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第9章 解密人体科学(1)

大脑的秘密

想知道你大脑的体积吗?——两手握拳,合在一起成球状。作为以立方厘米计算的整个已知宇宙中最复杂的物质,大脑也是科学界尚无人摘取的最大发现。究竟大脑是如何工作的?为什么会产生意识?尽管通过科学家们的研究成果,我们对大脑的了解越来越多,但科学家直到今天所发现的有关大脑的秘密,也不过是冰山一角。大脑和记忆很大程度上仍然是神秘的。

大脑令人困惑的地方

在人脑中许多令人困惑的地方中,最令人困惑的就是大脑的微观机制和它的工作机理。目前,人们对这个问题的认识仍然很少。比如:人脑如何处理信息呢?人脑中信息的表象是怎样的呢?等等。

其次,精神分裂症在关于脑功能和结构异常引起的疾病问题中,是占主要地位的,患者出现幻觉、思维障碍、妄想、精神活动与现实活动脱离等症状。对于这种脑病的病因,目前科学家还没有找到答案。还有一种疾病——癫痫,人口中约有二百分之一的患病几率,但却严重威胁着人类的健康,而且至今没有弄清楚病因。再有一种疾病就是老年痴呆症,医生在为这种脑病患者做检查的过程中,发现有一种特殊的蛋白质沉积在他们的脑中,但至于它是怎样产生的?在发病过程中又起到何种作用?目前仍然是一个谜。

最后就是有关意识。在近代生理学家看来,大脑皮层是智力和意识活动的中枢,并提出大脑的发达程度和智力的高低与脑子的大小有密切联系。医学家们为了弄清这个问题,甚至还对许多杰出人物的脑子进行了解剖。实验证明:正常成年男子的脑重大约为1.42千克,女子的脑重比男子要轻十分之一。如果男子脑重轻于1千克,女子轻于0.9千克,就会影响人的智力。

但是,随着科学技术的发展,科学家又得出了一些与定论违背的论调。比如英国的神经科专家约翰·洛伯教授就指出:人类的智力与脑可能完全无关。因为一个完全没有脑子的人,也一样可以有卓越的智商。他的理论依据是:英国的谢菲尔德大学数学系的一名学生每次考试都相当优秀,但当对他的脑部进行探测后却发现,他的大脑皮层厚度仅有1毫米,远低于正常人的45毫米,他的脑部空间充满了脑脊液。还有一位医院的女工作人员,智商高达120,然而她根本就没有大脑这部分。

如果大脑皮层是智力和意识的活动中枢,那么我们如何解释这位没有脑子的高才生呢?比如洛伯教授发现的“水脑症”,虽然有脑,但不及正常人的1/4。那么他们的智力为何会那么高超呢?令人费解。

大脑中的嗜酒中枢

在大脑探秘中,科学家们还进行了另一个关于人脑中枢的研究,用来验证人脑中是否存在嗜酒中枢。面对一些酗酒的人,科学家想:既然大脑中有负责正常人进食和饮水的延脑,那能不能找到嗜酒的中枢呢?

前苏联的科学家首先对这个问题进行了研究。他们发现,大脑中下丘脑与嗜酒有一定的关系。经过研究,前苏联医学科学院的苏达科夫认为,酒精会造成一定的副作用,破坏下丘脑神经细胞。在对许多动物和人类中的嗜酒的人的下丘脑检测后,科学家发现,酒精细胞会破坏大脑神经细胞的正常工作,而被破坏的神经细胞还会发出“索取”酒精的指令,于是嗜酒者就会沉湎于无休止的酒精麻醉当中。科学家为了证实这一点,还做了这样一个实验:让一群老鼠连续饮酒一个月,这些老鼠全都变成了酒鬼,然后再破坏一部分老鼠的渴中枢,并且一连数天不让所有实验鼠喝水,后来面对清水和酒精时,在90只老鼠中只有6只选择了清水,其余的84只全部选择了酒精;而没有喝过酒和动过手术的老鼠,都是选的清水。

这个实验有力地说明:受酒精的刺激后,动物大脑中的嗜酒中枢可能会转化成渴中枢。因此有些科学家断言,大脑的嗜酒中枢就是渴中枢。

该实验在学术界产生了很大影响,但仍然有一些生理学家和医学家仍然怀疑人脑中存在着嗜酒中枢。他们认为,需要进一步的证实在动物身上获得结果能否同样适用于人类,因为与动物嗜酒是一种人工造成的生理需要不同,人的嗜酒情况非常复杂,还有遗传、环境、习惯、性格等各种因素的作用;其次,实验仅是证明了一部分动物大脑中的嗜酒中枢而已,对于所有动物来说是否成立也需要进一步的证明。因此,对于人脑中是否存在着嗜酒中枢,更需要进一步的实验来证明。

大脑意识究竟是什么

长期以来,科学家对意识研究的态度十分简单,他们认为意识是无法科学解释的,精神世界是难以言喻的主观世界,客观研究无能为力;或者认为思维只是大脑的行为,一旦能够完整的描述大脑各种活动,一切自然不言自明,意识根本无需解释。

然而由于大脑研究新技术带来的希望,到了20世纪90年代,人们开始纷纷致力于大脑意识的研究了。

如今,意识研究有严肃派和不明确论派两种。在严肃派看来,作为一种大脑活动过程,意识是是神经协调活动的产物。这也不无道理,不过,他们发现并非所有的神经活动都有意识,很多人类行为似乎是无意识的,或是出于下意识的习惯。因此,他们又开始寻找所谓的“意识的神经关联(NCC)”,看看当信息从意识的边缘进入明亮的中心意识时,大脑会有什么变化。

这也可以有效找到大脑的运转机制。早期科学家发现,当神经元参与意识的形成时,它们倾向于同时凸起。当有“心事”时,大脑某些区域好像也会起作用,比如前额叶区必须要参与活动。大脑中间的褶皱部分、被称为前扣带脑皮质的区域,似乎更加重要。

然而,在形成意识时神经活动不只是涉及了单一的活动机制,相反,它似乎与大脑的活动强度有关。如果大脑的活动在各种方面都得到加强,就会出现大量的神经突触和前额叶活动,从而对某事物产生强烈的意识。NCC的探索者潜意识里认为意识活动区别于其他活动,仍希望能最终发现某种更加独特的活动机制。但是,意识看上去越来越像是大脑的全部工作,是神经活动的核心任务。

除了NCC研究者,还有另外一群意识研究者。他们认为,意识这么特殊,不可能仅是大量脑部活动的总和,还一定存在着某种独特的法则来解释这一切。

曾经就有人提出“泛心论”,在他们刊例,所有物质都有水平不一的“意志”——“原精神”,而大脑只是因为集中了足够多的这种“意志”,才让它突破临界点的。还有人认为,意识可能是活跃的神经元产生的一种回荡电磁场。但到这个阵营目前为止最流行的假说是:神秘的意识与某种神秘的量子力学直接相关。

目前也开始出现了第三种研究方法。它不是像通常的神经学或非同寻常的物理学机制从某种特殊机制层面来解释意识,而是试图把意识看作某种普遍的生物活动种类之一。例如,“自体形成”论就认为,意识是比较普遍的生物认知过程中的一种特别强烈的形式。生命本身是一种认识世界并对世界做出反应的认知行为,因此意识也只是对一种基本生物原则的深入阐述。他们希望采用这种“分类”法最终能以一种普遍适用的准确模式来描述认知。这样就能把所有不同认知形式轻松地联系起来。但是,这种研究目前还处于初级阶段,在科学家看来,最终破解意识的谜题还遥遥无期。

相关链接——人用的最多的是左脑

众所周知,人的左手开发右脑,右手开发左脑。而大多数人习惯于使用右手,所以用的最多的自然就应该是左脑了。

另外,人的左脑的脑容量要远远低于右脑,而“左撇子”的大脑一般要比用右手的人发达。

人脑中的2000亿个脑细胞可储存1000亿条信息,每小时思想就可以游走150多千米,拥有超过100兆的交错线路,平均每24小时就会产生4000多种思想。然而,人们仅仅运用了人类的大脑——这世界上最精密、最灵敏的器官的不到5%,大脑待开发的潜力无穷的。

大脑可分为左脑、右脑两半部分,而左右脑平分了脑部的所有构造。左脑与右脑形状相近,但功能却大不一样。右脑支配左手、左脚、左耳等人体的左半身神经和感觉,而左脑支配右半身的神经和感觉。经实验证实,右视野同左脑相连,而左视野同右脑相连。

语言中枢位于左脑,所以左脑是用语言来处理信息的,用语言来表达收到、看到、听到、触到、闻到、尝到的信息。左脑和显意识有着密切的关系,主要控制着知识、判断、思考等。右脑的五感被称为“本能的五感”,与潜意识有关,被包藏在右脑的底部,控制着自律神经和宇宙波动共振等。右脑是以图像来处理收到的信息的。通常人的都受到左脑理性会控制和压抑右脑五感,因而它很难发挥其潜在本能。那些懂得灵活运用右脑的人,可听音辨色,或闻到味道、浮现影像等,心理学上称之为“共感”。这就是大脑有待开发的潜能之一。我们通常所说的灵感,其实就是只要右脑的思考力和记忆力结合起来,就能够与不靠语言的前语言性纯粹思考、图像思考相连结,从而引发独创性的构想。

1981年,诺贝尔医学生理奖得主罗杰·斯佩里教授归类整理了左右脑的功能差异。右脑为本能脑、潜意识脑,主要功能为:图像化机能(创造力、企划力、想象力),超高速大量记忆(速读、记忆力),与宇宙共振共鸣机能(直觉力、灵感、第六感、念力、透视力、梦境等),超高速自动演算机能(数学、心算)。左脑为意识脑,其主要功能为:语言、知性、知识、理解、思考、推理、判断、抑制,以及五感(视、听、嗅、触、味觉)。

生物钟是怎么回事

每个人的身体里都有“生物钟”。作为生物体内的一种无形的“时钟”,生物钟又称生理钟。实际上,生物钟是由生物体内的时间结构序决定的,是生物体生命活动的内在节律性。

随时间节律人体有着时、日、周、月、年等不同的周期性节律,例如人体的体温在24小时内并不完全一样,早上4时最低,18时最高,相差l℃多。当人体的正常生理节律发生改变时,往往是预示着疾病或危险,矫正节律则可以防治某些疾病。

科学家指出:如果我们安排一天、一周、一月、一年的作息制度时,能按照自己的心理、智力和体力活动的生物节律来,就可以提高工作效率和学习成绩,减轻疲劳,预防疾病防止意外。反之,人就会在身体上感到疲劳,在精神上感到不舒适。

有趣的生物钟现象

许多生物都存在着有趣的生物钟现象。比如在非洲的密林里,还有一种报时虫,它每过1小时就会变换一种颜色,在那里生活的人们就把这种小虫捉回家,通过看它的变色以推算时间,称为“虫钟”;在南美洲的危地马拉有一种第纳鸟,它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子,而且误差仅有15秒,因此当地的居民就用它们的叫声来推算时间,称为“鸟钟”。

在植物中也有类现象。南非有一种大叶树的叶子每2小时就会翻动一次,当地居民因此将其称为“活树钟”;在南美洲的阿根廷,有一种可以报时的野花,它们每到初夏晚上8点左右,就纷纷开放,被称为“花钟”。

不仅如此,微小的细菌也能知道时间。据美国《自然》杂志上报道,某些单细胞生物体有着十分精确的生物钟。

人体生物钟

万物之灵的人类同样会受到生命节律的支配。那什么是人体生物钟呢?

有人把人体内的生物节律形象地比喻为“隐性时钟”。科学家的研究也证实,每个人从出生之日到生命终结,体内都存在着如体力、智力、情绪、血压、经期等多种自然节律,这些自然节律人们称为生物节律或生命节奏等。而人体内还存在着一种决定人们睡眠和觉醒的生物种,根据大脑的指令,生物钟可以调节人体全身各种器官使其以24小时为周期发挥作用。

科学家们早在19世纪末就注意到了生物体的“生命节律”现象。20世纪初,德国内科医生威尔赫姆·弗里斯和一位奥地利心理学家赫尔曼·斯瓦波达,长期临床观察后逐渐揭开了其中的奥秘。原来,在病人的病症、情感及行为的起伏中,有一个以23天为周期的体力盛衰和以28天为周期的情绪波动。

20多年后,在研究了数百名高中和大学学生的考试成绩后,奥地利因斯布鲁大学的阿尔弗雷特·泰尔其尔教授,发现人的智力波动周期是33天。于是,科学家们根据人的体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏,绘制出了3条波浪形的人体生物节律曲线图,并将其形象地称为“一曲优美的生命重奏”。

到了20世纪中叶,生物学家又创造了“生物钟”一词,这是根据生物体存在周期性循环节律活动的事实。

据专家介绍,人类已经发现了12个基因与生物钟相关,生物钟不但影响人的身心健康,而且可以帮助治疗疾病。

人类生物钟一天慢18分

日本科学家研究发现,人类的生物钟同时钟并不是同步的。人类生物钟的周期是24小时18分。而这种生物钟与时钟差距在其它动物和植物身上更明显,一些动物的生物钟周期是23~26小时,而植物是从22~28小时之间。

研究者认为,可以用达尔文的进化论来解释这种现象。以鸟为例,如果它严格按照时钟作息,那么每天早上当它出来觅食时就会发现,早起的鸟儿才有虫吃。所以它必须打乱自己的生物钟,早起觅食。严格守时的生物,会面临最大的竞争压力,最终趋于灭亡。

但是为什么生物钟与时钟的不同步不会累计起来最终打乱我们的生活规律,让我们醒来得越来越晚呢?研究者称,这是因为光线可以影响人体内的激素水平和体温等,不断来重新设定生物钟。

研究者利用计算机曾做过一个模拟生物钟进化的实验。实验证明,那些对竞争最有利的生物钟周期的确是接近24小时,但又不是特别接近。

小知识——利用生物钟,提高记忆力

人的记忆力一天当中究竟什么时候最好呢?什么时候才是最佳学习和工作时间呢?生理学家研究发发现,人的大脑在一天当中有一定的活动规律:

1点钟:由于是深夜,大多数人一般已睡了3~5小时,由入睡期-浅睡期-中等程度睡眠期-深睡期,此时进入有梦睡眠期,因此易醒或有梦,对痛特别敏感,此时容易加剧有些疾病。

2点钟:利用这段人体安静的时间,肝脏仍然在继续工作,它会加紧产生人体所需要的各种物质,并清除一些有害物质。此时,人体大部分器官处于休整状态,工作节律都会放慢或停止工作。

3点钟:全身休息,肌肉完全放松。此时,人的血压较低,脉搏和呼吸次数也较少。

4点钟:呼吸仍然很弱,血压更低,脑部的供血量最少,肌肉处于最微弱的循环状态,人也容易死亡。此时,人体全身器官节律仍在放慢,但听力很敏锐,容易被微小的动静所惊醒。

5点钟:肾脏分泌少,人体已经历了3~4个“睡眠周期”(无梦睡眠与有梦睡眠构成睡眠周期)。这时候醒来很快就能进入精神饱满的状态。

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