读书笔记之《我的大脑好厉害》：脑科学启蒙

《我的大脑好厉害》的作者是赵思家，于 2022年出版。

赵思家是牛津大学神经科学博士后，科普作者，知乎神经科学领域大V，46万关注，擅长为充满好奇的读者提供新鲜、有趣又不失严谨的神经科学知识。赵思家2013年毕业于伦敦大学学院神经科学本科，2014年获伦敦大学学院计算机科学硕士学位，2015年攻读同校的神经科学博士，并于2018年毕业获哲学博士学位。现于牛津大学做博士后。著有科普畅销书《大脑通信员》，被《人民日报》推荐为中国好书。

本书涉及了大脑科学的多个方面，包括基础的神经科学知识、感官体验、情感、学习、健康以及未来展望等。以下是书中探讨的脑科学55个问题：

大脑的形态、颜色和质地：大脑看起来像核桃，质感介于新鲜年糕和嫩豆腐之间，呈淡淡的粉色。大脑的表面有许多皱褶，称为脑沟。人类拥有哺乳动物中最大的大脑皮层。
神经细胞与身体其他部位的细胞：神经细胞（神经元）是大脑中的主要细胞类型，负责传递信息。它们与身体其他细胞的主要区别在于其特殊的结构和功能，体现在以下几个方面：
**形态结构**：神经细胞具有独特的形态，通常包含一个细胞体（soma）和多个延伸出的突起，包括轴突（axons）和树突（dendrites）。轴突负责将信息从细胞体传递到其他神经细胞或肌肉、腺体等效应器，而树突则接收来自其他神经细胞的信息。这种结构使得神经细胞能够快速、有效地传递信号。
**功能特性**：神经细胞的主要功能是接收、处理和传递信息。它们通过电化学信号（动作电位）在神经网络中进行通信，这是其他细胞不具备的功能。
**电信号传导**：神经细胞能够产生和传导电信号，这是它们与其他细胞（如肌肉细胞、上皮细胞等）的主要区别。电信号的快速传导使得神经细胞能够在毫秒级时间内响应刺激。
**突触连接**：神经细胞通过突触与其他神经细胞或效应器建立连接。突触是神经细胞间信息传递的关键结构，包括化学突触和电突触。化学突触通过神经递质传递信号，而电突触则通过电信号直接传递。
**再生能力**：大多数神经细胞在成熟后损伤或死亡后很难再生。相比之下，许多其他类型的细胞（如皮肤细胞、肠道细胞等）具有更强的再生能力。
**寿命**：神经细胞的寿命通常很长，有些甚至可以伴随个体的整个生命周期。而其他类型的细胞则有更短的更新周期。
**能量需求**：神经细胞对能量的需求非常高，因为它们需要维持持续的电活动和信号传递。这使得它们对氧气和营养物质的供应特别敏感。
这些区别使得神经细胞在人体的信息处理和行为控制中扮演着至关重要的角色。
胶质细胞的作用：胶质细胞在中枢神经系统中扮演辅助角色，提供营养供给、维持环境稳定和绝缘等功能。
神经细胞间的沟通方式：神经细胞通过化学突触和电突触进行沟通。化学突触依赖神经递质传递信息，而电突触则直接通过电信号。
脑的结构：脑由大脑、脑干和小脑组成。大脑分为六个区域：额叶、顶叶、枕叶、颞叶、岛叶和边缘叶。
视觉信号的处理：视觉信号在大脑中经过处理，形成我们所看到的图像。这一过程涉及多个脑区，包括视觉皮层。
小脑的功能：小脑负责协调精细运动、维持平衡和运动学习。
瞳孔缩放：瞳孔的大小会根据光线强度自动调整，以调节进入眼内的光线量。
视觉形成：视觉信号由视锥细胞和视杆细胞接收，经过视网膜、视神经、视交叉等结构传递至大脑视觉皮层。
我们看到物体的颜色是因为物体反射了特定波长的光，那么物体本来是什么样的呢？
有些人觉得数学很难，其实这很正常，因为数学的很多概念无法用人类的语言精准地描述出来。我们的思维受限于语言，我们所能观察到的世界受限于大脑对其的解释，而大脑对其的解释也受限于我们的思维和语言。
所以，其实到底有没有一个所谓的“客观世界”，是存疑的。我们能了解能知道的世界，其实都是经过大脑主观加工过的世界。
听觉形成：声音通过外耳、中耳传至内耳，内耳的毛细胞将声音转化为神经信号，传递至大脑。
内耳的工作：内耳的耳蜗通过毛细胞将声音频率转化为神经信号。
恐音症：恐音症是对特定声音极度敏感和厌恶的现象，可能与大脑处理声音显著性的方式有关。
嗅觉形成：嗅觉由鼻腔内的嗅上皮细胞感知气味，通过嗅球传递至大脑。
味觉形成：味觉由舌头上的味蕾感知，主要分为酸、甜、苦、咸和鲜五种基本味道。
特殊感觉：麻味和辣味分别由触觉和痛觉产生，而非味觉。
麻味和辣味通常被误认为是味觉，但实际上它们分别属于触觉和痛觉的范畴。这种区分基于以下几个原因：
**麻味（触觉）**：麻味主要是由花椒中的羟基甲位山椒醇（Sichuan pepper）引起的。这种化合物能够激活皮肤下的一种特殊神经纤维，这种神经纤维通常负责感知触觉，特别是振动。当这种神经纤维被激活时，即使没有实际的物理振动，大脑也会感觉到一种类似振动的震颤感，这就是麻味的感觉。因此，麻味实际上是触觉的一种形式，而不是真正的味觉。
**辣味（痛觉）**：辣味是由辣椒中的辣椒素（capsaicin）引起的。辣椒素能够激活皮肤和口腔黏膜上的特定受体，这些受体通常与痛觉相关。当这些受体被激活时，它们会向大脑发送疼痛信号，导致我们感觉到辣味。这种痛觉反应与温度感觉相似，因为辣椒素也能引起皮肤发热的感觉。所以，辣味实际上是一种痛觉，而不是味觉。
味觉通常涉及五种基本味道：甜、酸、苦、咸和鲜（umami），这些味道是由舌头上的味蕾感知的。而麻味和辣味则是通过不同的神经途径被感知，它们激活的是与触觉和痛觉相关的神经纤维，而不是味蕾。这就是为什么麻味和辣味不被认为是味觉的原因。
代糖工作原理：代糖如阿斯巴甜能模拟糖的甜味，但不能完全欺骗大脑，因为肠道到大脑的神经也参与糖的感知。
消化时的脑：进食后，肠道产生的信号通过神经传递至大脑，可能影响睡眠。
吃太多后感到困倦的现象通常与几个生理和神经机制有关：
**消化过程**：进食后，身体需要将能量和血液集中到消化系统以帮助食物的消化和吸收。这个过程可能会暂时减少大脑和其他身体部位的血液供应，导致大脑活动减缓，从而产生困倦感。
**神经递质活动**：进食，特别是摄入富含碳水化合物的食物，会导致血糖水平上升。血糖的升高会刺激胰岛素的分泌，胰岛素有助于将血糖转化为能量。同时，血糖的波动也会影响大脑中神经递质的活动，如血清素（serotonin）水平的增加，这与放松和困倦感有关。
**肠道-大脑轴**：肠道与大脑之间存在一个复杂的双向通信系统，称为肠道-大脑轴。进食后，肠道会向大脑发送信号，这些信号可能影响情绪和行为，包括困倦感。例如，肠道产生的某些激素，如胆囊收缩素（cholecystokinin），在进食后会增加，这与饱腹感和困倦感有关。
**餐后低血糖**：在进食后，身体为了维持血糖稳定，会分泌胰岛素来降低血糖。如果胰岛素分泌过多，可能会导致血糖水平下降过快，产生所谓的“餐后低血糖”，这也会引起困倦。
**餐后体温变化**：进食后，身体为了消化食物会产生热量，导致体温略有上升。这种体温变化可能会影响睡眠调节，使人在餐后感到困倦。
需要注意的是，这些机制并不是孤立作用的，它们相互之间可能存在复杂的相互作用。此外，个体差异、饮食习惯、餐食成分和进食量等因素都可能影响餐后困倦的程度。
知觉偏差：大脑对信息的解释并非总是客观的，存在各种知觉偏差。
脑补是把把无意义不相关的事物将其感知为有意义的。我们的感知，都不是对客观现实的简单反射，而是大脑对现实的解释。
当信息不全面的情况时，我们往往会相信自己的推断，即使后面出现了更多的客观证据，我们也会倾向于用证据来证明自己推断的正确性。这个现象在心理学上叫作"证实性偏差"(confirma-tion bias)，就是指人们会倾向于找支持自己观点的信息，对支持自己观点的信息也更加关注，或是把已有的客观信息往能够支持自己观点的方向解释。
类似的，还有另一个心理学现象，叫作逆火效应 (backfire effect)，当人们接收到和自己观点相抵触的观点或信息的时候，除非这些外界来的观点信息足够强，能够完全摧毁原有的观念，否则，人们会选择忽略和反驳这些新观念和信息，其至强化原有的观念。
知觉偏差是由大脑对感官信息的处理和解释过程中产生的，这些偏差通常源于以下几个原因：
**先入为主**：我们过去的经验和知识会影响我们对新信息的解读。当我们面对一个场景或信息时，大脑会根据以往的经验来预测和解释，这可能导致我们对现实的感知与实际不符。
**确认偏误**：人们倾向于寻找、解释和记忆那些符合自己预期和信仰的信息，而忽视或贬低与之相悖的信息。这种倾向会导致我们对信息的解读存在偏差。
**期望效应**：当我们对某个结果有强烈期望时，这种期望可能会影响我们的感知。例如，如果期待某个药物有效，即使它实际上没有显著效果，我们也可能会感觉到好转。
**情绪影响**：情绪状态可以显著影响我们的知觉。例如，当我们感到焦虑或害怕时，可能会过度解读某些中性或模糊的信息，导致误解。
**社会和文化因素**：社会环境和文化背景也会影响我们的知觉。不同的社会和文化有不同的规范和期望，这些因素会影响我们如何解读和理解周围的世界。
要避免知觉偏差，可以尝试以下方法：
**批判性思维**：培养批判性思维能力，对信息进行多角度分析，避免盲目接受。
**开放心态**：保持开放的心态，愿意接受与自己观点不同的信息，并对其进行客观评估。
**情绪管理**：学会管理自己的情绪，避免让情绪过度影响判断和决策。
**多角度获取信息**：从多个来源获取信息，以获得更全面的观点。
**自我反思**：定期反思自己的判断过程，识别并纠正可能的偏差。
**科学方法**：在可能的情况下，使用科学方法来验证信息，如实验、统计分析等。
完全避免知觉偏差是非常困难的，因为大脑的运作机制决定了我们总是会以某种方式解释和理解世界。然而，通过上述方法，我们可以减少偏差，提高决策和判断的准确性。
理智与情感：情绪与理智的关系复杂，情绪对决策和行为有重要影响。
多巴胺和快乐：多巴胺是大脑中的神经递质，与奖励和动机有关。
多巴胺和奖励：多巴胺与奖励预测误差相关，影响我们对奖励的感知。
满足并不来自于奖赏的绝对值，而来自奖励的意外感，也就是预期差。
多巴胺和懒惰：多巴胺水平可能影响个体的努力程度和懒惰。
从进化的角度看，保持懒惰让身体节省能量，为群体节省食物开支。
恐惧的产生：恐惧由大脑的杏仁核产生，与生存本能相关。
去甲肾上腺素：去甲肾上腺素与警觉性、注意力集中和决策有关。
杏仁核的作用：杏仁核在处理恐惧、社交行为和情绪识别中起关键作用。
血清素的功能：血清素与情绪调节、睡眠和群体行为有关。
爱的神经递质：爱情涉及多种神经递质，如肾上腺素、多巴胺和血清素。
人际吸引：人际吸引涉及多种因素，包括外貌、性格和文化背景。
嫉妒的脑区：内侧前额叶皮层与嫉妒情绪有关。
共情：共情使我们理解他人的感受，与社会和谐有关。
道德与决策：道德决策涉及多个大脑区域，包括背外侧前额叶皮层。
昼夜节律：生物钟影响我们的睡眠和觉醒周期。
睡眠与学习：睡眠对记忆巩固有重要作用，但目前尚无证据表明可以在睡眠中学习新知识。
智力模型：智力是多方面的，包括推理、理解、计划等能力。
智力的影响因素：智力受遗传和环境因素共同影响。
智力受多种因素的影响，这些因素包括：
**遗传因素**：智力有一定的遗传基础。研究表明，同卵双胞胎即使在不同的环境中成长，他们的智力水平往往也有较高的相关性。这表明遗传因素对智力有一定的影响。
**营养**：良好的营养对大脑发育至关重要。营养不良，特别是在儿童早期，可能会影响智力发展。相反，充足的营养可以促进大脑健康，提高认知功能。
**教育**：教育水平和质量对智力发展有显著影响。接受良好教育的人往往在智力测试中表现更好。教育不仅提供知识，还教会人们如何学习、解决问题和批判性思考。
**社会经济地位**：家庭的社会经济地位（SES）与智力发展有关。较高的SES通常与更好的教育资源、更丰富的学习机会和更健康的生活方式相关。
**早期经历**：儿童早期的经历，如亲子互动、语言环境和文化刺激，对智力发展有重要影响。积极的早期经历可以促进认知和语言能力的发展。
**环境刺激**：生活在一个充满刺激和挑战的环境中可以促进大脑发展。这包括接触新事物、解决问题和创造性活动。
**健康状况**：身体健康状况，如慢性疾病、睡眠和运动，也会影响智力。良好的健康状况有助于大脑功能和认知能力。
**心理因素**：如动机、自我效能感和情绪状态等心理因素也会影响个体的学习和智力表现。
**文化和语言**：文化背景和语言环境对智力的发展有影响。不同的文化可能强调不同的智力类型，如逻辑推理、创造力或社交能力。
**年龄**：随着年龄的增长，某些认知功能可能会下降，尤其是在老年时期。然而，通过持续的学习和大脑训练，可以减缓这一过程。
**生活方式**：健康的生活方式，如规律的睡眠、适量的运动和良好的饮食习惯，对维持和提高智力水平有益。
智力是一个复杂的多维概念，受到多种因素的共同作用。了解这些影响因素有助于我们采取相应的措施来促进智力发展和维持认知健康。
注意与学习：适度的游戏可以提高注意力和视觉能力。
音乐与学习：听音乐可能会干扰创造性工作和问题解决能力。
耳虫和耳鸣：耳虫是大脑中循环播放旋律的现象，而耳鸣是听觉异常。
从新手到专家：通过刻意训练和模仿专家，可以快速提高技能。
快速掌握一项技能通常需要结合正确的方法、持续的实践和适当的心理策略。以下是一些有助于快速学习技能的建议：
**明确目标**：确定你想要学习的技能，并设定具体、可衡量的学习目标。这有助于保持专注并衡量进步。
**分解任务**：将复杂技能分解为更小、更易管理的部分。这样可以让你集中精力逐步掌握每个部分，而不是试图一次性掌握整个技能。
**刻意练习**：采用刻意练习（deliberate practice）的方法，这意味着在练习时要专注于提高技能的特定方面，并且要不断地挑战自己，走出舒适区。
**寻求反馈**：获取来自教练、导师或同行的反馈，了解你的强项和需要改进的地方。及时的反馈可以帮助你调整学习策略，提高效率。
**模仿专家**：观察和模仿该领域的专家或高手，注意他们的技巧和策略。这可以帮助你更快地理解技能的关键要素。
**定期复习**：定期复习所学内容，以巩固记忆。利用间隔重复（spaced repetition）等记忆技巧可以提高长期记忆。
**保持耐心和毅力**：学习新技能需要时间和努力。保持耐心，即使进步缓慢也不要放弃。毅力和持续的努力是成功的关键。
**创造实践机会**：尽可能多地在实际环境中应用新技能。实践是巩固和提高技能的最佳方式。
**管理压力**：学习新技能时可能会感到压力。学会管理压力，保持积极的心态，这有助于提高学习效率。
**利用资源**：利用各种学习资源，如在线课程、书籍、视频教程等，这些资源可以提供不同的视角和方法，帮助你更全面地理解技能。
**保持好奇心**：对所学内容保持好奇心，这可以激发你的学习动力，帮助你更快地掌握新技能。
**身体和心理状态**：保持良好的身体和心理状态，确保有足够的休息和营养，这对于高效学习至关重要。
快速掌握技能并不意味着可以忽视学习过程的深度和质量。真正的掌握需要时间和持续的努力。通过上述方法，可以更有效地学习新技能，但也要准备好投入必要的时间和精力。
阅读能力：观看带字幕的视频可以提高阅读能力。如果是看英文电影，开字幕，可提高阅读能力。每天坚持练习阅读，即使10来分钟，经常使用的突触被强化。
成功与运气：运气可能与个体的开放性、好奇心和思维开阔性有关。
运气通常被认为是随机事件的结果，但实际上，某些行为和心理因素可能会影响一个人被认为“运气好”的程度。以下是一些可能影响运气感知的因素：
**开放性**：运气好的人往往更加开放，愿意尝试新事物和接受新机会。这种开放性使他们更容易遇到意想不到的好事。
**积极心态**：乐观的人倾向于看到事物的积极面，即使在困难面前也能保持积极的心态。这种心态可能使他们在面对挑战时更有可能找到解决方案，从而提高成功的机会。
**社交能力**：社交能力强的人更容易建立广泛的人际关系网，这为他们提供了更多的机会和资源。通过这些联系，他们可能更容易获得帮助和支持，从而提高所谓的“运气”。
**准备和努力**：运气好的人往往在背后付出了大量的努力和准备。当机会来临时，他们更有可能抓住这些机会，因为已经做好了准备。
**风险承担**：愿意承担一定风险的人可能会遇到更多的机遇，这些机遇可能会带来好运。然而，这也意味着他们可能会面临失败的风险。
**自我实现的预言**：相信自己运气好的人可能会更加自信，这种自信可能会影响他们的行为和决策，使他们更有可能采取行动，从而增加成功的机会。
**注意力偏差**：人们往往更容易记住和关注那些积极的、与运气相关的事件，而忽视或忘记那些负面的或无关紧要的事件。这种选择性记忆可能导致人们高估自己的运气。
**文化和环境因素**：不同的文化和环境对运气的看法和解释可能不同。在某些文化中，人们可能更倾向于将成功归因于运气，而在其他文化中，人们可能更强调努力和技能。
需要注意的是，运气是一个主观的概念，它受到个人解释和文化背景的影响。虽然某些行为和心态可能与被认为“运气好”有关，但这并不意味着运气本身是可以控制的。在很多情况下，运气仍然是一个难以预测和量化的因素。
孤独症：孤独症是一种神经发育障碍，影响社交互动和沟通。
注意缺陷多动障碍：多动症与基因、环境因素和大脑化学物质有关。
阅读障碍：阅读障碍影响阅读和写作能力，与智力无关。
抑郁症：抑郁症是一种严重的情绪障碍，与大脑中血清素水平有关。
成瘾：成瘾涉及大脑的奖励系统，可能与物质或行为有关。
多重人格障碍：多重人格障碍（现称分离性身份识别障碍）涉及多个独立人格。
精神分裂症：精神分裂症导致现实与妄想混淆，与大脑化学物质和结构异常有关。
帕金森病：帕金森病是一种神经退行性疾病，影响运动控制。
阿尔茨海默病：阿尔茨海默病是一种导致认知衰退的神经退行性疾病。
丝带行动：不同颜色的丝带代表对特定疾病或群体的关注。
脑与意识：意识是大脑对环境和自身状态的觉察，目前尚无确切定义。
人工智能：人工智能是模拟人类智能的机器，目前主要为弱人工智能。
技术奇点：技术奇点是未来技术发展可能达到的临界点，届时智能将迅速增长。
人的本质：人类智能与机器智能的根本区别在于人类具有好奇心和动机，而机器则专注于解决问题。