《大脑使用指南》阅读摘录

Miles
2018-05-13 17:05:11

《大脑使用指南》作者赵思家。

不管是说医学,还是神经科学这个更专业一点的医学科学领域,无论临床、药物研发还是科研,我们都是在围绕两个基本学科——解剖学和生理学。

首先,你知道解剖学和生理学到底是什么吗?

解剖学(Anatomy)——关于身体部位的结构和它们之间的关系的学科(The study of the structure and relationships between body parts)。

生理学(Physiology)——这些身体部位是如何一起工作并让身体正常运转的学科(The science of how those parts come together to function, and keep that body alive)。

换句话说,若×指身上的某器官,解剖学就是关于你的×是什么、长什么样、搁在哪儿的,而生理学是关于×是做什么的、怎么做的学科。

你为什么活着?你是怎么活着的?当你生病时,为什么会感到“不舒服”?身体又是如何从疾病或手术之后恢复的?死亡、做爱(做爱做的事儿)、吃饭、睡觉……不管你是否有意识地去观察思考,还是完全不想去想,反正身体的各个器官都照样按部就班地工作。当然,只会比你想象中的复杂,也比你想象中的更奇妙。

学习解剖学,对于医生必然重要:要是医生都不知道正常的心脏

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《大脑使用指南》作者赵思家。

不管是说医学,还是神经科学这个更专业一点的医学科学领域,无论临床、药物研发还是科研,我们都是在围绕两个基本学科——解剖学和生理学。

首先,你知道解剖学和生理学到底是什么吗?

解剖学(Anatomy)——关于身体部位的结构和它们之间的关系的学科(The study of the structure and relationships between body parts)。

生理学(Physiology)——这些身体部位是如何一起工作并让身体正常运转的学科(The science of how those parts come together to function, and keep that body alive)。

换句话说,若×指身上的某器官,解剖学就是关于你的×是什么、长什么样、搁在哪儿的,而生理学是关于×是做什么的、怎么做的学科。

你为什么活着?你是怎么活着的?当你生病时,为什么会感到“不舒服”?身体又是如何从疾病或手术之后恢复的?死亡、做爱(做爱做的事儿)、吃饭、睡觉……不管你是否有意识地去观察思考,还是完全不想去想,反正身体的各个器官都照样按部就班地工作。当然,只会比你想象中的复杂,也比你想象中的更奇妙。

学习解剖学,对于医生必然重要:要是医生都不知道正常的心脏长什么样、长哪儿,还谈什么诊断和治疗?但为什么研究医学科学的人也要学呢?直接研究它们的作用和机理不就够了吗?最主要的一个原因是:一个细胞或器官或整个身体的形态总是反映出它的功能。换句话说是Function follows form(即形态决定功能。很巧的是,建筑学里也有句非常像的但却恰好相反的话,叫Form follows function)。这一点在你身体里到处都能看到:你的心脏中血液走的是“单行道”,确保了血液在心脏里“交通顺畅”,而这全靠心脏里的瓣膜独特的设计阻止了血液倒流;骨头非常坚硬,因为这样才能保护和支撑起你身体的其他软软的肉肉和皮皮。

总而言之,无论从整体或是单个器官,还是组织以及一个小小孤单的细胞,都围绕一个主题——结构和功能的互补(the complementarity of structure and function)。这一点如同一条基本规则:在我们的身体里,从大(如整个人体)到小(如细胞)都是有效的。

所有的所有,无论是在细胞的层面,还是器官、组织的层面,所有单位都只有一个目标,那就是,体内平衡(homeostasis,或说稳态)。用人话说就是,当面对生存环境的变化时,器官与器官之间经调整和监管保持平衡状态,以保持内部不变的状态,使整个身体正常运作。

体内平衡这个词,简直就如同“生命的主题”一般。可以说,活着,就是为了保持平衡——保持资源和能量的平衡。也是因平衡而活着。平衡体温、平衡血压、平衡血糖……是不是太夸张了?完全没有。死亡是什么?对于学习文学、哲学、或是××学,你会有各类的答案。对医学生来说,只有一个答案,死亡就是完全地、无法逆转地失去体内平衡(extreme and irreversable loss ofhomeostasis)。器官衰竭、体温过低、极度饥饿、过度脱水……最后都导致平衡被打破。

总而言之,关于医学的任何问题,或者关于健康的任何问题,无论是身(Physical)还是心(Mental)上的,都是围绕着这个平衡。

我个人认为,无论是否学过医学,当你对某个生理现象产生疑问时,尝试围绕这个平衡问题去观察和寻找,总能找到蛛丝马迹。当然,完全理解一个生理现象,一定是需要全面的医学知识的,因为学习绝无捷径。

大学毕业时,我们在毕业典礼上开玩笑,寒窗苦读几年,学的全是假想和猜测,说不定没过几年,发现我们学的都是错的。不错,在我眼里,我们在神经科学里就是类似于“盲人摸象”。那为什么还要学呢?这本小书也面临同样一个问题:既然我这里写的可能现在是有理有据,但没过多久就可能被证明是错的,或者我本身就写错了,那你为什么还要看呢? 我认为对于这两个问题,答案是一样的: 虽然真相只有一个,了解它的路径却有多条,但时间是条单行道,我们只有带着错误和问题不断前进,不断前进。

那到底什么是“神经”呢?

神经系统相当于整个身体的联络和控制系统,它收集感知信息(对外和对内,对外指看到、听到、闻到什么,皮肤的感知等等,对内指身体内的血压、血糖等等的变化)、对收集到的信息实时分析整理,给出决策,并由运动神经再将决定好的反应(譬如说迅速逃跑)执行下去。

神经系统又分为中枢神经和周围神经。而负责思考、学习、记忆、情感等认知功能的大脑,仅仅只是中枢神经的一个部分。中枢神经是指脑(包括大脑、小脑、脑干)和脊髓,而周围神经就是除此以外的神经组织。简单地讲,中枢神经就是负责分析信息做决策的中央政府,而周围神经就是分布在各地收集信息、并且执行中央政府下达的指令的地方单位。整个神经系统在成人体重中仅占3%,但它毫无疑问是人体中最复杂,也是我们现在了解得最为有限的系统。

既然神经系统是一个联络和控制系统,那它是通过什么来传递信息的呢?答案是电。神经系统最重要的基本单位叫神经细胞。虽然有各种各样的神经细胞,形状也各异,不过它们大致长得很像长了很多条腿的章鱼,然后它们“腿牵着腿”形成一张可以传递信息的网络。当神经系统一头的一个神经细胞被“激活”之后,它的腿里就会形成电流,电流沿着腿传递到牵着的下一个神经细胞的腿里。就这样一个传一个(或多个),电信号就会传递到大脑里,并通过相似的传递机制,完成各式各样的认知功能。神经细胞这条大长腿叫作轴突(axon),为了让电流能够沿着腿传得更快,轴突一般都会被一种叫“髓鞘”的东西裹住。髓鞘的主要功能是电绝缘,就像是在腿上裹上厚厚的口香糖一样,一方面这样相邻的腿就不会相互干扰,而且电流就只能在髓鞘与髓鞘之间跳跃式前进,加速了传递速度,同时髓鞘还起着保护大长腿的作用。废话这么多,就是想说这“轴突”就是神经细胞的命根子,这要是断了的话,真的会很麻烦。

其实,神经细胞只占神经系统的10%,大多数实际上是胶质细胞(glial cells)。胶质细胞是神经细胞的好伴侣,已知功能主要是为其他神经细胞提供支持、营养供给、维持稳定的环境以及绝缘(髓鞘实际上就是一种胶质细胞的小手)。

要注意的是,神经科学和心理学是两个不同的学科。

心理学是以研究人的行为(为什么我会这么想、这么做)和发展(对同一个事物,小时候这么做,长大后那么做)为主的,简而言之,心理学研究的是“mind”。

虽然神经科学也要研究人的行为,但研究的角度是不一样的,神经科学家更关心的是,是什么导致了这个行为,并从基因、细胞、组织、系统、认知各个层面来研究它。

但是这里也必须要强调一点,至少在现阶段,神经科学上的种种发现,并不等同于对心理现象的解释。不能盲目地用神经层面来取代心理层面,这样的举动就像是试图用一个治疗方法来治疗所有的癌症一般。

非常肤浅也不太准确地打一个比方。若有一朵红花,心理学家感兴趣的是人在看这朵红花时的想法和行为,是撕碎它呢,还是将它赠予喜欢的人呢?这样的行为又与花、与此人本身、与社会有什么关系呢?而神经科学家就会逮着你问,你怎么看到这个东西的?眼睛是怎么运作的?大脑又是怎么分析这个图片的?整个过程花了多长时间?用了哪些细胞?你怎么知道是“红色”的呢?又怎么知道它是“花”呢?

研究大脑的运作机制的技术

为了研究大脑的运作机制,仅仅通过观察一个人的行为是远远不够的,我们得将大脑“打开来看看”。

你可以把大脑想成一个封闭的盒子,你给它一颗糖,它能给你唱首歌、念首诗,也可能从你身边逃跑。你想看看盒子里是什么,可一打开,它就受了伤,甚至会死掉,更别说维持正常的工作了。你也可以仅仅通过研究它静止、已失去活力的形态来研究它,通过它的结构、形状来推测它的作用(解剖学),或是将每一个零件拿出来单独培养、看一个或是几个相关的零件是怎么相互作用的(神经细胞学)。

好在最近科学家终于可以在不损伤志愿者的身体的前提下,甚至在人的大脑正在工作时,通过各种各样的脑成像技术来实时观察大脑的活动。 在现在的神经科学研究中,常用的脑成像技术有很多种,主要有脑电图、脑磁图、功能性核磁共振和正电子发射计算机断层扫描等等。

小脑:

当我们说到大脑的时候,往往会遗忘掉后脑勺的小脑。虽然它只占了全脑体积的10%,但其主要功能却一点都不能忽视:它负责肢体动作,包括姿势、平衡、运动学习(如挥高尔夫球杆)以及演讲。

小脑它负责将大脑发出的命令分工下去,让肌肉接收到信息,再告诉大脑:“你的命令已经传达下去了,下一步是什么呢?”

打个比方,你见到一个漂亮妹子,想跟人家打个招呼,“Hi,美女”,并挥挥手。大脑做出决定后,来自左半脑的布洛卡区帮你产生了正确的打招呼用的语言和发音“Hi,美女”,而不是“爱,霉撸”,并将这个信息传递到了小脑,在小脑里再通过苔状纤维传递给了颗粒细胞,颗粒细胞将这个单一指令编译成了更为精细的任务。譬如说,嘴唇的哪个肌肉要动、舌头怎么卷起来、控制嘴巴的咬合要确保不会咬到舌头又不会口齿不清,啊,还有确保足够轻佻的尾音呢,还有别忘了挥手……当然,这个比喻并不准确,但希望能通过这个例子帮助你理解,为什么需要将一个简单的指令,分成那么多分支。但由于小脑里的颗粒细胞实在是太小太密集了,现在还很难在正常活动的动物的大脑中检测它们的信息传递情况,所以要知道它们如何解析复杂的运动信息的情况还需要一些时日。

TWO 其实我们活在大脑创造的虚拟世界里

日常生活中充满了各种各样的信息,光线、声音、气味、触摸等等。这些信息都必须通过大脑的分析,才能为你我所用。正是因为大脑,我们才能够感受、理解身边的世界,并对环境产生合理的反应。

你怎么知道你看到的红色就是红色呢?你我看到的红色是一样的吗?为什么我们会给红色赋予各种各样的意义?我看到的纯色,可能并不单纯,但因为经过大脑的分析,让我只能看到它纯色的形态。而我们也只是在用一种互相能够理解的言语在进行思考和沟通。

视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉、平衡感知、运动情况感知、冷暖感知、痒疼感知

列举常见的感知,说明大脑是的功能区域和工作原理。

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