大脑深处
大脑深处
大脑是人类所知,最为神秘、最为复杂的结构,从古至今,对于这个神秘的人体器官,人类一直没有停止探索的脚步,随着脑科学研究的多点突破,人们对神经科学、对人类大脑有了新的认识。片中以脑认知为主题,在故事与科普、历史与现实中展现人类在脑研究领域所做的努力,以及脑研究对于人类命运的影响。
宇宙最复杂的东西就是人脑,这个1.5千克左右的人脑,令人心存敬畏,它产生记忆,情绪,思维,是人体最重要的器官之一,就连大脑是人类最重要的器官都是我们的大脑告诉我们的。
1. 大脑星球
2001年在山东大汶口地区,考古人员发掘了一个5000年前的人类头骨,当时的人们试图在头颅上钻孔,来驱散导致头疼和幻觉的魔鬼,但不管因为什么,真相如何,我们可以感受到,祖先对黑暗深处的器官产生了无比的好奇。
人类大脑究竟是如何与世界互动的,为了了解原因,我们将进入一个活生生的人脑。
大脑内思想转换成语言的神经活动,产生了语言表达功能。
大脑本身没有疼痛感受器,不会有疼痛感。
这一刻,物质和精神不再是对立的事物,精神和思想不再是虚无缥缈的,它们都有自己的物质基础,大脑表面这些褶皱是如何创造出人类的希望,恐惧和智慧的,又是如何存储我们人类所有的秘密的,早在16世纪,医生们通过解剖大脑,开启了人类大脑的探索之旅。
意大利博洛尼亚大学,拥有世界上第一个人体解剖教室,在这里,近代人体解剖学之父安德烈·维萨里(Andreas Vesalius,1514 – 1564)发现了大脑与眼睛,耳朵等感觉器官的神经连接,这是人类第一次用科学的方法深入人脑。
16世纪初的欧洲,教会实行人体解剖禁令,由于可供解剖的尸体数量有限,维萨里多次造访公墓,挑选爬满蛆虫的尸体头部进行解剖研究,通过大量解剖,他第一次指出,围绕在大脑主体的薄薄的呈灰色的物质与脑组织呈现的白色部分不同,而这灰色组织正是此后神经科学家发现的人类大脑最为高级的部分,在探索与发现的时代,航海家已经在海图上绘制出南美洲,非洲,印度和东亚的海岸线,而维萨里在人体乃至人脑的探索关乎人类的进步,这段通往真相的探索之路从未停止,直到今天,解剖依然是神经科学家和医学工作者重要的工作之一。
大脑内的灰色物质,它们参与情绪,记忆,决策等高级认知功能。
包在人的大脑外面的结构叫做新皮层,新皮层是人类特有的一个结构,新皮层的面积在人类非常大,而我们最发达的就是这个新皮层,标志着我们人类有最高的智慧。
人类大脑最外部的新皮层沟壑纵横,充满褶皱,高高低低,蜿蜒曲折,和其他动物相比,人脑皮层拥有更大的表面积,就意味着更强的信息处理能力,但是作为进化的杰作,大脑皮层任意部分的损伤,都可能会影响我们是谁,我们能做什么,我们会做什么。
乔尔·里夫金疯狂的杀戮终于结束了,当他的罪行曝光时,全世界都震惊了,在4年多的时间里,这个变态的杀手嫖宿了数百名纽约妓女,他徒手勒死了其中17人,并将她们的尸体丢弃在偏远地区或当地的河中,有些人甚至被他肢解了,肢解尸体对大多数人来说都是荒诞又恶心的事,但其杀戮本身更过分。
乔尔·里夫金至少杀了20名女性,也许更多,他大脑中受影响的部分有颞叶,杏仁核以及眶皮质,他的脑岛与精神病患者是一致的,当脑岛不活跃的时候,冲动的人会变得非常危险并失去道德感。
乔尔·里夫金的犯罪线索,那就是大脑皮层中负责自控力和同理心的相关区域发育不良,乔尔·里夫金的情况并不是个例,众多杀人犯大脑都存在类似的大脑缺陷。
作为人脑最高级的大脑皮层,它的某些特定区域和人类的各种行为,情绪,习惯存在着密不可分的关系。
脑中风,突发的脑出血使得大脑中部分区域损伤,导致平时心知肚明的事情无法表达出来。
左侧大脑语言中枢
① Wernickel区;
② 视觉性语言中枢;
③ 听觉性语言中枢;
④ 运动性语言中枢(布洛卡区);
布洛卡区是负责人脑语言的中枢区域,这个区域的损伤最常见的症状就是患者无法将想要表达的内容说出来。
⑤ 书写中枢。
皮埃尔·保罗·布洛卡(Pierre Paul Brooa,1824 – 1880)是一名法国的神经病理学家,1861年的时候他接待了一个病人,他只能发一些音节,不能说话,脑脓肿以后他就去世了,去世后三天的时候,布洛卡对他进行了解剖,后续布洛卡又连续解剖了几个去世的病人,发现他们出现那种口语表达障碍的时候,定位都是在左侧额叶额下回的后部,布洛卡当时就提出人的语言功能是由左侧大脑支配。
1861年,布洛卡遇见了脑损伤患者,他的大脑猜测和探索让人们第一次意识到很多行为活动可能都像口语表达一样在大脑内都对应特定的区域,150多年后的今天,神经科学家从解剖学和功能上来说,将脑细分为600多个脑区,其中大脑皮层被大致分为四个部分。
一个人的全脑大概是1.4千克左右,大脑最外面主要是皮层,皮层又可以分为前额叶,顶叶,颞叶和枕叶,枕叶主要是跟视觉有关,颞叶是跟听觉有比较大的关系,前额叶更多地跟高级的行为相关,顶叶是跟触觉和运动有关系,所以皮层有一个大体的功能分区。
虽然大脑的每一个脑区都有其特点的功能,但是在上个世纪初,人们逐步地意识到很多脑区并不是只有单一的功能,在大多数情况下,它们都是身兼数职。
1931年,加拿大神经外科医生潘菲尔德在通过电极寻找病灶位置的同时,发现轻微地触动耳朵附近大脑的一个区域,可以唤起患者过去的经历。
通过电刺激大脑的某些区域,有些患者可以回忆起平时回想不起来的儿时记忆,潘菲尔德发现颞叶不是像以前想象的一样只处理听觉信息,而是和人的长时记忆密切相关,通过这项开创性的研究,科学家逐渐意识到,大脑的某些区域并不是只具备单一的职能。
在当代科学研究中,人脑被分为至少上百个脑区,有些脑区分管多项功能,有些脑区专门化程度比较高,但是即使是一个简单的动作,都不是单个脑区可以胜任的,而是全脑诸多脑区分工协作才能够完成,在脑损伤的情况下,某些脑区的重要性就被凸显出来了。
物品信息进入人眼,通过视神经进入大脑负责视觉的皮层,此时我们接收到的视觉信号没有任何意义,接着它向大脑负责物体名字功能的脑区发送信号,同时它还向负责识别物品形状位置的脑区传递信息,最后在注意力脑区的作用下,我们的大脑意识到看到的是什么。
脑中风,突发的脑出血使得大脑中部分区域损伤,导致平时心知肚明的事情无法表达出来。
脑中风,脑损伤可能导致世界在眼睛里消失了一半,偏侧忽略,不仅是一侧空间的物体忽略,每个物体的那半部分也被忽略了。
在偏侧忽视症患者大脑内,由于注意力系统的半侧受损,使得视觉的信息无法被受损的注意力脑区接收和处理,因此虽然眼睛看到了全部,但是大脑的一部分注意力脑区却视而不见,忽视了一半视觉信息,大脑完成看到的是什么这样一件简单的事情依然是多个脑区联动作业。
各个脑区之间究竟是通过怎样的方式传输信息的,我们需要在整个脑部追寻这些微观层面的活动,实际上大脑皮层只是大脑外层两毫米,也就是一个硬币那么厚,在它下面的组织大部分都是线路,在皮层的内部有860亿个神经元。
每一个神经元有一个很长的身体轴突和一些树突,神经元的信号从一个神经元传递到另外一个神经元,神经元信号是电脉冲,电脉冲从轴突传递向突触,而它的突触也可能跟其他神经元的树突进行联结,会向其他神经元的树突传递一些化学物质,这些化学物质会引起其他神经元产生新的电脉冲,信息就从一个神经元传递到另外一个神经元。
每个神经元平均大概有3000个连接,它们组成了整个宇宙最复杂的个体。
脑就像是宇宙,一个一个神经元就是星星,跟宇宙不一样,脑的世界是有通信的,有电脉冲。
人脑功耗大概是14到15瓦,可以做这么多事情,是极端神奇的一个计算的机器。
对于大脑而言,世界就是一股电脉冲,即使再简单的行为,在大脑内部都会同步形成一个大尺度的全脑交流系统,大脑如此精密且复杂,我们能否真正地看到脑内各个区域的电传输活动,看到脑内各个不同的部分是怎样共同运作的。
识别面孔,原本被科学家认为是由大脑某个脑区独立完成的,但是有趣的现象是,我们识别人脸的过程并不是单个脑区的孤军奋战,在半秒的时间内,脑部的多个部分被依次激活,它们此起彼伏,相互配合,一同工作,这就是思想的样子。
不同的脑区具有不同的功能,我们的视觉信息和听觉信息在棒棒糖的脑区加工,不同的功能有不同的分区,但是实际上在任何一个任务里,都是不同的脑区之间有一个协同来进行的。
脑的网络不是静态的,它一定是个动态的,我们脑内实际上是一个非常高效的一个系统,它在非常短的时间之内会对我们外在的需求做出反应。
我们的决策我们的奖赏行为情绪行为社会行为以及更高端的意识,这么多不同的行为不同的脑区,这么复杂的一个系统连接,是脑科学研究最大的一个挑战。
过去100多年,人们发现大脑的各个部分分工协作,相互配合,帮组我们感知世界,形成思考,指导我们的行为,甚至帮助我们猜测别人的大脑在想什么,当然大脑所做的还远远不止于此,在指导我们的生活的同时,它也在不断地塑造自己的网络,从而塑造出每一个第一无二的我们,我们的快乐悲伤追求记忆都存在于大脑这数百亿个神经元的连接之间,从生到死,永不停歇。
武汉中南民族大学中国人脑库中心。
今天让我们一起为医学事业奉献的无语良师们致以最崇高的敬意。
《无语良师》
遗体捐献,无私奉爱,助学促研,良师永志。
他们的生命已然终结,却无私地浇灌着他人的健康之树,他们的躯体或许不再完整,却时刻庇护着他人的生命周全,他们的音容虽已消散,但纯洁高贵的灵魂将在时间永存,他们不恋山清水秀的墓地,却让浩瀚的爱成为人间美景。
无论性别与年龄,无论平凡或卓越,他们都是传道授业的无语良师,他们虽然不言不语,却教与莘莘学子洞开生命之谜的密钥,他们虽然不言不语,却给予无数患者摆脱病魔的康复之音,他们虽然不言不语,却诤诤诉说着生命的圣洁和奉献的高尚。
向所有为医学事业奉献的无语良师肃立致敬。
这些无语良师虽然都已逝去,但他们生前承诺,在去世之后将自己的大脑用于科学研究,他们捐献的大脑被精细分解成各类组织和0.007毫米的病理玻片,从而让更多的科学家有机会利用它们尽快找到治疗阿尔茨海默病的有效药物。
通过研究病人的或者没有老年痴呆症的人去世以后捐献的大脑,通过它们的对比,就有可能发现疾病的发病机制是什么样的,对疾病的研究往往能够促进对大脑本身功能的非常深刻的认识。
2. 重塑大脑
寂然无声的黑暗之中,一个专属于我们自己的独一无二的浩瀚宇宙正蓬勃而生,最快时,这里每分钟可以分化生成20万个神经细胞,每一刻都是举足轻重的孕育和变革。
如果一切顺利,在出生的那一刻,一个健康的婴儿将拥有成熟大脑所具备的基本结构,以及和成年人数目相当的800多亿个神经细胞。
未来我们所有的思想,情感和精神都承载于这些电光石火的涌动之上,那么这至关重要的大脑星空是如何成长和塑造的。
在人生的起跑线上,我们年轻的大脑具有让人惊叹的能力。
宝宝看上去脆弱而无助。
从出生之后,并没有更多的神经细胞产生,但我们的能力相对比较弱,那是因为我们还没有形成能够支撑我们更精准复杂神经活动的神经网络。
随着新生活的展开,年轻的大脑开始急速运转,原本孤立的神经元们开始蠢蠢欲动,这些像小手一样的神经纤维不断萌发伸长,彼此靠近,当它们最终牵手成功,一条全新的通路就此建立,这样的情景在人类幼崽的大脑里进行得迅猛和剧烈。
在我们出生的前两到三年当中,神经联结形成的速度是非常惊人的,可以达到每秒钟超过100万个神经联结,两到三岁的时候,使得我们大脑里面神经突触的数目达到顶峰,每个神经元可以超过1万个神经联结。
这就是成长的大脑,在神经联结从少到多的迅猛增长之中,年幼的我们以肉眼可见的速度学会了各项技能,同时也拥有了强大的可塑性和学心能力。
孩子的神经系统在发育,可塑性很强。
可塑性就是可以改变的能力,年轻大脑蓬勃的可塑性给了我们每个人广阔而又自由的发展空间,但是无数个可能性背后是什么决定了我们成为现在这个绝无仅有第一无二的我们。
这是一段被写进教科书的悲剧,20世纪的罗马尼亚,几十万个孩子因为社会和经济问题而被遗弃,他们被集中收养在孤儿院,肮脏和拥挤的房间里,一个工作人员要同时照顾几十个孩子,他们很少哭,因为哭也不会有人理会,想要换一条弄脏的尿布,也许要等上好几个小时,有科研机构对他们进行了20多年的跟踪研究,结果显示,在这里长期生活的经历,让很多孩子语言发育迟缓,智力发展水平明显低于正常的孩子,并且还存在着严重的精神,情感和健康方面的问题,一生都难以恢复正常。
神经联结网络是我们一切活动的基础,但是能否有效地发展还取决于后天的成长环境,就像两株相同的植物栽种在温室里还是荒漠中,情况截然不同,利用环境对大脑至关重要的影响力,改变命运的尝试即将开始。
环境与大脑发展。
用最简单的模式,相似的模式,孩子是否可以完成两个圆形和两个三角形的匹配模式。
寻找匹配模式的游戏,考查的是小朋友能否主动发现事物之间相似的逻辑和关系,这是他们未来生活中不可或缺的思维能力。
其实两三岁的孩子,他们不能主动看出来相似的模式,虽然这个模式是非常简单的。
是否有办法帮助他们快速找到规律。
同样的问题,只是增加了一个对比项,就会孩子塑造了一个更利于他们判断和思考的外部环境,有了这个外部的引导和帮助,我们年轻的大脑就更容易建立正确和有效的神经联结,并在之后的练习中逐渐掌握,灵活运用。
对孩子的发展,塑造良好的环境其实很简单,就是语言对比,基因是我们无法改变的,环境是我们可以改变的,什么样的环境有什么样的影响。
我们一定要相信,这个世界上只有一个独一无二的自己,我们有无限的潜能。
出生之前可能很多事我们并不能改变,但是出生以后,很多事都可以改变。
童年的环境和经历会对我们成为什么样的人产生至关重要的影响,但是童年不是决定我们人生的唯一因素,在漫长的人生中,有时大脑会因为一些我们无法掌控的事情而突然改变。
远离的生命最初的快速发育期,我们的大脑还有重塑的希望吗。
在大脑左侧的丘脑区域还有中央前回区域,灰质的密度专业运动员是显著的高于普通人的,海马旁回的激活在专业运动员上会显示更多更大的激活,长期的运动技能学习无论对于结构还是功能都有着很大的一个影响,也就是说,塑造了一个我们全新的大脑。
专业运动员训练时间平均每天都要保持在6到7小时的训练量,做到要求需要持续训练3到5年。
进行密集的重复性的训练之后,神经纤维束的密度,广度和长度都有极其明显的改变。
我们永远可以相信自己的大脑,无论什么年龄,无论什么行为,只要有意识地重复去练习,都将对这片宇宙产生举足轻重的影响。
千里之行始于足下,百尺竿头更进一步。
神经系统跟其他组织最大的差别,就是它的可塑性,环境的刺激就是学习的过程,学会了代表神经系统的一个新的状态。
大脑的可塑性是终身的,而且它是可以通过一些行为来强化的,我们的经历塑造了我们的大脑,我们的大脑决定了我们每个人的独特性。
我们的思想,情感和精神都承载于这颗只有1.5千克左右的物质,它柔软易碎,同时也坚韧无比,从摇篮到坟墓,它的不断塑造和改变,成就了每个人独一无二的人生。
正因为如此,我们需要时刻保持谨慎,有意识地塑造和保护自己的大脑,因为大脑是什么样子,我们就是什么样子。
无法挽回的逝去,并不是噩梦的结束。
多胞胎中,一个胎儿的死亡很可能影响另一个胎儿的血供,而首当其冲的就是正在发育的大脑。
癫痫,需要针对大脑的创伤最大的手术,大脑半球切除术,这种疾病大部分都是一侧半球,创伤和风险非常大,但是这种手术方式是适合的,一般来说6岁以前最好是3岁以前,越小越好。
最稚嫩的大脑,最巨大的创伤。
手术时年龄尚小,使得切除一半大脑,造成的损失有限,在神经联结的超高速增长下,另一半大脑逐渐弥补和代偿了失去的功能。
能够完全恢复,实际上相当于一侧的半球承担了双侧的功能。
孤独症,是一种发生在儿童早期的神经精神发育障碍,对自己的名字没有反应,回避眼神交流,语言发育滞后,偏执地喜欢和重复某一个动作或行为,都是孤独症的典型症状。
每一个异于常人的表现都跟大脑里的一些特殊的结构和功能网络的工作模式是相关的,它不可能彻底地消除,因为他的病理的发生可能要追溯到胚胎时期。
面对现今医学仍然无法治愈的疾病,只能寄希望于及时的行为干预,有趣的玩具,亲切的互动,不断重复练习,这些外部环境的引导和训练干预能够帮助他们学会与人交流。
生活只要开心快乐就好,每天天真烂漫,活得很开心,什么事也不会想太多。
左侧大脑的脑梗,会破坏语言中枢,会让失语患者丧失正常的语言能力,语言中枢的损伤是否意味着再也无法正常说话。
擅长处理音乐的右半球其实并没有损伤,只要熟悉的旋律一响起,带着旋律的那些歌词就像音符一样,就从好的功能区流淌出来了。
把日常生活用语变成一个旋律,让患者学会,然后先唱出来再说出来。
医生希望通过训练,不断刺激右脑负责歌唱的神经网络,让它的语言优势不断增强,部分代偿缺失的说话能力。
《好妈妈》
我有一个好妈妈,好妈妈,她是世界上最好的妈妈,教我学走路,教我学说话。
《南泥湾》
花篮的花儿香,听我来唱一唱,唱一呀唱,几十里水路到湘江。
《月亮代表我的心》
你问我爱你有多深,我爱你有几分,你的情也真,我的爱也真,月亮代表我的心。
3. 脑中世界
脑电信号,心电信号,脉搏波信号,皮肤电阻率和眼动轨迹,这些都跟大脑的活动息息相关。
演奏是物体在振动,声音是长长短短的声波,颜色其实是不同频率的电磁波,触感是压力温度等多种信息的结合,是什么把这些毫无意义的信号变成了动听的乐章,绚烂的色彩,怦然的悸动和刻骨难忘的体验,答案就藏在这片被颅骨紧紧包裹着的不透光从未与外部世界直接接触过的密闭空间里。
黑暗和寂静的舞台之中,每一秒钟,都是电化学信号的盛大表演,无数个神经元接受成千上万个电化学脉冲,然后迅速地将它传递给其他上亿个神经元,正是在这样精密而又磅礴的传递活动下,世界这个最精彩的故事不断上演。
每天我们都在感知世界,是什么帮助我们呈现出了这番鲜活又清晰的世界,是眼睛,鼻子,耳朵,还是我们的皮肤。
贾斯特罗错觉,这是一个经典的视觉错觉,即便知道了三个色块一样大小,但大多数人依然会觉得底下的更长,
关键是这三个物体是弧形的,所以弧形的上缘和下缘的长短不一样,上面弧形的下缘比较短,我们人脑有一个自动的倾向性,当我们要去比两个东西的大小的时候,我们不自觉地会把它的最相临近的两个边进行比较,所以我们就错以为上面的弧形更小一点。
这并不是眼睛出了问题,犯错的是我们的大脑,这提醒我们一个至关重要的事实,看这件事儿并不仅是眼睛说了算,大脑才是其中的关键,当外界的信号进入眼耳口鼻皮肤这些感觉接收器,轰轰烈烈的感知风暴才刚刚开始。
这片星星闪闪的海洋是单细胞水平上的全脑三维成像,点点星光是神经元,明暗起伏的色块代表着神经元的活跃程度。
在听的时候大脑的变化,当声波进入耳朵时,耳蜗会按照频率和强度的不同,将它们转化为大脑能够解读的电信号,然后顺着神经通路迅速传到与听觉相关的大脑皮层,正是位于颞叶的主要负责处理声音信息的神经元。
在大脑这个感知声音的主会场上,声音信号将被层层分析和解读。
在我们听见的音乐的里面有各种的成分,比如频率,音高,旋律和强度的变化,而这些变化都不同程度地反映在颞叶区域里面的各个部位,我们看见的整个的活动就反映了大脑对这个音乐的解析。
科学家们发现,仅仅在颞叶当中和听觉相关的脑区就可以被细分为十二三种,我们随便看一眼,在大脑中间和视觉处理相关的30多个皮质区就开始工作,与此类似,触觉,嗅觉以及味觉在大脑中间都有专门的区域负责,正是它们精密而复杂的配合工作,才让我们觉得世界如此生动。
但是这个世界如此千变万化,我们大脑面对的情况远比实验室里复杂得多。
橡胶手实验,通过橡胶手来体验世界,橡胶手跟右手放在对称的位置,从现在开始,眼睛就盯着这个橡胶手看,人的触觉和视觉在时间上是耦合在一起的。
这是心理学上的一个经典实验,多数人都会产生类似的错觉,觉得橡胶手变成了自己的手,橡胶手明明没有向大脑传递触觉信号,我们却会产生类似的感觉。
麦格克效应,声音是同一段连续的,其实播放的一直都是同一个音,而问题在于视频里发音的口型与声音不一样,所以人们听到的是不一样的声音。
这是一个大脑多感官融合的实验,看视频时,我们通过视觉和听觉同时获取信息,跟只通过听觉获取信息得出的结果完全不同。
我们的世界的工作原理是多感官的,人体不同的的感觉器官把信息传导进我们人体,所以我们人脑就要处理这么多信号,就会产生多感官融合。
我们的大脑喜欢融合不同的感知,听的时候眼睛也在提供信息,看的时候也要利用触觉感受,这样我们的世界才如此立体而多彩,通常情况下,所有的感官信息都是一致的,大脑融合会得到更优的结果,但是如果其中某一个感官的信息被篡改,比如不匹配的口型,看上去像真手的橡胶手以及镜子里面的倒影,大脑就会被误导,融合出一个与事实不同的结果,而这个错误结果也许对某些人来说是巨大的帮助。
视觉会影响我们的触觉,味觉又受嗅觉的影响,就在它们相互协作和融合下,一个与现实世界相关但又不完全一致的脑中世界构建而成,这座超级工程的存在不仅给我们带来愉悦的体验,更与我们的生存极为相关。
对世界的感知,是我们与外界交流的第一步,失去它,互动和交流就没有可能。
跟环境的交互,对环境的理解,怎么样去对应环境,第一步就是要感知,感知之后,然后才有反应,在这个环境中才会有行为,所以感知是大脑功能的第一步。
感知觉是有它的进化意义的,它的进化意义其实就是让我们去了解我们周围生活的这个世界这个环境是什么。
这么多细胞相互之间的联络形成一个网络,让我们产生了这样一种感觉,让我们成为一个与别人不一样的一个个体,这种自我的意识是大脑最神奇的一部分。
现实世界如此美妙,但更美妙的是大脑为我们解读和建构的这个世界,在每一个与世界交锋的瞬间,大脑都以最为迅速精密和高效的方式为我们指引道路,保驾护航,这是每个人都赖以生存的关键。
但是别忘了,所有这一切都是大脑告诉我们的,每一个大脑都会对我们周遭的一切做出自己独一无二的建构,所以我们的世界在哪里,就在我们的大脑中。
灾难并没有随着肢体的失去而结束,就在患者努力直面生活时,一种从未有过的可怕感觉不断涌现。
肢体虽然已经没有了,但是会感到肢体疼痒。
失去了肢体,却依然能够真实地感受到它的存在并伴随着疼痛,这种现象在医学上称为幻肢痛,这种情况并不罕见,50% – 80%的截肢患者都曾经或者持续承受着这种病痛的折磨。
大脑会发出指令,随着肢体的截去,神经系统不完整了,大脑下达的命令不能执行,肢体返回来的命令接收不到,这个神经环路就出现了明显的偏差,往往有个重要的表现,就是觉得疼痛,有的人是非常剧烈的。
大脑里掌管肢体的感觉皮层依然存在,但是它发出的命令却因为没有肢体而得不到任何的执行和反馈,大脑的感知失调是产生幻肢和疼痛的重要原因。
这条失去终点的感知之路是否还能重建呢。
有一种简单却又玄妙的方法,镜子只照射着健侧的肢体,在病人的注视下,理解为它就是两个健全的肢体,那么我们在做指令的过程中,就让病人大脑感觉到截去的肢体也能够做各种各样的运动。
看到镜子里的倒影,就能够当成自己的肢体,甚至还能产生虚幻的运动感觉,我们的大脑真的这么好骗吗。
视觉反馈系统,尽管是健侧的肢体在运动,病人仍然感觉到患侧肢体也在运动,在这样一个良性的互动下,感官通道建立的过程中,就能够有力地改善幻肢痛的发生。
若要达到治疗效果,每天固定的镜像治疗需要坚持很长时间,但改变已经开始。
微意识状态,有一点点意识但是没有交流的能力,这种状态叫做微意识状态。
微意识状态是脑损伤之后严重的意识障碍,对于家庭来说是非常痛苦的,因为这个人在这里,但是没有办法交流。
病人不能汇报反馈的情况下,怎么判断大脑属于什么样的一个状态,是要治疗还是不治疗,是放弃还是不放弃。
现在可以通过一场特殊的听力测试来更客观地评价病人的大脑到底处于什么状态。
特殊的脑电图(256导联),字跟词跟句子的结构是不一样的,难度不一样,语言刺激难度越高,病人能够理解的话,就说明脑功能越好。
播放字,词或句子的声音的时候,病人脑子的响应状态是不一样的。
如果我们不进行干预,病人自己可能是不会醒的,自然苏醒很困难。
健康人对字,词和句子的脑电反应处在正常的范围之内,病人的大脑只对字有强烈的反应,而对词和句子的反应远远地低于正常的水平,这说明病人的大脑无法处理词以及比词更复杂的句子,即使这样的句子是最简单的短语。
外面的信息进入到我们的大脑,然后大脑正常地处理,让它进入我们的意识,然后可以明白信息是什么,意识障碍就是这个过程出障碍了。
为了帮助病人重新打开世界的大门,可以实施脊髓电刺激的手术。
大脑意识的网络,某一个节点连接不上了或者功能连接的强度不够了,通过治疗或刺激是不是能够有所提高,这是我们希望去做的。
若你決定灿烂,山无遮海无拦,不管处在什么样的处境,当我们决定去改变它,从这里站起来的时候,没有什么事情可以阻挡我们。
国家大剧院,世界级表演艺术地标。
北京,将府公园。
《培尔金特》组曲
《蓝色狂想曲》
4. 最强大脑
人生就是一场时间旅行,而记忆至关重要,它帮助我们串联起来过去,现在和未来,虽然记忆的丧失可以轻易地毁掉一个生机勃勃的人,但是记忆也能够帮助我们成就非凡的人生体验。
对大脑来说,运动并不简单。
在我们回忆动作的时候,大脑会有相应的神经活动,我们的视觉区会激活,听觉区也会激活,运动功能区也会激活,还会有运动的计划以及运动的执行都有相应的激活。
在我们做运动的回想的时候,是全脑动态的激活,才能够完成这么简单的回忆的任务。
人类记忆的模样,动作,语句,场景,声音,气味,即便记住简单的内容,都需要大脑很多脑区的集体参与,那些关于时间与空间的记忆到底栖身何处。
60多年前,一位名家亨利的人让我们第一次认识到海马体对人类记忆至关重要,为了治疗癫痫,医生切除了他大脑中的海马体组织,完成手术的他,记得怎么说英语,表现出良好的智力,还能够讲述童年往事,他有妻子和三个儿子,他和妻子是在小学认识的,学习生涯结束之后,他们就结婚了,现在孩子们都长大了,都结婚了,也都有了自己的家庭,虽然他对以前的事记忆犹新,但因为被切除了海马体,对于刚刚发生的事,亨利会瞬间忘记。
每天研究他的一个学者,每天都要跟他介绍自己是谁,出去回来再见他又得重新介绍,他就忘了是谁了,他无法形成一个这样的记忆。
科学家开始假设,海马体对于新记忆的形成非常重要。
海马体是一个枢纽或者是一个非常重要的端口,因为它和大脑非常多的脑区都有非常紧密的联系,所以可以帮助将很多无序的信息进行有序地整合。
但是在运动的记忆中,海马体只是参与了记忆的过程,全脑激活才是记忆的模样,记忆真的好似收纳图书一样简单吗。
猴子也能够记住一些符号。
找相同的游戏,同样考验的是猴子的记忆能力。
在记忆某个视觉元素时,一群神经元同时亮起,这说明有目的地学习与记忆能够让神经元之间的连接增强,产生手拉手的效果。
一群神经元代表不同的事件,比如在运动员的学习过程中,代表不同动作的神经元之间,在我们回忆的过程中,不同神经元群之间的活动就可以通过连接形成传递,然后就会把序列的事件或序列的动作重新回忆起来。
要记住一个信息需要分布在不同脑区的一些神经元同时激活拉手,形成一个神经元网络,如果有200个需要记忆的信息,就会有200个拉手网络,这200个网络还可能相互拉手,组合成更复合的记忆形态,当我们倾注全部的热情和诚意持续不断记忆下那些信息的时候,大脑内多个网络配合越来越密切,长期记忆由此形成。
神经元之间的连接乘以3个量级或者4个量级,这么多神经元连接是动态的,连接的强度连接的多少,我们是这些神经元和它连接和它的化学活动决定的,每个时刻我们都是新我,都有变化。
人们现在认识到,原来海马体主要参与的是短时间信息的存储,而人类的长时记忆需要大脑其他区域的广泛参与,860亿个神经元,它们随时会形成关于某个信息的拉手网络,神经网络的激活重组再激活再重组,让个体独特的经历变成了神经元之间的连接,形成了我们大脑中独特的记忆。
睡眠与记忆的关系,记忆了新技能的大脑会发生一系列改变,经过慢波睡眠的休息,大脑的运动皮层长出了非常多新的树突棘。
神经元突触上新生长出来的树突棘对神经网络存储运动记忆至关重要。
结构变化其实也是生物的突触蛋白细胞的变化,生物细胞的结构能够维持长期不变,就是长期记忆。
人类只有稳定的睡眠周期,才能够让新长出来的树突棘巩固和保存,而碎片化睡眠状态限制了树突棘的生长,使得神经网络变得效率低下。
伴随着睡眠的回归,正常的记忆力也将重新归来。
轮转棒对小鼠来说很难应付,学会了奔跑的小鼠很快进入了睡眠。
不容疏忽的工作,给人们带来的并不是过目不忘的记忆力,而是压力焦虑引发的失眠,大脑处于停滞的状态,经常忘记很多日常的事情。
睡眠剥夺,主要是记忆功能的受损。
睡眠监测,就是通过脑电,心率,呼吸等指标来衡量患者是否存在睡眠问题。
人生就是一场旅程,在属于我们的时间旅程当中,我们将度过58个假期,和1700个朋友交往,阅读2100本书,观看5000部电影,所有这些信息都存在我们的长时记忆当中,这些独特的记忆塑造了我们,构建我们精彩纷呈的人生,虽然某些情景和故事我们希望自己不曾遭遇。
拥有错误记忆的人,他们都曾经吸食毒品。
与学习记忆不同,毒品促成的神经网络的连接强度相当于原子弹爆炸。
它完全就是很快速地激发了一系列的神经的反射,它是快乐的,它是我们趋之若鹜的,引起我们渴求的,引起我们成瘾的感觉的。
很多年产生愉快感的那些记忆在脑子里像火焰一样,一直在燃烧,但别的好事情的记忆已经是灰蒙蒙的了,所以那个记忆比我们一般的记忆持续时间更长更稳定。
因为强度过载,对于很多吸毒的人而言,毒品的诱惑记忆很难从大脑中抹掉。
人脑就是一些不重要的东西或者是比较枯燥的东西,让它去机械地学习,它很难去记住,但是它一旦和情感结合在一起,它就很容易记住,惩罚性的负性的情感或者是奖励性的奖赏性的,它都会记得很清楚。
我们体内有一个神经递质叫做多巴胺,多巴胺会释放分泌,让我们体验到吃的好的一些感觉,我们吃巧克力的时候,我们的多巴胺会分泌,我们吸毒的时候,多巴胺也会分泌,多巴胺分泌的强度是我们吃巧克力时强度的一万倍。
对于医生而言,要想抹掉如何强烈的记忆,需要再次激活和毒品相关的神经网络,通过吸毒线索的引导,医生知道他们大脑中关于吸毒的记忆重新被唤醒。
在他们的时间窗口里面,医生会给予新的和吸毒相关的出现的各种不良的结果,这个时候在记忆窗口里面就重写记忆的刺激,使与毒品相关的线索不再那么凸显,这是一个非常成功的干预的过程。
激活记忆,提供了重写记忆的可能,反复地重写,我们才有可能擦掉吸毒快感的记忆,并且植入吸毒有害的记忆。
失恋,恐惧,焦虑和成瘾,大脑对于所有人都非常公平,我们用了多少时间来记住,就需要用同样的力气学会忘记,但好在人类从未放弃自己,放弃那些不幸拥有的错误记忆。
但是对于痛苦记忆,我们可能不必如此地执着,因为年龄会帮助我们遗忘,随着年龄的增长,很多人的记忆力开始下降,从30岁到50岁之间,大脑不同区域的白质开始减少,大脑的容积和质量开始缓慢地下降,这些结构性的变化并不一定对大脑的功能产生立竿见影的影响,是大脑正常衰老的体现,但是对某些人而言,大脑的衰老变化可能产生灾难性的影响。
阿尔茨海默病,患者忘记的事越来越多,记忆力越来越差。
阿尔茨海默病,从宏观上主要是大脑的萎缩,海马体先发生,逐步向其他脑区扩散,记忆和其他功能都会受到影响。
记忆丧失是阿尔茨海默病患者最早出现的症状,接着他们会忘记时间,忘记亲人,忘记自我,最后忘了吞咽和呼吸。
直到今天,对于阿尔茨海默病,我们依旧没有找到特效药,也没有找到逆转它的治疗方法,但对于发病的机制却取得了一些共识。
阿尔茨海默病最关键的两个特征性的改变,一个是神经炎性斑块的形成,还有一个是神经纤维的缠结,斑块使神经元相互之间的关系难以发生,神经元会通过神经纤维把物质从胞体运送到终端去,但如果神经纤维缠结堵塞了,那么运输就出问题了。
面对记忆逐步瓦解的挑战,我们的大脑选择继续抗争。
阿尔茨海默症一个是可以用药物控制,另一个是锻炼身体。
老年的很多退行性疾病最好的治疗方式就是运动,做运动时候,我们大脑的活动其实是非常复杂的,这些活动对维持大脑的正常态,让大脑不衰老具有很好的功能。
接续步,变刃,乔克塔,莫霍克,捻转。
记忆决定了我们是谁,而且它每时每刻都在影响我们的感知思维和行动,它脆弱而多变,但同时又强大而稳定,很多人忙碌一生,想在纷繁人世间留下自己的印记,在爱自己的亲友当中留下一段有关自己的回忆,从这个角度上来说,人生的意义就是创造一段记忆。
5. 对立的大脑
不同的的决定导致截然不同的结果,一切都发生得如此突然,作为旁观者可以清醒地思考这个决策,但是我们需要在瞬息万变紧张的情境下做出正确的决策,有什么样的因素影响我们普通人的大脑做出各种各样的决策。。
正在做决策的大脑,就像数百亿个神经元吵吵闹闹的开会现场,它们组成不同的部门,做出不同的决策。
大脑内由一部分脑区联合而成的神经网络,着手解决的任务是分辨文字颜色,另一部分脑区形成的神经网络负责阅读文字,为了得出正确答案,大脑必须主动抑制阅读文字的强烈冲动,每个神经网络小组都想争夺大脑的掌舵权,每做出一次决定,大脑里面都在进行一场此消彼长赢者通吃的游戏。
事实上无论我们一天过得多么轻松,我们都面临着无数的选择,我们的大脑始终处于一种纠结的状态,即使做出了一个选择,我们马上面临着下一个决策,其实我们的每一天都被大大小小的决策所包围,每一个决策在大脑里面都是权衡利弊的计算,不管我们意识到这点没有。
扮演计算器的正是大脑中叫做眶额叶的脑区,如果这个脑区受到损伤,我们则无法进行正常决策。
1848年,美国佛蒙特铁路建设工地上,25岁的菲尼亚斯·盖奇在一次巨石爆破任务中,被一根长达1.1米直径3.2里面重达6公斤的铁棍穿透了眼球和头颅,不幸中的万幸,盖奇活了下来,但是他的人格发生了巨大的变化,在事故之前,他是一个受人尊敬文质彬彬性格温顺的人,事故之后他变得暴躁不可理喻,每一个熟悉他的人都认为他变成了另外一个人。
这个例子当时的一个结论就是这个脑区可能对于高级认知功能,情绪,和别人之间的交往,社会性以及抉择可能是有很强的联系。
盖奇大脑受伤的部位位于眼睛上方,被称为眶额叶,这个脑区的损伤导致盖奇丧失了基本决策能力,他的人格和性情也因此发生改变。
盖奇在神经科学界中引起很大的关注,他所有其他的功能,运动功能,说话功能都没有问题,就是执行功能,计划功能还有性格有障碍。
它是一个比较高等的脑区,跟我们决策相关的可能第一个比较主流的观点就认为它可能涉及怎么来处理价值。
眶额叶究竟是如何引导日常生活中的种种决策。
大脑的眶额叶通过计算做决策。
我们做决策时,大脑内发生了什么。
当看到一些物体时,有些眶额叶神经元就会兴奋起来,它的兴奋程度变化表征了奖励或者危险。
在现实生活中,影响人们决定的因素非常复杂,眶额叶就像大脑中的一个计算器,通过计算事物价值,指导我们的选择。
包括视觉皮层所传送过来的颜色形状这一类的信息,还有一些我们的经验信息,然后眶额叶就会把这些信息综合在一起,算出来一个总体的打分,打分比较高,就有可能更多地选择这个物体。
从清晨睁眼的那一刻,我们每天要进行大大小小成千上万个决策,然而大多数情况是下意识完成的,因为在大脑内部,眶额叶已经进化得可以在电光石火之间自动化地完成计算这个过程,那么注定我们无法捕捉直觉的产生吗。
皮肤汗腺导电水平越高,意味着下意识的情绪反应越高。
手心冒汗,说明大脑已经知道了选择,我们却还没有意识到。
大脑在意识到规律之前,利用皮肤汗腺给身体传达了决策信号,表达出消极的情绪,这样的情绪反应甚至比我们的自我意识还要快,在我们自己还没有意识到的时候,消极情绪信号被眶额叶采集并计算,经过很多次这样的过程,大脑就会将这一过程自动化。
通过大量反复的试错来形成直觉,这是人类大脑工作的底层方式,利用大脑这个特性,人类可以形成强大而快速的直觉决策能力,这恰恰是每个行业顶尖人才所具备的能力。
经过这样大量的实践,我们才能获得更加有益的进步,这个纠错的过程是非常重要的,再加上深入思考之后,这种犯错的概率就会大大地下降。
到了高年龄都会给人这种很敏锐直觉的感觉,这个直觉的背后是经历了漫长的一个受训过程。
肩上的责任让我们在工作中不敢有丝毫的懈怠与差错。
经过试错的过程以后,正确的结果就会在我们大脑里面留下来,然后下一次遇到同样的情况的时候我们所调用的就是这个正确的操作方式。
不管是谁,不管做什么,大脑都是采用犯错的方式学习,从而内化出一套最佳策略,大多数情况下我们都是通过直觉快速决策,但是有时候快速的直觉决策给我们带来的定式思维反而会对我们做判断造成一些偏差。
直觉会误导我们,在这种情况下我们的大脑需要另外一种思维方式,那就是理性思维。
大脑中的眶额叶在直觉决策中发挥了重要作用,那么我们的大脑当中参与理性思维的部分就是比眶额叶范围更大的前额叶。
然而100多年前,人们认为整个前额叶皮层不像其他脑区负责具体的任务,是团无关紧要的褶皱组织,20世纪40年代,医生们发现,被切除额叶的精神疾病患者病情有所减轻,于是一种叫做额叶切除术的脑部手术在美国风靡一时,神经外科医生在没有任何麻醉的情况下用冰锥等工具通过眼窝插入患者的大脑,前后挪动锥子,从而切断大脑前额叶神经与其他脑区的神经连接,美国前总统约翰·肯尼迪的姐姐罗斯·玛丽·肯尼迪也接受了这样的手术,然而不久包括罗斯·玛丽·肯尼迪在内的大多数患者在术后不能控制自己的冲动,不能调节或者约束感情情绪,这个曾经被授予诺贝尔生理学或医学奖的治疗方式随后被叫停,但是前额叶在大脑中的重要作用被更多的科学家所关注。
情绪起伏变化越高,就说明我们的兴趣度越高,生理上的唤醒度越强烈。
但是人们并不知道,某个情绪峰值具体是因为什么原因导致的,是由于一段刺激性的画面而兴奋还是因为一段奇特的音乐而激动,这还需要获得情绪背后的意义。
情绪很多其实是来自我们的潜意识。
同样的内容给不同的人带来的情绪感受都是不同的,人脑的前额叶皮层就像是情绪输出的一位把关人,它决定哪些直觉情绪是对于决策重要的,哪些可以忽略。
情绪反应非常类似,这时候大脑需要分析我们为什么会有这样的情绪反应,这个情绪反应就相当于前额叶皮层的一个触发器一样。
监控筛选情绪变化,辅助大脑做出有意识的理性决策,是前额叶重要的工作内容之一,而在有些情况下,前额叶皮层又像是一家之长,总是在团队成员即将要出现决策失误的极限条件情况下站出来进行干预帮助,做出最终的决策。
人脑的不同部位,处理大量的信息,各司其职,相互配合,还能够在我们不干预的情况下自主地工作。
前额叶皮层的任务就是监视大脑随时可能出现的偏差。
我们的大脑时时刻刻都在调节这个平衡,如果我们得到的反馈一直都在预期之内,那么我们很有可能就会偷懒,就用我们的直觉去做所有的事情,但是一旦发生了我们预期之外的事情,那么我们可能就会意识到我们需要去做调整,这时候我们的推理系统就会切入进来。
我们简化地把大脑神经系统分为下意识的直觉和有意识地分析和控制,实际上,大脑内不只是简单的两个系统的竞争,它时刻都充满了无数个拥有重合领域的子系统,它们以同样的机制竞争而又合作,有意识或者无意识地生成当下的解决方案。
对我们人类决策的大脑研究才刚刚开始,人类的大脑到底是怎么做决策的,这个问题太重要了,我们人类大大小小的决策决定了我们人类的未来,有的时候我们需要借助理性,深思熟虑,有时候我们要依赖直觉做出快速的决断,这中间如何做权衡可能就是人类智慧之所在了。
帕金森综合征,会引起肢体震颤。
磁敏感加权成像(SWI),磁敏感序列。
基于一切对于飞机操纵的本能和求生欲望,飞行员会做出选择,但这个时间两三秒一过就全完了。
飞行员会心跳加速,情绪紧张,需要用自己平时的知识结构还有决断能力来做出选择,决定平安落地还是粉身碎骨,飞行员的决策决定着生死。
当自动飞行仪发现前面有一股强烈的逆风的时候,它会自动加大油门以保持航速。
吃豆游戏,每当吃到一个豆时,都会得到奖励,但是吃豆的同时需要避免碰到随时出现的怪物,否则将失去继续游戏的机会,游戏豆的奖惩规则比较简单。
6. 大脑地图
大脑通过神经元传递信号来指挥身体运动,信号传递依赖从脑部到脊髓的神经纤维,这些神经纤维直接和脊髓内的神经元连接,指挥着骨骼肌的活动。
人脑的神经元不像其他的组织细胞的一个相对独立的单元,它很复杂,虽然是一个神经元,但是它会投射到很远很远,它完全交织在一起,就像高速公路,所以到底是一个什么结构到底是怎么连接的,每一个与多少个其他神经元有联系,就好比是高速公路上到底有多少个立交桥多少个交叉路口,严格意义上其实大家都不清楚。
要绘制大脑图谱,首先将大脑组织切成薄片逐层扫描,在把跨越多个切片的单个细胞恢复成三维图形,就能够看到单个神经元的真实模样。
运动皮层神经元,虽然胞体的直径只有1毫米的五十分之一,但轴突却可以长达数米,纠结缠绕,又在空间上和其他神经元邻居发生连接,尽管是从大脑发出的电信号,但却可以指挥肢体运动。
脊髓是连接大脑和身体各个部位的通道,是由很多的传导纤维把脑子里面的一些信号传出去或者把身体的信号传回大脑,大脑传出的信号传到脊髓上的细胞中转,然后再到大脑,所以脊髓是一个中转站。
小鼠的大脑只有7000万个神经元,拍照获取一个小鼠全脑的图像需要5天,线虫的大脑只有302个神经元。
人类大脑有860亿个神经元,要获取每个神经元的形状,长度,经过的脑区等信息并不是一个简单的工作,这项浩大工程犹如给一座由近千亿棵树木组成的森林拍出三维照片,既要看全整座森林,又要看清每一棵树上的每一根细枝和每一片树叶,虽然现在科学家并未完成人脑图谱,但长距离投射和相互交织,是小鼠和人脑的共同点。
人类的眼睛,是感知世界的窗口,但它只负责采集信息,要想理解看到的是什么,还要通过大脑内视觉皮层的加工。
大脑就是我们的处理器,而我们的视神经就像是一个传输信号的光缆。
我们依旧对这个神秘世界里发生的更高级的精神活动知之甚少。
就像一个庞大的交响乐团,弦乐部,管乐部,打击乐部,他们负责不同的声音,但是又需要相互协同配合,才能够演奏出优美而和谐的乐章。
我们的心理体验如同美好的交响乐,也是由记忆,思考,奖赏等相关的脑区和情绪脑区一起工作共同塑造而成,在这个特殊的乐队中,每时每刻神经元乐手根据外部需求自发地沟通与妥协,但如果某个声部配合出现了问题,就会引起大脑功能的异常。
科学家把共同完成某项功能的神经网络叫做神经环路,利用荧光剂让特定神经元发光,这是科学家定位神经环路的新方法。
一闪一闪钙的活动就是神经的信息,神经和其他细胞之间信息的交流。
有一条神奇的神经环路,中缝背侧丘脑到前额叶皮层,通过刺激增强这条神经环路,可以强化大脑的胜利者效应。
胜利者效应,就是指这条特殊的神经环路,刺激它可以重塑我们的行为。
抗争是人类的一种精神,我们的大脑我们的身体是千万年物种演化的产物,它很脆弱,很容易受损伤,但是借助科技的力量,我们可以抗争命运的意外。
在大脑内放置电极,电极可以记录神经元的信号,再通过计算机的解读,控制外部设备,人类终于做到只用意念就可以与外界沟通。
借助计算机,大脑可以摆脱身体的束缚,独立指挥灵活的机械手臂,科技正在帮助人类弥补大脑功能的缺失,也许在未来,通过神经网络的延展,我们可以创建人机融合的超强生命体。
计算机模拟全脑神经网络。
我们要去模拟大脑的计算,需要解决的就是怎么样去模拟一个神经元,单个神经元之间的连接关系,它们是怎么变化的,需要让环境里面它感受到的一些信号传递到感知神经元里面,然后感知神经元通过整个神经元的放电到肌肉上,让肌肉开始运动,把这个环路走通。
按照这个逻辑,模拟生物脑不一定要以蛋白质作为物质基础,我们完全可以用电子元器件来模拟人类大脑的信息处理,神经元之间的信号连接,并且把这些连接做成芯片。
人造大脑,两毫米厚的芯片模拟了约1亿个神经元的连接,通过电子元器件来物理实现大脑神经元的连接方式,是类脑研究的探索方向之一。
类脑芯片其实可以推动神经科学的研究,因为是通过模拟的方式去形成大脑的某一些功能的,这些模拟可以反过来去验证神经科学当中做生物实验不方便或者是时间比较长的各方面的问题。
我们以前都是用机器来代替我们的手,代替我们的力,那么类脑智能和脑智能,自然智能的结合将会扩展我们人类的智力,来更好地探索脑本身这个脑宇宙。
映射并模拟完整的人类大脑,这个漫长的征途我们才刚刚起步,但对于人类而言,模拟人类的大脑并不是要代替人类,而是创造更加灿烂的文明。
人类灿烂的文明脱胎自猿人祖先第一次直立行走,极目远眺,加速于信息科技和人工智能的大规模应用,但是这一切波澜壮阔的发展背后的第一驱动力是我们不断进化永不停歇的大脑,我们的每一次感受,每一个动作,每一次思考,每一个决策都是大脑神经网络活动的结果,在神经元的连接和重塑当中,人类创造了发达的科技,塑造了自身的情感和认知,甚至开始修复和提升大脑本身,但是对大脑深处奥秘的探索我们才刚刚开始。
脊髓粉碎性骨折,重新行走的可能性几乎为零。
脊髓从中间给切断了,就像一块豆腐压碎了。
脊髓被折断,脊髓内的神经网络也受到伤害,导致大脑内的指令无法传达到双腿。
如果能够溯源而上,找到出现问题的道路并修复它,也许就能够帮助病人重新行走,但人脑中有860亿个神经元,从哪里入手。
病人的大脑与下肢的神经连接大部分被损伤,但幸运的是依旧有藕断丝连的地方,通过提取脑电信号,获得大脑支配双腿的指令,就能够让外骨骼按照病人的想法产生运动,这样想法和运动再次联系在了一起,一次次激活大脑中藕断丝连的神经网络,医生希望这样的刺激能够唤起大脑中更多的神经元邻居加入传递信号的行动中来,重新形成有效的大脑网络。
想象运动,在想象能动的时候,运动和感觉皮层慢慢地恢复了原来正常情况下的那些信号,甚至完成原来受损的神经元的任务。
每天一点一点积累就会让双腿越来越有感觉。
不是让原来死掉的细胞再生,死掉的细胞不会再生,活着的细胞去补偿死去的细胞,产生新的连接产生新的网络来帮助这个功能。
这就是人类,从未被困难所征服,我们在行动上的努力可以帮助修复损坏的运动神经网络,虽然外骨骼辅助运动疗法还没有成为一种行之有效的临床方法,但是科学家从未停止努力。
如果损坏的不是神经元输出的运动信号,而是输入的感知信号的话,我们还有办法修复神经网络吗。
视神经萎缩是常见的致盲原因之一,就像电缆突然折了一样。
电子助盲器,有一个芯片,上面有微电极,经过舌头上电流的刺激,盲人可以很快地构建出他们对于周边物体各种物理形状的印象。
盲人的视神经虽然损坏,但视觉皮层依旧完好,如果眼睛这条光缆走不通,通过舌头把外界的信号传入大脑,大脑会找到办法理解它们。
盲人只能看到形状,不能确认是什么东西,是什么东西是通过盲人的经验判断的。
通过匹配学习,盲人的大脑明白了电信号的意义,新的大脑网络由此形成。
通过辅具,盲人能够看到这个变化多彩的世界,会让盲人非常地高兴。
基于人类对大脑网络的初步认知,世界上有数以万计的计算设备正在服务着残障人士。
抑郁症,人生从此崩塌。
莫名其妙地对生活失去了热情,满脑子都在想着自己什么都不是,觉得自己是个包袱累赘,毫无理由地对自己攻击和贬低。
抑郁症不存在器质性的问题,它更多的是功能出了问题。
心理的疾病是看不到病理改变的,包括精神分裂症,焦虑,抑郁,这些病人如果意外去世了,他们的脑子里面是没有什么病理改变的,在微观的神经连接它的功能实际上已经发生改变了。
要想寻找抑郁症的原因,就需要找到连接异常的神经网络。
如果我们假设通过特殊的方法激活或者抑制发生异常的神经环路,让它恢复成出厂设置,是否可以为治疗抑郁症提供思路。
很多抑郁症的病人其实是有自我评价下降,自我怀疑,这既是他们的情绪带来的也有可能是人格本身带有的一种自卑的心理,正常的社交或者学习工作当中,哪怕很努力,也取得了成果,但他们没有很好的认同机制。
目前对于抑郁症,科学家不仅没有找到有效的治疗药物,甚至连发病的机制都尚未完全阐明,但我们大胆地想象,也许有一天,通过刺激类似胜利者效应这样的神经环路,可以让抑郁症患者活得足够的信息和自我肯定。
这种感觉就是明知道未来是荒谬的是灰色的,但即便如此,也要向它反抗,会一直抗争下去。
挑战更多的可能性。
赛博朋克是未来的一部分,让人跟机器结合,人既是人又是机器人。
通过外部设备,弥补身体的缺陷,依靠的不仅仅是计算机芯片,还有大脑神经网络,遍布全身的连接。
音乐的律动,乐感。