大脑十大未解之谜

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 13:50:33
1. 信息在神经元活动中是如何编码的?

神经元是大脑中的特殊细胞,通过其外隔膜可以产生简单的峰值电压。这些电压脉冲可以沿着神经轴传播,激发大脑中其他化学信号的释放。这些二进制的0或1脉冲载有关于我们和这个世界的信息:我们看见了什么?为什么而生气?该走哪条路等等。然而这些以毫秒计算的电压是如何编码的呢?可能在大脑的不同地方是否脉冲信号的含意也不尽相同呢?

尽管脉冲电压可以载有信息快速的在大脑中穿行,但是这些电信号也许并不是唯一的,甚至可能都不是神经系统中信息承载的主要方式。进一步的研究发现还有其他的信息传递方式,例如神经胶质细胞、细胞间的其他方式信号传输机制以及发生在细胞内的生化串联。

2. 记忆是怎么被存储然后又被提取的?

当你有了一个新的认识,例如某人的名字,都能改变你的大脑结构。但是我们还不能够准确的理解这些变化究竟是什么,它们如何在浩瀚的神经键和神经元中间进行编码,怎么形成知识,怎么在若干年后又被提取出来了?

一个复杂的问题是记忆如此众多,大脑还要去区分短期记忆和长期记忆。另外,大脑神经元之间的联系还不足以解释记忆,记忆的最大秘密在于,我们更容易把相关的事情联系起来,而不是全部的细节。

回忆比记忆的过程还要复杂,当我问你是否认识某人时,答案立刻就会出来。现在还没有很好的理论去解释,大脑对于记忆的回想为什么会如此迅速?

3. 大脑行为当中的活跃基线是什么?

很多神经科学家都在研究大脑活性与外接刺激之间的关系,例如与一幅画、触觉和听觉等等的关联性。不过在休息时的大脑活性,或说活跃基线,才是我们神经活动中最重要的方面。清醒或者休息的大脑,会消耗身体20%的氧气,虽然大脑仅仅是身体质量的2%。

有研究发现,当一个人执行一项有目的的任务时,大脑中的一些区域活性会减退。从传统的观点来看,外界的信息进入感觉器官,然后通过大脑起作用,这样我们才能感受到所见、所听、所触。而这些信息会被记录在大脑当中,当你睡觉的时候可以享受这些感觉,那就是梦境;醒着的时候,也能通过大脑回想起很多感受,那就是白日梦。

4. 大脑是怎样模拟未来的?

当消防队长遇见了新的任务,他马上就能预测出手下战士的最佳位置。能进行这种未来的模拟,是大脑的特性之一。显然我们对于大脑预测未来的能力还知之甚少。

有一种看法认为,大脑不仅仅要处理来自外界的各种信息,还要在脑中构建一个关于外界的模型,并且提炼出事物以往的行为表现。不过,到底一个系统是如何通过学习来很好的预测世界呢?也许记忆的存在就是为了这个目的。



5. 什么是情绪?

我们总说大脑是一个信息处理系统,但是没有情绪、动机、恐惧、和希望的大脑是不完整的。现代的观点认为,情绪是大脑的一种状态,是对于外界刺激的一种简单的反应模式。因此,情绪可以看作是一种大脑的快速运算,自动生成摘要,并主动采取适当的行动。
情绪神经学研究的目的之一,就是弄明白众多的神经混乱是怎么发生的,例如抑郁就是最常见的疾病。

6. 什么是智慧?

智慧有很多种表现形式,不过从生物学的角度来看,还弄不它是怎么一回事儿。为什么数十亿的神经元组合在一起就能控制知识、模拟情境、删除不合逻辑的信息呢?为什么当两个事物相符合的时候,你就能突然想起解决的办法呢?

最近的研究尝试发现智慧和短期记忆、快速解决冲突以及记忆力之间的关系,不过还没有最终的结论。也许智慧并不是一个简单的机制或者简单的神经元区域。如果能够揭开智慧的秘密,也就能揭开人类自身的秘密。

7. 时间在大脑中是怎么处理的?

实际上我们的大脑对于听觉的反应速度要比视觉反应速度快得多,不过我们的大脑对以不同速度接受的信号,仍就可以进行同步的处理。

例如你打个响指,尽管你的听觉系统处理信息的速度比视觉系统要快30毫秒,但是你打响指的听觉和视觉信号是同步出现在你的大脑中的。我们的大脑似乎具有把同步发生的事件信号同步看待的能力。



8. 为什么大脑会休眠和做梦?

我们生活中最令人震惊的事儿,莫过于花费了生命三分之一的时间在睡觉上,新生儿的睡眠时间甚至更长。坚持一个昼夜不睡觉是非常困难的事情。虽然动物进化的趋势很清晰,但是关于睡眠这一块的功能却没有什么变化。

一般而言,尽管睡眠非常消耗时间而且会让你处于毫无防备的状态,然而睡眠的作用仍然是非常重要的。这里虽然不能提供一个最终的答案,却有三个流行的猜想。其一认为睡眠是恢复性的活动,补充人体所需要的能量;其二是认为睡眠是对其他日常准备工作的一个补充;第三种观点认为睡眠对于学习和记忆方面,都有很重要的推动作用。对于睡眠和梦境的研究,也许在将来能够在治疗疾病方面起到不可低估的作用。

9. 自成系统的大脑部分是如何结合在一起的?

我们大脑中的各个部分都代表着不同的功能,而且还有进一步的分工合作。例如视觉功能的区域,就可以进一步划分为处理运动、边缘、面部和颜色的区域,功能区块在大脑中的划分就好像划分世界地图一样。

比分工更负责的是,这些不同的功能区域是如何结合在一起的?如何形成一个互相交织的平行网络?目前,对于这方面的研究还很少,也许大脑里面就是一个难以捕捉的动态网络。

10. 到底什么是意识?

回想一下你的初吻吧,那个画面可能会一下子跳入你的脑海当中。那么这些记忆是怎么存储到你的脑袋里,然后又进入你的意识当中的呢?这两者又有什么区别呢?

对于意识的解释,是现代科学的一个悬而未决的难题。神经科学家认为意识来源于大脑中的物质,因为大脑中微小的变化也能有力的改变你的主观经验。问题的核心是:这一切是如何发生的?

在最近的研究中,科学家正在努力研究大脑中那个部位和意识有关联。接下来,还需要弄明白为什么有关联。这是神经科学领域最难解的谜题。

1. 信息在神经元活动中是如何编码的?

神经元是大脑中的特殊细胞,通过其外隔膜可以产生简单的峰值电压。这些电压脉冲可以沿着神经轴传播,激发大脑中其他化学信号的释放。这些二进制的0或1脉冲载有关于我们和这个世界的信息:我们看见了什么?为什么而生气?该走哪条路等等。然而这些以毫秒计算的电压是如何编码的呢?可能在大脑的不同地方是否脉冲信号的含意也不尽相同呢?

尽管脉冲电压可以载有信息快速的在大脑中穿行,但是这些电信号也许并不是唯一的,甚至可能都不是神经系统中信息承载的主要方式。进一步的研究发现还有其他的信息传递方式,例如神经胶质细胞、细胞间的其他方式信号传输机制以及发生在细胞内的生化串联。

2. 记忆是怎么被存储然后又被提取的?

当你有了一个新的认识,例如某人的名字,都能改变你的大脑结构。但是我们还不能够准确的理解这些变化究竟是什么,它们如何在浩瀚的神经键和神经元中间进行编码,怎么形成知识,怎么在若干年后又被提取出来了?

一个复杂的问题是记忆如此众多,大脑还要去区分短期记忆和长期记忆。另外,大脑神经元之间的联系还不足以解释记忆,记忆的最大秘密在于,我们更容易把相关的事情联系起来,而不是全部的细节。

回忆比记忆的过程还要复杂,当我问你是否认识某人时,答案立刻就会出来。现在还没有很好的理论去解释,大脑对于记忆的回想为什么会如此迅速?

3. 大脑行为当中的活跃基线是什么?

很多神经科学家都在研究大脑活性与外接刺激之间的关系,例如与一幅画、触觉和听觉等等的关联性。不过在休息时的大脑活性,或说活跃基线,才是我们神经活动中最重要的方面。清醒或者休息的大脑,会消耗身体20%的氧气,虽然大脑仅仅是身体质量的2%。

有研究发现,当一个人执行一项有目的的任务时,大脑中的一些区域活性会减退。从传统的观点来看,外界的信息进入感觉器官,然后通过大脑起作用,这样我们才能感受到所见、所听、所触。而这些信息会被记录在大脑当中,当你睡觉的时候可以享受这些感觉,那就是梦境;醒着的时候,也能通过大脑回想起很多感受,那就是白日梦。

4. 大脑是怎样模拟未来的?

当消防队长遇见了新的任务,他马上就能预测出手下战士的最佳位置。能进行这种未来的模拟,是大脑的特性之一。显然我们对于大脑预测未来的能力还知之甚少。

有一种看法认为,大脑不仅仅要处理来自外界的各种信息,还要在脑中构建一个关于外界的模型,并且提炼出事物以往的行为表现。不过,到底一个系统是如何通过学习来很好的预测世界呢?也许记忆的存在就是为了这个目的。



5. 什么是情绪?

我们总说大脑是一个信息处理系统,但是没有情绪、动机、恐惧、和希望的大脑是不完整的。现代的观点认为,情绪是大脑的一种状态,是对于外界刺激的一种简单的反应模式。因此,情绪可以看作是一种大脑的快速运算,自动生成摘要,并主动采取适当的行动。
情绪神经学研究的目的之一,就是弄明白众多的神经混乱是怎么发生的,例如抑郁就是最常见的疾病。

6. 什么是智慧?

智慧有很多种表现形式,不过从生物学的角度来看,还弄不它是怎么一回事儿。为什么数十亿的神经元组合在一起就能控制知识、模拟情境、删除不合逻辑的信息呢?为什么当两个事物相符合的时候,你就能突然想起解决的办法呢?

最近的研究尝试发现智慧和短期记忆、快速解决冲突以及记忆力之间的关系,不过还没有最终的结论。也许智慧并不是一个简单的机制或者简单的神经元区域。如果能够揭开智慧的秘密,也就能揭开人类自身的秘密。

7. 时间在大脑中是怎么处理的?

实际上我们的大脑对于听觉的反应速度要比视觉反应速度快得多,不过我们的大脑对以不同速度接受的信号,仍就可以进行同步的处理。

例如你打个响指,尽管你的听觉系统处理信息的速度比视觉系统要快30毫秒,但是你打响指的听觉和视觉信号是同步出现在你的大脑中的。我们的大脑似乎具有把同步发生的事件信号同步看待的能力。



8. 为什么大脑会休眠和做梦?

我们生活中最令人震惊的事儿,莫过于花费了生命三分之一的时间在睡觉上,新生儿的睡眠时间甚至更长。坚持一个昼夜不睡觉是非常困难的事情。虽然动物进化的趋势很清晰,但是关于睡眠这一块的功能却没有什么变化。

一般而言,尽管睡眠非常消耗时间而且会让你处于毫无防备的状态,然而睡眠的作用仍然是非常重要的。这里虽然不能提供一个最终的答案,却有三个流行的猜想。其一认为睡眠是恢复性的活动,补充人体所需要的能量;其二是认为睡眠是对其他日常准备工作的一个补充;第三种观点认为睡眠对于学习和记忆方面,都有很重要的推动作用。对于睡眠和梦境的研究,也许在将来能够在治疗疾病方面起到不可低估的作用。

9. 自成系统的大脑部分是如何结合在一起的?

我们大脑中的各个部分都代表着不同的功能,而且还有进一步的分工合作。例如视觉功能的区域,就可以进一步划分为处理运动、边缘、面部和颜色的区域,功能区块在大脑中的划分就好像划分世界地图一样。

比分工更负责的是,这些不同的功能区域是如何结合在一起的?如何形成一个互相交织的平行网络?目前,对于这方面的研究还很少,也许大脑里面就是一个难以捕捉的动态网络。

10. 到底什么是意识?

回想一下你的初吻吧,那个画面可能会一下子跳入你的脑海当中。那么这些记忆是怎么存储到你的脑袋里,然后又进入你的意识当中的呢?这两者又有什么区别呢?

对于意识的解释,是现代科学的一个悬而未决的难题。神经科学家认为意识来源于大脑中的物质,因为大脑中微小的变化也能有力的改变你的主观经验。问题的核心是:这一切是如何发生的?

在最近的研究中,科学家正在努力研究大脑中那个部位和意识有关联。接下来,还需要弄明白为什么有关联。这是神经科学领域最难解的谜题。

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