以，柯洁的失败是可以理解的。然而有趣的是，在击败柯洁后不久，AlphaGo也跌出了冠军宝座。打败它的不是人类，而是新一代人工智能AlphaZero。

面对柯洁战胜AlphaGo的事实，人们开始对人工智能产生了强烈的恐惧。于是，越来越多的人开始担心人工智能将来会抢走我们的工作。目前，全世界的科学家都在积极研究如何应对这一挑战。

总的来说，今天的脑科学研究主要集中在细胞和分子水平。我们对思维、情感、意识等大脑高级功能的认识还很肤浅。人脑是精神活动的器官，精神活动的最大特点是不可预测。思维无时无刻不在变化，这给大脑的研究带来了很大的难度。但是，对于我们人类来说，越是未知的领域，越能激发我们探索的欲望。

21世纪是脑科学的世纪，研究大脑成为目前最具挑战性的科学问题。正如现代脑科学创始人卡哈尔所说，“只要大脑的奥秘没有向世人揭示，宇宙就依然是个谜。”未来脑科学会带来哪些研究成果？我们拭目以待。