一項研究顛覆了我們對大腦的認知——我休息,它也歇著。其實不然:當人類休息的時候,大腦并未停止運行,一些神秘的“背景”神經始終在“默認后臺運行”(比如,昏昏欲睡時,我們也會去拍打停在胳膊上的蚊子、蒼蠅就是一個最好的例子)。這種不間斷的信息傳遞被稱作大腦的默認模式。這種模式是為人們應對沒有發(fā)生的事件做準備的。如果這個模式下的神經網絡內的細胞連接出錯,可能就會導致阿爾茨海默?。ɡ夏臧V呆癥)或抑郁癥等一系列疾病。原來神經科學家一直認為,當休息時,我們大腦中的神經回路基本處于關閉狀態(tài)。然而,大腦成像實驗表明,其中存在一些持續(xù)的“背景活動”,就像20世紀科學家發(fā)現的宇宙背景中存在暗能量一樣。這種類比似乎為人們一直認為的腦“神經元網絡”與“宇宙之網”相似,將大腦稱為“小宇宙”找到了依據。
早在100多年前,人們就根據分層結構對大腦皮層進行了區(qū)域劃分(其中最著名的當數德國神經解剖學家科比尼安·布洛德曼創(chuàng)建的、沿用至今的大腦圖譜),而其中海馬區(qū)的新生神經元常常被研究者們認為與學習和記憶、神經再生等重要問題有關。但最新研究得出了兩種截然不同的結論:一種是成年人大腦海馬區(qū)沒有新生神經元產生,人腦最后一個新生神經元產生于童年時期;另一種是新生神經元在青少年到老年的整個階段都存在,這使得有關新生神經元參與了成人學習和記憶功能,參與了成人情緒調整功能。
左:“在人腦中植入芯片”;右:人腦與電腦共舞?
人腦與電腦,一個是大自然的造化,一個是人類的創(chuàng)造,兩者孰強孰弱的話題倍受關注。電腦的運算速度和儲存容量優(yōu)于人類,在某些領域暫時勝人類一籌,比如在轟動一時的國際象棋比賽中,機器人
“深藍”打敗了國際象棋頂級大師卡斯帕羅夫。但人類創(chuàng)造了電腦,創(chuàng)新了科技,人類具有如此的創(chuàng)造性,難道會甘拜下風?當然不會!
其實,人類一直試圖探索如何將人腦的創(chuàng)造性、想象力與電腦的運算速度、記憶容量、邏輯準確性等融為一體,借助電腦技術使自己擁有“超能力”,以解決宇宙、生命起源等問題。很多科幻作品就是人類“野心”的展現。
在畫中(左下角)一片雜亂的黑白斑點中,你看到了什么?正常情況下,凝視圖畫幾秒鐘或幾分鐘,你會看到一條達爾馬提亞狗在嗅著樹影斑駁的地面。其實,這是大腦內側顳葉中的神經元在接收信息后,選擇性地識別動物的結果。
而《一鷹二鳥圖》(左下角右圖)考驗的是大腦的圖形轉換與互補能力。如果不考慮畫中間空白處,那么你看到的是兩只面對面棲息的烏;如果考慮畫中的空白并將其納入整體形象,那么你看到的是一只面向你的鷹。
藝術家筆下的大腦區(qū)域素描
左:識別斑點狗;右:《一鷹二鳥圖》(繪圖/ 劉夕慶)
左:《花》;右:《云山圖》
正常情況下,我們都可以識別復雜的圖像,但偏側空間忽略癥病人卻例外,他們往往會忽視左側或者后側的事物,只有右半側的《花》(下頁左圖)就是一位偏側空間忽略癥病人的畫作。再來看看中國畫史上十分重要的畫家和理論家——石濤的山水畫,為什么他在白宣紙上的大片“留白”會被人們看成是云霧繚繞?因為你不但會用大腦將其圖景“補全”,甚至還能想象出沒有云霧時的場景,并會認為此畫純屬正常。關鍵一點就是前一張是病人所作,后一張是藝術。如此增減畫面“元素”的圖景,其實從某種意義上映射出了作者大腦的健康狀態(tài)。
從繪畫史來看,人類最早在山洞中繪制的巖畫都取材于身邊的事物,然后逐漸擴展到遠處的風景和浩瀚的太空。如今,人類繪畫的范圍已經延伸到了生活的方方面面,如美國著名涂鴉藝術家巴斯奎特就將畫筆伸向了人腦這個“小宇宙”,以極富創(chuàng)造性的構思,描繪了人類的硬核大腦(題圖);“思維回歸”和“放飛想象”則形象地展現了截然相反的兩種思維狀態(tài);而人腦的簡筆畫,則用一根繞來繞去的線條簡潔地將大腦的形狀呈現在我們面前。
關于人腦的國際獲獎漫畫(左:“思維回歸”,中:“放飛想象”;右:人腦簡筆畫)
從繪畫的視角看人腦,我們既看到了平時不為我們所見的網絡一樣的腦神經元、腦功能分區(qū)以及它們如何各司其職,人類如何在腦科學領域樹立自己的“假想敵”,并試圖打敗它;還看到了某些腦疾患者眼中奇特的殘缺世界。大腦的秘密遠不止這些,隨著腦科學的發(fā)展,相信會有更多的秘密為我們所知曉。