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人脑|聪明人的大脑有何特殊？科学家破解人类大脑八大谜题

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新华社北京2月17日新媒体专电西班牙《趣味》月刊刊载题为《人脑的八个谜题》的文章 ， 文章介绍了科学家对人脑进行的八个研究结果 ， 全文摘编如下：
人脑具备无与伦比的创造力和洞察力 ， 而支撑这一切仅需一个电压达20伏的电灯泡的能量 。 我们对大脑了解得越多 ， 提出的疑问也就越多 。 科学家正尝试揭示大脑最为复杂和神秘的特性 。
人类大脑缘何如此特殊？
我们总认为大脑是个特别的器官 。 除人类以外的其他动物也会使用工具和解决问题 ， 但它们无法发明电脑 ， 也无法撰写小说 。 尽管我们对大脑有了更深的了解 ， 但要解释大脑为何如此特别仍非易事 。 人脑的质量约为1.5千克 ， 是大象大脑质量的三分之一 。 如果考虑与体重之比的话 ， 那么人脑简直是庞然大物：人脑的尺寸是同等体形哺乳动物大脑尺寸的7至8倍 。 但这并不能解释为何我们拥有非凡的认知能力 。 例如 ， 尖鼠科动物的大脑约占体重的10%——稳坐动物王国头把交椅 ， 但没人会说它们是最聪明的动物 。
相比尺寸 ， 更重要的应该是神经元的数量 。 美国范德比尔特大学神经科学家苏珊娜·埃尔库拉诺-乌泽尔说 ， 人脑的神经元数量约为860亿个 。 灵长目动物比同等体形的哺乳动物拥有更多的大脑神经元 。 人脑是灵长目动物大脑中最大的 ， 其神经元数量也超过灵长目的其他物种 。
聪明人的大脑有何特殊？
智力水平因人而异：如果影响智力的不是大脑结构和功能差异 ， 又该是什么呢？
首先需要指出的是 ， 大脑体积更大的人通常智商更高 。 但这只是其中一个因素 。
要进一步探究这个问题 ， 我们必须研究构成大脑组织的白质和灰质 。 灰质由神经细胞主体构成 ， 而白质由神经细胞传递信号的纤维构成 。
英国剑桥大学认知与脑科学研究所神经科学家罗吉尔·基维特及其同事发现 ， 大脑额叶中的灰质的量会对(负责解决新问题的)“流动智力”产生影响 ， 且“流动智力”的能力与连接前额叶的两个区域的纤维(白质)数量成正比 。
虽然多多益善 ， 但组织数量并不是唯一的影响因素 。 哺乳动物大脑最引人注目的一个特点是 ， 灰质层以褶皱的形式存在 。 这种形式可以增加皮层面积 ， 拉近神经细胞之间的距离 ， 加快连接速度 。 我们知道 ， 更聪明的个体拥有更多的大脑褶皱 ， 但这并不能完全解释智力的问题 。
最广为人知的一个假说是“顶叶-额叶整合理论” ， 该理论提出 ， 智力的基础是连接大脑“热点”(利用成像技术可以看见)的神经网络 。 德国约翰·沃尔夫冈·歌德大学科学家乌尔丽克·巴斯滕观察到大脑执行认知任务区域之间的联系 ， 并找到了由大脑顶叶和额叶内20个可能与智力相关的不同区域构成的网络 。 在这些点位上拥有更多灰质或更高神经活跃性的个体更加聪明 。 因此 ， 显而易见的是 ， 聪明人大脑的物理结构与普通人不同 。
大脑半球理论是真的吗？
如果主导你的是大脑左半球 ， 则你是一个理智的人；如果占主导地位的是大脑右半球 ， 则创造力是你的强项 。 这个观点诞生于上世纪60年代 ， 当时人们发现 ， 部分功能仅由大脑的一侧负责 。 虽然这个观点流传甚广 ， 但并不是事实 。 诚然 ， 大部分人使用大脑左半球处理语言 ， 使用右半球操控情感 。 由此出现了一种理论 ， 认为大脑左半球主导逻辑 ， 右半球主导冲动 ， 艺术家也不例外 。 占主导地位的大脑半球决定了一个人的性格 。
事实更为复杂 。 举个例子：虽然大脑左半球负责口头语言 ， 但捕捉语言的情感内容及其意味的却是大脑右半球 。 没有证据显示存在占主导地位的大脑半球 。 美国犹他大学神经科学家杰弗里·安德森扫描了上千个执行不同任务的人的大脑 ， 扫描图像并没有呈现出大脑一侧或另一侧占主导地位的情况 。
美国哈佛大学心理学家斯蒂芬·科斯林提出了认知方式理论 。 该理论认为 ， 一个人的认知方式取决于其大脑上部或下部所起的主导作用：大脑上部制订和执行计划；下部处理感官信息 ， 并对事物进行分类以赋予其意义 。 科斯林说 ， 我们随时随刻都在使用整个大脑 ， 但“屋顶平台”和“地下室”所占的比重是关键 。
为何有些老人头脑清晰？
认知能力随时间衰退 。 但为什么有的老年人头脑清晰、思维敏捷 ， 而另一些人则不然呢？事实上 ， 人脑从40岁开始萎缩 ， 而受损的细胞是额叶细胞、纹状体细胞和海马体(参与复杂思考、运动和记忆过程)细胞 。 抵抗衰退的程度或许与认知保留有关 。 所谓的认知保留 ， 是指大脑在出现症状前承受衰老产生的负面影响的能力 。
与认知保留有关的不仅是神经元的数量 ， 更重要的是神经细胞通路的数量和质量 。 后者才是降低年龄和疾病对大脑影响的根本因素 ， 因为当一条通路无法使用时 ， 如果还可以利用其他通路传递信息 ， 大脑就不会受到太大影响 。
大脑有“熄火”的时候吗？
似乎当我们休息时 ， 大脑就会“熄火” ， 但事实并非如此 。 上海复旦大学认知神经科学家德尼兹·瓦坦塞韦尔说：“就算我们什么也不做 ， 大脑的很多进程也在运行 。 ”对我们的祖先而言 ， “随时待命”至关重要 。 如今 ， 几乎没人会担心草丛背后隐藏着捕食者 ， 但我们必须对危险和机会保持关注 ， 这就需要大脑随时随刻“插上电源” 。
上世纪90年代 ， 神经科学家发现 ， 处于静止状态且闭上双眼的人维持着紧张的脑部活动 。 科学家很快就确定了休息时大脑最活跃的区域 ， 并将这些区域命名为默认模式网络(DMN) 。 当我们执行需要集中注意力的任务时 ， DMN不太活跃 ， 但当我们的大脑“走神”时 ， 这些区域就会变得异常活跃 。 似乎DMN会影响记忆以及对未来的设想 。 DMN十分重要 ， 因为“白日梦”是人类区别于其他动物的特点之一 。
思考时大脑会发出什么？
思考一下思想这件事 ， 你很快就会摸不着头脑 。 思想自然而然地产生 ， 但要理解思想实在困难 。
有人认为思想是非物质实体 ， 但思想源于神经元传递的电信号 。 这只是浅显的解释 。 美国加利福尼亚大学伯克利分校海伦·威尔斯神经科学研究所的奥古斯塔·舍尔斯秋克说：“思想这个词就像是包含大量认知进程的雨伞 。 ”部分思想以画面的形式呈现 ， 另一部分则以语言的形式呈现 ， 很多思想都是无意识表现出来的 。
最新研究使我们能将潜藏在思想背后的电信号联系起来 。 2018年 ， 舍尔斯秋克及其同事记录下了思想的物理路径 。 为此 ， 他们邀请一名受试者记住某个单词并将其叙述出来 ， 并在这一过程中测量此人脑部的电信号 。 最先激活的区域是听觉和视觉皮层 ， 它们负责接收听觉和视觉信号 。 随后启动的是控制中心——前额叶皮层 。 任务越困难 ， 前额叶皮层的激活程度就越高 ， 受试者回答时花费的时间就越长 ， 这表明该区域与其他区域进行交流需要一定的时间 。 进程末尾 ， 前额叶皮层运行速度加快 ， 促使人做出口头回答 。 口头回答甚至在个体意识到之前就已经发生了 。 舍尔斯秋克说 ， 这解释了为什么有时我们会不经思考地说出一些话 。
什么是我们所谓的意识？
将你有意识的思想想象成一个添了柴的火炉 。 当你睡觉时 ， 火焰会变小 ， 但不会熄灭 。 当你做梦时 ， 火焰会烧得更旺 ， 并发出耀眼的光芒 。 当你昏迷时 ， 几乎只剩下火炭 。 换句话说 ， 意识存在着不同的状态 。 这个现象的一种解释是 ， 存在着名为“全局工作空间”的神经网络 。 当大脑多个区域向这个网络传递信息时(这个网络将对信息进行处理) ， 意识就会产生 。 当停止传递信息时 ， 感觉就会停留在无意识的水平；当信息传递仍在进行但不完整时 ， 我们的意识就会处在较低的水平 ， 类似于做梦时的水平 。
通过对意识水平进行研究 ， 我们或许就能明白1千克神经细胞如何组织我们持续不断的思想和情感“漩涡” ， 并创造所谓的意识 。 美国塔夫茨大学认知研究中心主任丹尼尔·丹尼特认为 ， 意识是一种幻觉 。 丹尼特说 ， 所有人都认为 ， 我们获知了我们情感状态的某些属性 ， 我们对此十分熟悉 ， 并将其视为经验 。 但事实是 ， 大脑仅向我们呈现令我们感兴趣的事物 ， 因此我们才能理解它们 。 这就是我们能看见颜色的原因 ， 因为颜色只不过是大脑神经元的创造物 。 神经元对世界进行编码 ， 使世界变得简单且能够被我们理解 。
肚子会对大脑产生影响？
【人脑|聪明人的大脑有何特殊？科学家破解人类大脑八大谜题】有时我们会说 ， 我们在用肚子做决定 ， 从某种意义上来说 ， 这不是无稽之谈 。
我们很容易忽视以下这一点：肠道会识别营养素、毒素和微生物 ， 并将相关信息传递至大脑 。 事实上 ， 肠道拥有大约5亿个用于指导消化过程的神经元 。 其内还有大约2千克细菌：我们体内的微生物群会对所有器官产生影响 。 对小鼠进行的研究显示 ， 改变肠道微生物群可能会改变其行为 ， 有时这会成为一件坏事：实验中的小鼠可能会变得反社会 。

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