關於大腦的9大謎團，意識不是像電燈開關一樣非睡即醒

首先觀察並追蹤記憶的物理形式。

記憶的構成是什麼？這是科學家們一直在探索的話題。記憶是思維的基本材料。每當我們想做某事，通過語言與他人交流或形成最簡單的想法或概念時，我們就會去大腦的記憶庫提取所需的知識。然而，對我們來説，記憶的物質形式籠罩在迷霧中。令我們困惑的是：當一個新的記憶形成時，大腦會發生什麼變化？

毫無疑問，記憶的形成與加強神經細胞突觸之間的聯繫有關。2016年，美國一個研究小組研究了海蛞蝓的大腦，首次觀察到當記憶形成時，新的蛋白質在突觸中生長。這種海洋生物的神經系統相對簡單。

那麼，儲存在哺乳動物複雜大腦中的記憶在哪裏？短期記憶儲存在大腦兩半球的海馬體中。2017年，研究人員通過小鼠研究發現，在記憶事件的一小時內，大腦海馬中的DNA改變了某種化學物質，從而改變了它所產生的蛋白質的種類。接下來的一週，大腦皮層神經系統的DNA也發生了類似的變化，看起來是永久性的，這表明長期記憶儲存在這裏。這表明短期記憶在海馬中形成，然後在大腦皮層轉化為長期記憶。

大腦對恐懼的反應特別強烈，因為某些可怕的事情可能與生死攸關。海馬附近的杏仁核結構對此起着重要作用。2016年，加拿大的一個研究小組發現，小鼠受到噪聲干擾後，杏仁核神經元的突觸增強，但在殺死這些神經元后，小鼠對噪聲的恐懼記憶也被消除。這是科學家首次追蹤特定記憶中神經細胞的形成。

神經細胞的再生可以克服老年疾病。

多年來，人們一直認為，當我們出生時，我們生活中所有的腦細胞都是存在的，將來也不會增加。然而，20世紀90年代的新發現推翻了這一理論。事實上，哺乳動物，包括人類，一直在產生新的腦細胞。對於人類來説，“神經細胞再生”發生在兩個地方，嗅球區域學習新氣味，海馬區域與學習和記憶能力有關。

新生的神經元可以與成人大腦中的原始神經細胞結合，這一發現給人類的未來帶來了無限的可能性。我們能否利用這一過程來治療某些腦部疾病，如帕金森病和阿爾茨海默病？新的健康神經元能取代受損的腦組織嗎？據估計，多達10000種腦細胞構成了神經系統的不同功能。腦細胞的複雜性意味着我們不可能利用神經細胞的自然再生來完成這項任務。

瑞典科學家從流產的胚胎中獲得一種能夠產生多巴胺的神經細胞。在移植到帕金森病患者的大腦後，他們發現這些新移植的神經元顯著改善了患者的腦功能，但這種治療方法並不普遍適用於所有患者。科學家們正在從胚胎幹細胞或重編程的成人皮膚細胞中尋找具有特殊功能的腦神經元細胞。

研究發現，即使在大腦的非神經再生部分，在胚胎大腦發育過程中仍然殘留少量的“祖細胞”。雖然它們不是真正的幹細胞，但至少動物實驗證明它們也有形成神經細胞的能力。研究人員追蹤了小鼠大腦中的化學變化，發現由祖細胞產生的新的運動神經可以取代由這種疾病破壞的小鼠的運動神經。

科學家們對大腦中非神經元部分再生的能力感到振奮。大腦神經複雜而纖細，但科學家有信心以同樣的精確度重建大腦。

鏡像神經元可能是解開人類移情之謎的關鍵。

什麼是鏡像神經元?當你微笑時，全世界都會對你微笑。這是著名的黑人爵士歌手路易斯·阿姆斯特朗的一句名言。但是令阿姆斯特朗吃驚的是，他無意中揭示了神經科學中最偉大的發現之一：鏡像神經元。

20世紀90年代，研究人員在猿的實驗中發現了鏡像神經元細胞。他們發現，當猴子表現出一些行為時，許多神經元是活躍的，當猴子觀看研究人員做同樣的動作時，一組神經元變得活躍，不同類型的鏡像神經元由於不同的活動而變得活躍。

鏡像神經元也存在於人腦中嗎？核磁共振成像顯示，當我們表現出某種行為或看到其他人做出某種行為時，我們大腦中被稱為“鏡像系統”的部分將“點亮”。大量研究表明，大腦鏡像系統越活躍，人們就越能理解他人，也就越能理解人們的情緒變化。反之，鏡像系統不太活躍的人則比較冷漠、退縮。神經科學家推測人腦中的神經鏡像細胞是移情的神經學基礎。鏡像神經元還與模仿能力、學習能力，甚至語言習得能力有關。當然，也有研究人員認為，理解他人的情感或行為併產生移情是一種偉大的認知能力，而這種能力可能不是僅僅由某個神經系統來完成的。

意識不是像電燈開關一樣非睡即醒。

你可能會覺得意識就像一個燈開關，無論是開還是關。但事實遠非簡單。這個問題挑戰了我們對自我意識和自由意志的理解。過去，人們認為意識存在於三種狀態：清醒、無夢和無夢睡眠。然而，腦成像技術顯示，意識狀態不只是這三種狀態。以夢遊為例，20%的人經歷過夢遊，研究發現夢遊者的大腦實際上處於半睡半醒的狀態。研究人員將夢遊者的大腦與大腦掃描裝置聯繫起來。監測發現，當患者夢遊時，與意識有關的大腦皮層部分閉合，而大腦的其他部分活躍，包括與情緒和情緒有關的部分。

意識還存在於其他各種奇怪的狀態中。在夢幻般的睡眠，即REM睡眠中，我們靜靜地躺在牀上，而大腦抑制和中斷向肌肉發送運動指令的活動。然而，對於某些REM睡眠障礙患者，抑制機制由於失敗而失效。他們在夢中舞蹈和行動。另一種睡眠麻痹症正好相反。睡眠者感覺自己醒了，但發現自己的身體無法移動。

研究還發現，在醒來和昏迷之間可能存在一些被忽視的狀態。英國一個研究小組發現，與進入植物狀態的患者溝通並非不可能。雖然病人並不知道周圍環境，但只要他們仍然有條件反射能力，能夠自主呼吸，這種可能性就存在。研究人員告訴躺在大腦監測裝置下的病人：想象自己打網球或在家裏走來走去，發現病人能夠回答研究人員提出的一些問題“是”或“否”。素食者通常被認為是無意識的，但如果他們能夠理解醫生的問題並與他溝通，他們也許能夠表達他們對治療計劃的想法。

我們可能無法確切地知道意識有多少個狀態，但是我們可以確信意識不是像電燈開關一樣打開或關閉，而是更像一個梯子。我們越往上爬，我們的心就越不確定。我們不知道未來還有多少謎團暫時還不清楚。

科學家們正在揭開精神力量控制物質的秘密。

如果你不幸因病住院，在窗外有花草樹木、視野廣闊的病房裏，你會比在面對磚牆的病房裏恢復得更好、更快。早在醫學誕生之初，人們就開始探索精神狀態與身體健康的關係。例如，如果一個病人有一些無法解釋的症狀，聰明的醫生會從病人的精神狀態或情緒影響中尋找原因。眾所周知，與健康有關的疾病如喪親或離婚的例子並不多。

為什麼心理因素對身體狀況有很大影響？為什麼有些疾病比其他疾病更容易受到精神狀態的影響？為什麼安慰劑會使人們被“欺騙”併產生意想不到的治療效果？精神暗示對我們的健康有什麼影響？這些問題尚未得到全面回答。

精神力量的影響似乎與我們的免疫系統有關。試管實驗和人體實驗證明，巨大的心理應激會降低免疫系統的活力。大腦似乎以各種方式影響免疫系統，從化學介質到神經系統調節。例如，研究發現與大腦相連的迷走神經分支在調節免疫系統的功能中起着關鍵作用，其中大腦發出的信號通過隱神經，改變脾臟中免疫細胞的行為。研究還發現，在許多疾病中，包括癌症，電刺激迷走神經可以減少炎症感染的程度。

如果我們不能用精神力量有意識地控制免疫系統，我們至少可以通過藥物，或許也可以通過迷走神經來保持我們的免疫系統處於良好的狀態。

人的智力不是大腦的大小，而是大腦的結構。

1955年，愛因斯坦的大腦被解剖了。令我們失望的是，他的大腦比普通人更小。事實上，最新的研究表明大腦的大小和智力之間幾乎沒有關係。決定智力的一個重要因素似乎是神經細胞之間的溝通是否順利和有效。荷蘭神經科學家發現，神經網絡在智能大腦中的傳輸效率更高，也就是説，它們以最短和最有效的傳輸路徑在大腦各部分之間傳輸信息。

另一個重要因素取決於包裹在神經纖維周圍併發揮絕緣作用的髓鞘。髓鞘的量直接影響腦電信號的傳輸速度。研究發現，智商和髓磷脂之間存在着一定的關係。

我們仍然不知道遺傳因素對智力有多大的影響。各種研究估計這種差異在40%到80%之間，因為年齡越大，遺傳因素對智力的影響越大。一項對11000對雙胞胎的研究發現，影響智力差異的遺傳因素在9歲時佔40%，在17歲時佔2/3。

為什麼會這樣？也許是因為基因影響我們成長過程中的大腦本身的發展，也許是因為它和成年人積極尋找經驗來刺激大腦和積極發展大腦有關，從而促進大腦的成長。

一位科學家説，自然智能的大腦也需要一個適合其生長的外部環境。

當那天的火花太亮時……“天才並不一定是瘋子。”兩千多年前，古羅馬哲學家塞內卡曾這樣説過。

歷史上一些偉大的創造天才，如牛頓和愛因斯坦，有輕微的情感障礙，畫家文森特梵高患有雙相情感障礙。

沒有人會不同意一個完全瘋狂的人不能有創造性的成就，但是一些輕微的症狀可能有助於一個天才的創造能力。研究表明，人的精神狀態就像一個光譜，一端處於嚴重紊亂狀態，另一端處於正常狀態。只有中產階級才能提高自己的創造力，才能成為非凡人才。

一些證據來自左腦和右腦的比較優勢的研究。具有某些特殊優勢的人通常被稱為“左腦”或“右腦”。普遍接受的理論是左腦擅長語言和邏輯分析，右腦擅長創造性思維。許多研究表明，一些精神障礙患者右腦活動更為活躍。

此外，遺傳學研究表明，一種叫做神經調節蛋白1的物質在腦胚胎的發育中起着重要作用。該基因產生的突變可能抑制前額葉皮質的活性。對某些人來説，它可能釋放出一定程度的創造力，但對於其他人來説，它可能引起諸如妄想等症狀。

自由意志確實存在，但持有它的不是你和我。

潛意識被認為是大腦中無聲的自動導航器。它允許我們説，做“不思考”的事情。然而，最近的研究表明，潛意識在學習和記憶中扮演着重要的角色，甚至比理性分析在需要對難題作出決定時扮演更重要的角色。

在20世紀80年代，在已故神經科學家本傑明·雷貝特進行的一項實驗中，在受試者意識到他的手指在移動之前300毫秒對受試者的大腦活動進行了監測。

法國科學家通過實驗揭示了意識與潛意識之間的微妙相互作用。在實驗中，志願者看到一個詞出現在電腦屏幕上，接着是屏幕上的圖片。志願者的注意力很快被這幅畫吸引住了，而忽略了這個詞。大腦掃描儀所顯示的相關腦活動顯示，隨着文字和圖像之間的時間間隔的增加，志願者突然注意到志願者意識中出現的文字和文字，這通常發生在文字和圖像之間的時間間隔達到50毫秒時。然而，當一些情感詞彙，如“愛”或“恐懼”出現時，大腦只需要幾毫秒就能作出反應。不同之處在於，對這些詞語的關注和注意力是由潛意識決定的。

這些研究改變了我們對意識與潛意識之間關係的看法。如果我們的意識像一個聚光燈，潛意識在旋轉和控制光束的方向中起作用。

一些科學家説，意識不是自由的，我們所謂的“自由意志”實際上存在於潛意識中。

在我們創造人工意識之前，我們必須首先理解意識是什麼。

沒有什麼比創造人工意識更具挑戰性的了。有些人懷疑我們是否真的能做到，或者我們是否應該去做，但是敢於挑戰的科學家並沒有放棄挑戰。在他們看來，創造人工意識是和把人類送上月球相比的一個重大挑戰。

2016年開始出版的《機器人意識國際期刊》標誌着機器人研究領域的迅速發展。另一個里程碑是最近發佈的機器人意識分類，它是由西班牙卡洛斯三大學的勞爾·阿拉貝爾斯制定的，用於比較和評級各種形式的人工智能的智能水平。

目前，最接近意識的機器人軟件是美國科學家斯坦·富蘭克林於2013年設計並開發的人工智能分發軟件“Ida”。它的主要任務是分配任務，為美國海軍提出任務要求。Ada的處理程序分為“有意識的”和“無意識的”兩個層次。無意識層負責收集數據和處理信息，並且收集到的信息進入Ada的“有意識地”工作空間，在那裏它可以進行交互並作出最終決定。具有學習能力的升級版Ada誕生於2010年，名為Lida。它可以學習它所感知的一切，並且可以用來指導未來的決策。艾達甚至有一些“情緒感受”，可以影響決定。

英國一個研究小組甚至研製出了與人體結構相似的機器人，據説這種機器人非常接近人類。

然而，所有這些努力都尚未解決機器人的“意識”問題，這當然是指主觀意識。沒有人知道如何設計這種智能軟件，但是隨着機器人技術變得越來越先進，這個問題將在我們瞭解它之前通過兩種方式消除：要麼機器人意識會自發地出現，要麼我們假設機器人意識已經出現，但我們不確定他們是否有真正的意識。

當然，如果我們想要創造一個具有真實意識的機器人，我們必須首先真正理解大腦的工作機制和意識是什麼。