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大腦奧秘知多少

2020-02-29 10:42劉夕慶
知識就是力量 2020年1期
關(guān)鍵詞:人腦新生宇宙

大腦時刻“后臺運(yùn)營”

一項(xiàng)研究顛覆了我們對大腦的認(rèn)知——我休息,它也歇著。其實(shí)不然:當(dāng)人類休息的時候,大腦并未停止運(yùn)行,一些神秘的“背景”神經(jīng)始終在“默認(rèn)后臺運(yùn)行”(比如,昏昏欲睡時,我們也會去拍打停在胳膊上的蚊子、蒼蠅就是一個最好的例子)。這種不間斷的信息傳遞被稱作大腦的默認(rèn)模式。這種模式是為人們應(yīng)對沒有發(fā)生的事件做準(zhǔn)備的。如果這個模式下的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的細(xì)胞連接出錯,可能就會導(dǎo)致阿爾茨海默?。ɡ夏臧V呆癥)或抑郁癥等一系列疾病。原來神經(jīng)科學(xué)家一直認(rèn)為,當(dāng)休息時,我們大腦中的神經(jīng)回路基本處于關(guān)閉狀態(tài)。然而,大腦成像實(shí)驗(yàn)表明,其中存在一些持續(xù)的“背景活動”,就像20世紀(jì)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的宇宙背景中存在暗能量一樣。這種類比似乎為人們一直認(rèn)為的腦“神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)”與“宇宙之網(wǎng)”相似,將大腦稱為“小宇宙”找到了依據(jù)。

長大成人的你還會產(chǎn)生新生神經(jīng)元?

早在100多年前,人們就根據(jù)分層結(jié)構(gòu)對大腦皮層進(jìn)行了區(qū)域劃分(其中最著名的當(dāng)數(shù)德國神經(jīng)解剖學(xué)家科比尼安·布洛德曼創(chuàng)建的、沿用至今的大腦圖譜),而其中海馬區(qū)的新生神經(jīng)元常常被研究者們認(rèn)為與學(xué)習(xí)和記憶、神經(jīng)再生等重要問題有關(guān)。但最新研究得出了兩種截然不同的結(jié)論:一種是成年人大腦海馬區(qū)沒有新生神經(jīng)元產(chǎn)生,人腦最后一個新生神經(jīng)元產(chǎn)生于童年時期;另一種是新生神經(jīng)元在青少年到老年的整個階段都存在,這使得有關(guān)新生神經(jīng)元參與了成人學(xué)習(xí)和記憶功能,參與了成人情緒調(diào)整功能。

左:“在人腦中植入芯片”;右:人腦與電腦共舞?

人腦電腦誰更強(qiáng)

人腦與電腦,一個是大自然的造化,一個是人類的創(chuàng)造,兩者孰強(qiáng)孰弱的話題倍受關(guān)注。電腦的運(yùn)算速度和儲存容量優(yōu)于人類,在某些領(lǐng)域暫時勝人類一籌,比如在轟動一時的國際象棋比賽中,機(jī)器人

“深藍(lán)”打敗了國際象棋頂級大師卡斯帕羅夫。但人類創(chuàng)造了電腦,創(chuàng)新了科技,人類具有如此的創(chuàng)造性,難道會甘拜下風(fēng)?當(dāng)然不會!

其實(shí),人類一直試圖探索如何將人腦的創(chuàng)造性、想象力與電腦的運(yùn)算速度、記憶容量、邏輯準(zhǔn)確性等融為一體,借助電腦技術(shù)使自己擁有“超能力”,以解決宇宙、生命起源等問題。很多科幻作品就是人類“野心”的展現(xiàn)。

看圖能識腦健康

在畫中(左下角)一片雜亂的黑白斑點(diǎn)中,你看到了什么?正常情況下,凝視圖畫幾秒鐘或幾分鐘,你會看到一條達(dá)爾馬提亞狗在嗅著樹影斑駁的地面。其實(shí),這是大腦內(nèi)側(cè)顳葉中的神經(jīng)元在接收信息后,選擇性地識別動物的結(jié)果。

而《一鷹二鳥圖》(左下角右圖)考驗(yàn)的是大腦的圖形轉(zhuǎn)換與互補(bǔ)能力。如果不考慮畫中間空白處,那么你看到的是兩只面對面棲息的烏;如果考慮畫中的空白并將其納入整體形象,那么你看到的是一只面向你的鷹。

藝術(shù)家筆下的大腦區(qū)域素描

左:識別斑點(diǎn)狗;右:《一鷹二鳥圖》(繪圖/ 劉夕慶)

左:《花》;右:《云山圖》

正常情況下,我們都可以識別復(fù)雜的圖像,但偏側(cè)空間忽略癥病人卻例外,他們往往會忽視左側(cè)或者后側(cè)的事物,只有右半側(cè)的《花》(下頁左圖)就是一位偏側(cè)空間忽略癥病人的畫作。再來看看中國畫史上十分重要的畫家和理論家——石濤的山水畫,為什么他在白宣紙上的大片“留白”會被人們看成是云霧繚繞?因?yàn)槟悴坏珪么竽X將其圖景“補(bǔ)全”,甚至還能想象出沒有云霧時的場景,并會認(rèn)為此畫純屬正常。關(guān)鍵一點(diǎn)就是前一張是病人所作,后一張是藝術(shù)。如此增減畫面“元素”的圖景,其實(shí)從某種意義上映射出了作者大腦的健康狀態(tài)。

從繪畫史來看,人類最早在山洞中繪制的巖畫都取材于身邊的事物,然后逐漸擴(kuò)展到遠(yuǎn)處的風(fēng)景和浩瀚的太空。如今,人類繪畫的范圍已經(jīng)延伸到了生活的方方面面,如美國著名涂鴉藝術(shù)家巴斯奎特就將畫筆伸向了人腦這個“小宇宙”,以極富創(chuàng)造性的構(gòu)思,描繪了人類的硬核大腦(題圖);“思維回歸”和“放飛想象”則形象地展現(xiàn)了截然相反的兩種思維狀態(tài);而人腦的簡筆畫,則用一根繞來繞去的線條簡潔地將大腦的形狀呈現(xiàn)在我們面前。

關(guān)于人腦的國際獲獎漫畫(左:“思維回歸”,中:“放飛想象”;右:人腦簡筆畫)

從繪畫的視角看人腦,我們既看到了平時不為我們所見的網(wǎng)絡(luò)一樣的腦神經(jīng)元、腦功能分區(qū)以及它們?nèi)绾胃魉酒渎?,人類如何在腦科學(xué)領(lǐng)域樹立自己的“假想敵”,并試圖打敗它;還看到了某些腦疾患者眼中奇特的殘缺世界。大腦的秘密遠(yuǎn)不止這些,隨著腦科學(xué)的發(fā)展,相信會有更多的秘密為我們所知曉。

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