目录

  • 1 我们所知的大脑
    • 1.1 脑与外部世界
    • 1.2 脑科学的应用
    • 1.3 打开大脑的“黑盒子”
  • 2 神经元的“标准像”
    • 2.1 “标准像”与信息传递
    • 2.2 信息交流的结构单元
    • 2.3 信息交流的关节点
  • 3 神经元的电信号
    • 3.1 神经元为什么带电
    • 3.2 神经元的“电压水坝”
    • 3.3 接受信息的多样性
  • 4 神经元如何进行计算
    • 4.1 神经元:复杂计算器
    • 4.2 电信号的非线性加和
    • 4.3 脑的高保真数字信号
  • 5 记忆在哪里
    • 5.1 失忆症与海马
    • 5.2 学习记忆的神经机制
  • 6 记忆仅存于海马?
    • 6.1 无法言传的记忆(上)
    • 6.2 无法言传的记忆(下)
    • 6.3 记忆的细胞集群理论
  • 7 如何提升记忆:神经科学的启示
    • 7.1 教育不能输在起跑线上?
    • 7.2 怎样超越关键期
  • 8 人工智能与神经网络
    • 8.1 智能社会离我们有多远
    • 8.2 阴阳与神经网络
  • 9 神经网络与神经疾病
    • 9.1 运动节律的控制
    • 9.2 运动时脑内活动
    • 9.3 运动系统疾病及其治疗
  • 10 如何看到外部世界
    • 10.1 视觉通路简介
    • 10.2 视网膜:密切联系的结构与功能
    • 10.3 形形色色的视网膜神经细胞
    • 10.4 形态与功能的统一:大/小神经节细胞
  • 11 视觉中枢中新特性的“突现”
    • 11.1 信息传递中的“击鼓传花”
    • 11.2 新特性的突现
  • 12 视觉皮层的组织模式
    • 12.1 功能柱:简化节点
    • 12.2 高级视皮层中的信息走向
  • 13 如何听到外部世界
    • 13.1 听觉系统简介
    • 13.2 精妙的结构与功能
    • 13.3 如何实现特异性信息编码
  • 14 听觉中枢的信息处理
    • 14.1 声强范围的检测
    • 14.2 听觉中枢的信息编码
    • 14.3 鉴别会听的大脑
  • 15 如何接受体感信息
    • 15.1 功能各异的躯体感受器
    • 15.2 形形色色的传入方式
    • 15.3 脑中的“倒立小人”
    • 15.4 自主神经系统
  • 16 运动何以可能?
    • 16.1 运动系统简介
    • 16.2 电信号如何转换为机械力
    • 16.3 不同层次的运动发起
  • 17 运动的协调与控制
    • 17.1 小脑的结构与功能
    • 17.2 小脑的运动学习
    • 17.3 基底神经节的结构与功能
  • 18 我们未知的大脑
    • 18.1 大脑全景图
    • 18.2 知觉、行为和语言
    • 18.3 注意力
  • 19 阅读
    • 19.1 阅读
知觉、行为和语言
  • 1 视频
  • 2 章节测验


我们真的只动用了10%的大脑吗?

10%脑力的起源

神经外科医生卡尔•拉什莱(Karl Lashley)以大鼠迷宫为实验,在训练大鼠走迷宫之前或之后切除不同区域的大脑,观察其学习能力。失去部分大脑皮质的大鼠依然可以走出迷宫。他发现,皮质的破坏面积越大,大鼠越难走出迷宫,但长时间的训练都可以弥补这些缺陷,且学习能力跟皮质破坏区域没有关系。

因此拉什莱在1950年代提出了知名的等位原则(Equipotentiality),即不同脑区执行相同任务,以及质量作用原则(Mass action),即学习能力与大脑皮质含量有关,而与脑区无关。

脑部的功能障碍

拉什莱的理论在半个世纪前相当受欢迎,但现在科学告诉我们,大脑在执行工作是分工的,而不是整体性的。区区一个脑中风就可瘫痪大脑作业,依照中风位置和面积又有不等的影响。例如,运动皮质(Motor Cortex)受损会造成半身不遂;额叶(Frontal lobe)的布洛卡氏区(Brocas area)受损会丧失说话能力。虽然大脑的可塑性让未受损的区域在一段时间后可以弥补部分功能,但鲜少有痊癒的案例。

神经退化疾病如阿兹海默症(Alzheimers Disease)及帕金森氏病(Parkinsons Disease),都各属于不同脑区的退化。阿兹海默症出现的记忆衰退,是由于海马迴(hippocampus)的退化。而帕金森氏症的运动障碍则是中脑黑质(substantia nigra)多巴胺神经细胞(dopamine neuron)死亡的结果。这类退化性疾病都是不可逆的。

脑部的不同区域执行著不同的功能,并且相互连接让我们得以协调複杂的任务。因此在任何时候我们都有可能使用10%100%的脑袋,这完全取决于我们正在做什么事。

即便是日常生活的行为,如购买一杯咖啡,我们也需要使用到高度的认知能力和执行能力来决定我们要做什麽、条理分明的说话,让他人知道我们的选择。不只这些,我们还得计算价钱并且精准地将钱递给对方。各脑区必须相互合作,我们才能做出协调的行为。所以即使小区块的脑部损伤也可能对脑部功能造成严重的破坏。

饥饿的大脑

比起拉什莱实验的大鼠,人类的脑部显得更为複杂。人类的脑重量佔了体重约2%,却消耗了20%的能量,呈现了不合比例的能量分配。大脑(Cerebrum)负责执行认知功能,小脑(Cerebellum)控制运动协调而脑干(Brainstem)负责维持呼吸等非自主行为。比起其他动物,我们的脑部相对大得多,演化出这麽耗能的脑袋,一定是因为我们非常需要它。

脑部所消耗的能量主要用来驱动数以百万计的脑神经元沟通,将分工区域连接起来形成监控网络。如果我们真的只用了10%的脑袋,那等于我们需要提供如此庞大的能量给那閒置的90%脑袋,这显得非常不合理。

未知的大脑功能

神经科学家正尝试揭开脑部运作的谜底。近年来,探讨脑部不同细胞角色扮演的研究相当热门。脑中只有10%的细胞属于神经元细胞,其馀90%是神经胶细胞(Glial cell)及星状细胞(Astrocytes)。这些细胞似乎对连接神经元非常重要,不过最近的研究指出这些细胞有著更重要的功能——记忆形成。

人的脑部一直是科学家难以探知的领域,哪些脑区的交互作用形成了我们的意识?脑部如何控制一系列复杂的行为?至今还是未解之谜。

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