進化的大腦: 3個方面瞭解記憶、愛情、美夢背後的大腦機制

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今天分享的書籍是《進化的大腦》。

戴維·J·林登（David J。Linden）是美國約翰·霍普金斯大學醫學院教授、神經

科學家

，對小腦突觸可塑性有專門的研究。

作者認為人腦是在長期進化過程中自然形成的組織系統而不是刻意設計的產物，因此將腦比作可以疊加新成分的甜筒冰淇淋。以這一 思路為主線，作者介紹了大腦的基本構造，還有為什麼說大腦是粗糙的。還分別講了記憶、愛情、美夢和宗教背後的大腦機制。

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01、記憶原理

作者認為，冰淇淋式的進化方式和設計原始的

神經元

細胞，會讓大腦變得粗糙落後和低效率呢。我們先來看一下大腦的基本結構，這是認識人腦的第一步。

首先，大腦皮層，它是一個近似橢球型的、帶點淺灰的粉色物體，重量大約是1。4公斤。覆蓋著密集的皺紋，形成了深深的溝回。這些溝回和皺紋看起來很複雜，給人的感覺好像是隨機形成的，就像每個人的指紋一樣獨一無二，但實際情況正好相反，所有人大腦溝回的紋路基本都是一樣的。我們知道，人腦的各個部分都有自己的分工。

比如，大腦皮層裡就有人最高階的感覺中樞，包括視覺、聽覺和觸覺中樞，它還有負責人們思考、感情、判斷和做出決策的中樞，是人思維意識的真正所在。小腦，主要負責的是人體的協調，它可以根據身體的運動，對肌肉進行細微的校正，讓我們能平穩地運動。腦幹，它是身體最基本的控制調節中樞，主要負責那些不需要意識控制的生命必需功能，比如心跳、血壓、呼吸節奏和體溫等，你平時不需要刻意地去呼吸，就是腦幹的功勞。

其次，有些結構其實我們已經不太用了。比如說有個結構叫中腦，它控制的是比較低階的視覺中樞，只能給高階視覺中樞打打輔助，但有高階視覺中樞在，有它沒它都差不多，可是它還保留在我們的腦子裡，沒有退化消失。所以科學家們才說，人腦就像一個甜筒冰淇淋，在進化的過程中，高階功能結構不斷增加，低階功能結構卻還留在原處。所以，這種冰淇淋式的進化過程，讓我們大腦裡面保留了很多用不著的多餘結構，這當然會導致大腦的落後和低效。

最後，神經元也是造成大腦粗糙落後和低效率的元兇。大腦思考的時候會產生電訊號，這些訊號怎麼傳導呢？人腦裡面有兩種細胞，第一種是我們之前提到的神經元，這種細胞的功能就是產生和傳導電訊號，它是大腦裡的基本運算單元；另一種細胞叫做神經膠質細胞，它們是大腦裡的管家，功能是為神經元提供良好的工作環境。在我們的大腦裡面，一共有大約1000億個神經元和1萬億個神經膠質細胞。但是神經元並不是生物進化的新產物，科學家們透過對物種進化階段的推測，認為神經元應該是在6億年前的寒武紀出現的，它在漫長的進化過程中也沒怎麼變，所以神經元其實是一種很古老的細胞，效能上也很落後。既然我們大腦的基本運算單元就是神經元，那可以想象，大腦的效能肯定也好不到哪兒去。

那神經元的效能差在哪兒呢？神經元的工作原理其實很簡單，在兩個不同的神經元細胞之間，電訊號透過一種叫做“突觸”的結構來傳遞。這就是神經元的工作原理，也是大腦落後低效的重要原因。因為生理上的制約，一個神經元每秒鐘最多隻能傳遞400次電訊號，傳導的速度還特別慢，比銅導線的效率低得多，而且神經元還經常漏電，會影響到其他神經元的工作。如果我們把銅導線和神經元比作水管的話，銅導線就是直徑3米的鋼製水管，水流速度快、流量大，還不漏水；而神經元就像是直徑2。5釐米有漏洞的橡膠水管，流速慢不說，水還一個勁兒往外漏。這還不算完，實際上電訊號在兩個神經元之間傳遞的時候，還很容易出錯。平均每次傳遞的成功率只有可憐的30%，也就是說，在另外70%的情況下，下一個神經元根本就接收不到上一個神經元傳來的訊號。

所以，神經元其實是一個特別不靠譜的東西，效能落後、故障頻發，再加上大腦冰淇淋式的進化過程，讓很多可有可無的低階結構保留在了大腦裡，這些都導致了人腦的粗糙原始和低效率。為了彌補神經元的缺陷，大腦只能用數量換質量，進化出特別多的神經元，而且讓神經元之間出現大量相互連線的突觸，這樣才能保證運算的速度。這樣的結果是，人體內平均每個神經元都有大約5000個突觸，再加上人腦裡有1000億個神經元，所以人腦內的突觸總數可以達到驚人的500萬億個。正是憑藉著這麼多的神經元和突觸，大腦才有了足夠的運算能力。但代價是，只佔我們體重2%的大腦，卻可以消耗總能量的20%。

02、愛情的腦科學

愛情給人帶來的甜蜜和激情，其實只是大腦特定區域活動的產物。在腦科學家眼裡，愛情其實也只不過是我們粗糙的大腦在進化的過程中為了適應自然而產生的副產物，讓我們來看看這是為什麼。

英國的兩位科學家曾經做過一個有趣的實驗，來探究愛情的生物學原理。他們招募了很多二十歲出頭而且深愛對方的年輕情侶來進行實驗。在實驗中，這兩位科學家讓情侶們觀察自己伴侶的照片，同時用儀器來記錄情侶們大腦的活動情況。然後，他們又做了相同的實驗，只是把照片換成了相互間沒有愛情的一般朋友，但這些朋友的年齡、性別、交往時間和自己的伴侶都是相同的。兩位科學家發現，在看到戀人的臉時，受試者腦內有幾個區域被激活了，其中包括處理情感刺激的區域及整合感受和運動的區域。同時，還有一些腦部區域的活性降低，比如控制攻擊和恐懼中樞的大腦區域。正是這些腦部區域的變化，可以讓人感受到愛情帶來的喜悅和甜蜜。

除了這組科學家以外，美國也有一個科學小組進行了相似的實驗。不同之處是，他們選擇的實驗物件是剛墜入愛河不久的戀人，相愛時間在2-17個月不等。和前面一組受試者一樣，這組受試者也會產生類似的大腦啟用反應，但還有一個明顯的區別，那就是剛剛相愛的戀人，他們大腦中一個叫做“腹側被蓋區”的區域啟用得更強烈。這個區域是大腦對強烈快樂感覺的反應中樞，也是毒品啟用大腦的一個關鍵區域。也就是說，愛情和毒品會對大腦產生相似的刺激。

需要注意的是，愛情對大腦腹側被蓋區的啟用只能持續一段時間，少則幾個月，多則幾年，過了這段時間，戀人們就很難再感覺到愛情裡的激情了。這個發現可以給戀人們一些啟示，那就是為了擁有長久的愛情和婚姻，要抓住戀愛的初期，也就是熱戀階段進行磨合，穩定鞏固住感情，只有這樣，兩個人才能在戀愛的新鮮感過去之後，依然保持對對方的愛。相反地，如果兩個人的感情在熱戀期就很不穩定，那等到新鮮感一過去，分手的可能性就很大了。

03、夢的腦科學

人在睡眠的每一個時期都會做夢，而夢只是大腦在睡眠時期的副產品。睡覺是人每天最重要的事情之一。自然情況下，世界上連續最長時間不睡覺的紀錄是11天，而有實驗結果顯示，如果強制剝奪一個人的睡眠，那麼這個人肯定會在四周內死去。雖然直到今天，我們還是不知道睡眠背後的真正原理，不過可以肯定的是，睡覺真的很重要。那為什麼我們睡覺的時候還會做夢，夢是怎麼產生的？

雖然研究大腦的生物學家們解釋不了夢的內容，但是在他們看來，夢的內容本身沒有任何意義，夢只不過是一些大腦活動的副產品而已。我們每天晚上都會做夢，只不過一般來說，除非你在夢中或是在夢剛剛結束的幾分鐘內醒來，不然我們醒後都很難想起來夢的內容。而且科學家們發現，夢的內容一般都偏向於負面情緒，人有大約70%的夢以恐懼、焦慮和攻擊為主要情感，而只有大概15%的夢有明顯的正面情緒。而且對所有人來說，夢的情節一般還很離奇。

在做這種情緒負面、情節離奇的夢的時候，人一般都處於快速眼動睡眠的狀態。顧名思義，在快速眼動睡眠中，人的眼睛會快速轉動。這時候如果掃描大腦我們就會發現，在做這種夢時，如果出現強烈的視覺性訊號，大腦裡負責高階視覺中樞的腦區，還有負責視覺記憶和儲存的腦區會劇烈活動，而且，因為負責視覺記憶的腦區裡還儲存著很多互不相干的視覺記憶片段，所以你會發現，夢境也經常是由多個不相關的記憶片段組成的。再加上這個時候，支配負面情緒的腦區會被強烈啟用，所以你在做這種情節離奇的夢的時候，往往會覺得很緊張很害怕。同時，控制著大腦決策性功能，比如判斷、邏輯和計劃功能的區域，在這個時候會受到抑制，所以這種夢經常會很離奇，而且做夢的人在夢裡，可以坦然地接受怪誕的情節而不會覺得奇怪。

我們知道，人的睡眠不是一成不變的，而是會經歷好幾個不同的階段。先是淺睡眠，然後逐漸進入深度睡眠，最後會進入快速眼動睡眠階段。這幾個階段會一起構成一個長度約為90分鐘的睡眠週期，而一個人一晚上，往往會經歷好幾個這樣的週期。很久以來，科學家們一直認為，人只有在快速眼動睡眠階段才會做夢，但直到最近研究才發現，人在睡眠的其他階段，也就是眼睛不會快速轉動的普通淺睡眠和深睡眠階段也會做夢。人在剛剛睡著的淺睡眠階段，做的夢一般符合現實邏輯，沒有太多細節，也沒有任何特殊的感情色彩。而人在深度睡眠時，做的夢也符合現實邏輯，不會有豐富的故事情節，但是會存在一種急切的情緒感受。這兩種夢邏輯上都是正常的，持續的時間也比較短，相比於快速眼動時期做的夢，很難給我們留下深刻的印象。但是無論如何，科學家們總算得到了真相，那就是人在睡眠的所有時期都會做夢。

人類到底為什麼會做夢呢？不同的研究者會給你不同的答案。比如有的學者認為，夢的主要功能是調節情緒；有的人認為，夢是一種精神治療；對進化感興趣的科學家們提出，夢可以讓生物在睡覺的時候順便複習一下生存技能。還有一個比較有名的理論，認為夢的作用是鞏固和整合記憶，按照這種觀點，夢的內容只是在記憶鞏固的過程中一種光怪陸離的副產物，沒有什麼特別的含義，也不需要去解釋。這些說法可能都對，但沒有人知道最完整的答案，夢還需要我們繼續研究。

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