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大脑是人体最重要的器官,离开它,其他器官都无法
工作,即便工作,我们也感觉不到。
大脑是记忆、思想和感觉的存储库,是身体的司令部,
是意识的发源地。
每天,大脑指挥我们度过平凡或非凡的一天——从醒
来到入睡,以及期间发生的一切。它使人体进行复杂又微
妙的活动,如运动、情绪和思考;它使我们从无意识变得
清醒,甚至是超级清醒;它使我们用望远镜观察恒星,用
显微镜观察分子——而这些仪器也是用大脑发明的。
以前,我们对大脑的了解主要通过观察受损的大脑或
者研究动物的大脑(毕竟解剖活体人脑进行研究是不道德
且非法的)。
如今,专业的影像技术和仪器设备为我们了解大脑打
开了新的窗口;众多的志愿者们也同意对自己的大脑进行
扫描,如冥想中的僧侣和性爱中的伴侣。研究人员利用功
能 性 磁 共 振 成 像(functional magnetic resonance imaging,
fMRI)等技术观察思想、情感和动作发生时的大脑,知道
了我们在吃饭、生气、听歌、跳舞、睡觉、性爱或冥想时哪
些脑区得到激活。
导言
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2 大脑的一天:掌控你的生命节律
有些发现的确令人惊讶。
例如,我们常把大脑比作电脑,其实大脑更像一个设
计过度复杂却用来做简单事情的鲁布·戈德堡机械。它集
错综复杂的功能、程序及连接于一体。也许是进化的缘故,
大脑结构复杂,不仅像是一团纠缠不清的线路结构,更像
经纬交错的丝织物。
大脑既不像古代颅相学模型那样有明显的管理区块,
也不同于几十年前脑科学基础文献中的描述。
大脑其实是很灵活的,其功能区并不是一成不变的。
研究发现:产生爱、合作和信任的脑区及神经递质,同样
会产生欲望、癖好和恐惧;做爱、吸毒和摇滚产生相似的
大脑活动;记忆是由几个不同脑区共同完成的,睡觉时主
要进行短期记忆;音乐对多个脑区有影响;在紧要关头,
大脑的情感中心杏仁核发挥作用;杏仁核与其他神经环路
有广泛连接。
最令人兴奋的发现是你的大脑神经元是用进废退的,
并可以再生。大脑的某些部位受损时,其他部位会接管其
功能。许多出于治疗考虑而切除半个大脑的人也可以很好
地生活(参见“人只需要半个大脑吗?”)。
该书叫作《大脑的一天:掌控你的生命节律》,并非指
每个人的大脑都是相同的。实际上,我们的大脑都很独特,
并且受年龄、基因、种族、民族、文化、家庭、饮食,甚至
出生顺序的影响——正是这一切造就了独一无二的个体。
然而,大多数人的脑部活动和大脑结构基本类似,除了衰
老、疾病和创伤等极端状况。
你可能既不是计算机专家也不是脑科学家。但你可能
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3导言
你知道吗?
大脑中约有 1000 亿个神经元和 4000 万亿个神经连接。至今
尚无确切的数字。
大脑本来有更多的细胞和神经连接。在你出生时,已失去了
一半的神经元。青少年时期,大脑为达到最佳功能,会失去更多
神经元。
大脑很大,有许多皮褶和板层,如果平铺开来,面积是现在
的 3 倍多。
大脑需要很多能量,虽然只占身体的 2%,但当你休息时,
会吸收 20%的身体能量。
大脑神经元可再生。科学家发现大脑能在某些区域建立新的
神经连接并能再生神经元以满足新的需求,直到老年。
大脑适应能力很强。它会通过学习内外部经验发挥新的功能。
一个动作或想法,重复得越多,就需要越大的大脑空间。例如,
音乐家演奏乐器时控制手指的脑区比其他人的大出 130%。年轻
时大脑适应性最强,但老年人也可以通过训练提高适应能力。
大脑可以自我修复。就像园丁修剪玫瑰一样,大脑会弱化较
少使用的神经连接,增强有用的连接以改善记忆。
压力会使大脑萎缩,冥想和锻炼可以增强大脑并且帮助提高
减压的能力。
大脑表层是没有知觉的。当你触摸它时(像外科医生一样),
它什么也感觉不到。只有内部受到刺激时它才会有所感觉。这使
得患者在医生进行复杂的脑部手术时能够保持神志清醒。
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4 大脑的一天:掌控你的生命节律
很想知道:每天大脑都发生了什么?哪个脑区做了什么?
怎么做?何时做?为什么做?该书告诉你在平凡抑或非凡
的一天中大脑每个小时都会发生什么。
大脑的结构
大脑约有 1.4 千克重,由血管、神经和脑脊液构成,像
个大核桃,但比核桃柔软。它位于颅骨内,像有褶皱的凝
胶物质。
作为人类进化不同阶段的产物,大脑由下至上分为三
部分。
原始脑,如脑干或后脑,位于脊柱顶端,是最先出现
的脑组织。它负责呼吸、心跳、消化、动作反射、睡眠和唤
醒等生理功能。它包括脊髓和小脑,脊髓负责把信息从大
脑传向其他部位,而小脑则负责协调平衡,比如骑自行车
或接球。
再往上,大脑分成两个半球,中间是连接左右半球横
行神经纤维束的胼胝体。两个半球大致左右对称。这两个
半球非常相似,但并非完全一样,功能略有不同。通常的
说法是,右半脑与创造力相关,左半脑与逻辑相关。不知
什么原因,大脑半球之间及身体其他部位之间的信息传递
是交错进行的,右脑控制我们的左侧,而左脑控制我们的
右侧。
边缘系统在中脑深处,其主要部分环绕大脑两半球内
侧形成一个闭合的环。它负责调节性激素、睡眠周期、饥
饿、情绪和成瘾性等。
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5导言
其中,杏仁核负责处理生存需求和情绪(如恐惧和愤
怒)等,并做出“战逃反应”(fight-or-flight reaction);海
马体负责短期记忆;下丘脑调节生物钟和激素平衡;丘脑
将感觉信息传递给大脑、边缘系统和脊髓;基底神经节围
绕丘脑运转并具有运动调节功能;所谓的“愉快中枢”或
“奖赏中枢”也在边缘系统,包括伏隔核和腹侧被盖区。
大脑的表层是凹陷的沟和隆起的回,这是我们经常描
述的大脑的样子。这些沟回也被称为身体的“皇冠上的宝
石”。“皇冠”是指大脑表层很薄的大脑皮质(或新皮质)。
为什么大脑会消耗很多能量?
大脑需要很多能量,它虽然只占体重的 2%,但当你休息时,
它会吸收 20%的身体能量——比其他任何器官都要多,这也许是
大脑从不休息的缘故。
科学家认为大脑用 2/3 的能量保证神经元的簇状放电或相互
传递信息。《美国国家科学院院刊》的一项研究表明,大脑用剩
余 1/3 的能量进行细胞维护。
细胞维护对于保持脑组织活力及生理化学反应非常重要。带
电的钠离子、钙离子和钾原子(或离子)不断通过细胞膜使神经
元得以充电。腺苷三磷酸为这些离子提供穿过细胞膜所需的能量。
研究人员测量了实验鼠体内的腺苷三磷酸,发现越是在警觉状态
下这种物质就需要的越多。实验鼠被击昏后,产生的腺苷三磷酸
比轻度麻醉时少了 50%。所以科学家认为,腺苷三磷酸主要是用
于细胞维护的。
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6 大脑的一天:掌控你的生命节律
这是大脑进化的最新结果,有人说正是这部分使我们真正
成为了人类。它控制着思想、推理、语言、计划和想象力。
大脑皮质有 4 个主要的区域被称为脑叶。额叶负责语
言、动作和推理;枕叶负责视觉;耳朵上方的颞叶负责听
觉、语言理解和音乐欣赏;顶叶在大脑顶部和两侧,是躯
体感觉中枢,接收关于气味、温度、触觉和动作的信息,
也负责阅读和计算。
大脑不仅有上述结构,还有生物化学物质和脑电活动。
大脑各部分都有被称之为神经元的神经细胞,它们负
责全身的信息传递。有些神经元长约 1 米,多数会伴随我
们一生,不像其他细胞那样会死亡和更新。突触是神经元
之间信息传递的桥梁。通过突触间隙传递信息的化学物质
是神经递质,或者微弱的神经脉冲。每个神经元与成千上
万的神经元进行联系。数以亿计的毛细血管供养着我们的
大脑,将氧气、葡萄糖、营养素和激素等输送到脑细胞。
神经递质
已知的神经递质有 100 多种,还有更多的有待发现。
科学家们发现许多激素也能起到神经递质的作用。以下是
大脑每天使用的一些神经递质:
乙酰胆碱:可以激活细胞、引起肌肉收缩,并参与清
醒、专注、生气、攻击和性行为等活动。阿尔茨海默病就
与乙酰胆碱的缺乏有关。
谷氨酸:一种主要的兴奋性神经递质,广泛分布在大
脑中,与学习和记忆有关。
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7导言
人只需要半个大脑吗?
半脑切除手术是对于无法以其他方式控制的癫痫的极端解决
方案。如果癫痫患者每天发作数十次以上,同时具有抗药性,脑
外科医生可能进行半脑切除手术。如果不这样治疗,其他大脑部
位就会受到损害。
令人惊讶的是,这种手术通常对患者的人格或记忆无明显影
响。这是否意味着人只需要半个大脑就够了?是,又不是。手术
后患者可以生存下来并且脑功能良好,但会有一些身体残疾。哪
些身体部位受影响取决于手术时患者的年龄。对于成年人,身体
一侧可能出现明显的功能丧失或某些视力障碍。如果左半脑被切
除,多数人会有语言障碍。
患者在接受半脑切除手术时年龄越小,患有语言障碍的可能
性就越小。神经外科医生曾对 3 个月大的孩子进行这种手术。这
些小患者们的记忆和人格后来都发育正常。
1975—2001 年在霍普金斯大学接受半脑切除手术的 111 名儿
童当中,86% 的人癫痫从未复发,或者有轻微可控的癫痫,无须
医治。另一项研究发现,接受过半脑切除手术的儿童一旦癫痫治
愈,学习进步很快:一个成为班里的冠军投球手,一个成为州里
的国际象棋冠军,其他在大学里成绩优异。
研究人员正在探索大脑的剩余部分是如何获得语言、感觉、
动作和其他功能的,这对研究大脑的适应能力有很大帮助。
γ-氨基丁酸:重要的抑制性神经递质,有助于保持身
体各系统平衡,能调节焦虑。
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8 大脑的一天:掌控你的生命节律
内啡肽:既是一种神经递质,也是一种激素,可以减
轻疼痛感并增加愉悦感。英文 endorphin(内啡肽)由 end
和 orphine 组成,有大脑自我制造的类吗啡物质之意。
肾上腺素:能够使人保持警觉与血压平衡,当你需要
能量的时候,它的分泌量就会增加。它是由肾上腺在压力
下产生并释放的。肾上腺素分泌过高会增加焦虑或紧张感。
去甲肾上腺素是肾上腺素去掉 N-甲基后形成的物质,具有
类似的作用。
多巴胺:对于运动、注意力、动机和快感至关重要,
它也是导致成瘾性的关键因素。
5-羟色胺:又名血清素,有助于调节体温、记忆、情
感、睡眠、食欲和情绪。许多抗抑郁药都是通过调节 5-羟
色胺起作用的。
催产素:既是一种激素,又是一种神经递质。它与分
娩、母乳、母爱、浪漫及信任有关。
生物钟:掌控每天的生活节奏
你做的任何事情都要受体内生物钟的掌控。并且,生
物钟与身体中的许多细胞都有着密切的联系,受地球自转
的影响,以 24~25 小时为周期。
人体生物钟分为主时钟与周围时钟,主时钟位于大脑
深处,是受下丘脑视交叉上核控制的,它可以掌控各种日
常生理波动和周期,如体温、血压、心率、激素水平、睡眠
等。它告诉大脑松果体何时释放褪黑素以促进睡眠,何时
停止分泌让你醒来。
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9导言
科学家发现活跃的时钟基因不仅存在于视交叉上核中,
而且散布全身。一些器官和组织有着不同的生物钟,这
些周围时钟控制着身体对外界的反应,如运动、压力、温
差等。
周围时钟有些很准确但不够灵活,有些不大可靠但可
受到意识控制。它们掌控你身体的功能与行为,甚至你的
寿命,它们决定人体细胞分裂的次数。
一天中的最佳时间
根据人体生物钟的节律,一天中有做事情的最佳时间
吗?可能是有的。时间生物学就是研究生物体内与时间有
关的周期性现象的。时间生物学与现代医学相结合的时间
医学就是研究人体生物节律在医疗上的具体应用,从而帮
助我们保持健康、治疗疾病。许多身体功能、疾病及健康
状况会在特定时间达到顶峰或低谷(参见“日常生物钟”)。
例如,每个妈妈都知道,孩子通常晚上发高烧,第二天清
晨体温就降低了,我们健康人的体温也遵循这一节律。医
生们发现化验时间、治疗时间以及用药时间都可能会影响
治疗效果。
每个人的生物钟都是独一无二的,了解其节律能使我
们更健康。一般而言,人分“百灵鸟”型和“夜猫子”型,
前者早睡早起,后者晚睡晚起。并且,患者接受化疗、手
术、服药或其他治疗的时间与疗效有重要关系。人们对以
患者需求为导向的医学和个性化医疗越来越感兴趣,对生
物钟的研究前景非常看好。
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10 大脑的一天:掌控你的生命节律
日常生物钟
尽管每个人的生物钟都不相同,但还是有一些生物钟的基本
规律。以下数据来源广泛,只代表一般情况,可能与你的生物钟
节律不一致。
凌晨 1:00 孕妇最可能分娩。
免疫细胞辅助性 T 淋巴细胞达到峰值。
凌晨 2:00 生长激素水平最高。
凌晨 4:00 体温和呼吸达到最低值。
哮喘易发作。
早上 6:00 月经易发生。
血液中胰岛素水平最低。
血 压和心率开始上升,此后 4 小时,心脏病和
心梗易发作。
肾上腺皮质激素水平升高。
褪 黑素水平下降,同时腺苷水平上升,促进大
脑清醒。
早上 7:00 花粉热症状发作最明显。
早上 7:30 褪黑素分泌停止。
早上 8:00 心脏病和卒中的发生率最高。
类风湿关节炎症状最明显。
辅助性 T 淋巴细胞数量最少。
肠部蠕动最频繁。
上午 10:00 早起的人进入精力最旺盛的时刻。
正午 12:00 血液中的血红蛋白水平处于峰值。
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11导言
下午 2:30 身体协调感最佳。
下午 3:00 握力最强,呼吸频率和反射灵敏度最高。
下午 5:00 心血管强度和肌肉力量达到最佳水平。
下午 6:00 尿流量最大。
下午 6:30 血压最高。
晚上 7:00 体温最高。
晚上 9:00 痛阈最低。
褪黑素分泌开始。
晚上 10:30 肠部蠕动减缓。
晚上 11:00 易过敏。
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12 大脑的一天:掌控你的生命节律
第一部分
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13导言
早上 5点至 8点
意识恢复:
睡醒与感知
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上一秒,你还酣睡如泥,深陷梦乡。下一秒,你和大
脑就清醒了。
唤醒你的可能是闹钟的尖叫、婴儿的啼哭、垃圾车的
嘟嘟声,或者是其他原因,如咖啡的香气、轻柔的摇晃、
溅到身上的冷水、饥饿、口渴或尿急等。曙光初现时,我
们体内的生物钟便开始工作,促进激素和神经递质的分泌,
帮助我们清醒过来。
事实上,唤醒需要几分钟的时间。这不仅是一个神经
活动的过程,更需要外界刺激、神经化学物质及体内生物
钟的相互协作,才能让你起床,并保持清醒。
体内的“闹钟”
大脑的预警系统,即网状激活系统,一检测到风吹草
动,比如烦人的闹钟声,便会唤醒你。该系统是史前时代
从睡梦中醒来
第 1 章
早上5点
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15第 1 章 早上 5 点 从睡梦中醒来
遗留下来的,能帮你迅速觉察危险并即刻醒来。
网状激活系统如同一位看门人,接收外界的刺激和
感觉。检测到新情况时就会变活跃,刺激大脑醒来,并保
持一整天的清醒和警觉。它将脑干与皮质、感觉器官及边
缘系统连接起来,帮助处理和调节大脑的活动和意识,网
状激活系统是通过脑内,主要是丘脑内,四通八达的神经
纤维完成上述工作。丘脑是感觉输入和大脑皮质之间的
通道。如同小网一般,网状激活系统中的纤维“捕获”来
自感觉系统的信号,使我们了解身体或周围环境中发生的
事情。
蓝斑是网状激活系统的一部分,可以感应到新的、突
然的或刺耳的刺激并迅速做出反应,同时它还是大脑中去
甲肾上腺素的主要生产线。去甲肾上腺素是一种神经递质,
在压力或其他刺激下释放。一旦网状激活系统检测到某种
情况,如咆哮的剑齿虎、泼溅的冷水或闹钟的响铃,蓝斑
就会生成强大的化学物质让你变得警觉。
当黑夜逝去,白昼到来时,体内的另一个“闹钟”便
开始响起。它是人体内嵌的昼夜节律生物钟,被称为视交
叉上核,是两个由上万个神经元组成的微小的神经元束。
它位于大脑深处,紧挨着视神经。
晨光照射到视网膜上时,感光细胞就会向视交叉上核
中的神经元发出信号,刺激其放电。随即,视交叉上核启
动一个生物开关,指挥松果体停止褪黑素的分泌,开启清
醒程序,并让你一整天都保持清醒。
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16 大脑的一天:掌控你的生命节律
大脑中的神经化学物质
睡觉时,一种对睡眠和觉醒周期有很大影响的神经化
学物质腺苷分泌减少,新陈代谢减慢,在大约凌晨 4 点达
到最慢。早上 5 点,随着意识恢复,大脑中的神经化学物
质使新陈代谢加快。
神经递质乙酰胆碱将信息传递给大脑预警系统的其
他部分。当杏仁核检测到可能的生存挑战(如“警报响
了!”),海马体会帮助判断需要集中多少注意力和记忆力
来对付这一刺激(如“这只是起床闹铃,而非火灾警报”),
并帮助做出目标设定及决策(如“忽略闹铃,再次迟到的
话,可能会丢了工作,所以最好现在起床”)。
与此同时,其他的神经递质也加入进来,包括调节情
绪和使你不随意运动的必需物质血清素,以及负责随意运
动和专注力的必需物质多巴胺。随着皮质醇水平的升高,
体温、血压开始上升,呼吸变得急促。这些唤醒系统在你
醒来后,还会继续运作。活跃的网状激活系统对于保持意
识清醒至关重要。事实上,如果大脑内的网状激活系统停
止发射信号,你可能会再次进入睡眠状态。网状激活系统
受损则会导致昏迷,大量的全身麻醉药品和某些镇静剂就
是作用于大脑的这一部分。
一天中的大部分时间,视交叉上核都很活跃,帮你保
持清醒。直到夜幕降临,大脑中促进睡眠的化学物质如褪
黑素和腺苷的水平上升,你便再次昏昏欲睡。
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17第 1 章 早上 5 点 从睡梦中醒来
是“百灵鸟”还是“夜猫子”?
对有些人而言,从睡眠到清醒似乎需要更长的时间。
有的人能即刻醒来,眼睛一睁便行动自如,头脑清醒。有
的人则费劲得多,似乎对人体生物钟反应迟缓,在床上动
一下或发出点声音都很困难,半个多小时还睡眼惺忪。
有些人早睡早起,有些人晚睡晚起。科学家尚不知其
原因,但两者的区别我们都心知肚明。如果你不知道自己属
于哪一类(或不确定别人属于哪一类),可以参考以下问卷,
它列出了“百灵鸟”和“夜猫子”截然不同的生物钟。括号
内的数字是每个答案的得分,分数的说明在问卷结尾处。
你是“百灵鸟”还是“夜猫子”?
1. 早餐:早上醒来后半小时,你食欲如何?
A. 非常差(1)
B. 差(2)
C. 好(3)
D. 非常好(4)
2. 早上醒来后半小时,你感觉如何?
A. 非常疲惫(1)
B. 疲惫(2)
C. 神清气爽(3)
D. 非常神清气爽(4)
3. 第二天没有任何任务时,与你通常的睡觉时间相
比,你会什么时间上床?
A. 很少或从不晚于通常的睡觉时间 (4)
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18 大脑的一天:掌控你的生命节律
B. 比通常的睡觉时间晚 1 小时以内 (3)
C. 比通常的睡觉时间晚 1~2 小时 (2)
D. 比通常的睡觉时间晚 2 小时以上 (1)
4. 你自己刚刚开始一个新的健身计划,一位朋友建议
你在早上 7 点到 8 点之间参加他的健身课,两者兼
顾你会表现如何呢?
A. 状态很棒 (4)
B. 状态不错 (3)
C. 状态不好 (2)
D. 心力交瘁 (1)
5. 一般晚上什么时间,你会觉得疲惫,需要上床
睡觉?
A. 晚上 8:00—9:00(5)
B. 晚上 9:00—10:15 (4)
C. 凌晨 1:15—1:45(3)
D. 凌晨 1:45—2:00(2)
E. 凌晨 2:00—3:00(1)
6. 如果晚上 11 点睡觉,你会有多疲惫?
A. 毫不疲惫 (0)
B. 有点疲惫 (2)
C. 疲惫 (3)
D. 非常疲惫 (5)
7. 假如一天晚上,你必须在凌晨 4 点至早上 6 点之间
保持清醒,而第二天你没有任何任务,下面哪种做
法最适合你?
A. 直到早上 6 点才上床睡觉 (1)
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19第 1 章 早上 5 点 从睡梦中醒来
B. 凌晨 4 点前小睡片刻,早上 6 点后正式睡觉 (2)
C. 睡到凌晨 4 点,早上 6 点后小睡片刻 (3)
D. 睡到凌晨 4 点,早上 6 点后保持清醒 (4)
8. 假如你可以选择自己的工作时间,但必须每天工作
满 5 小时,你想从什么时间开始工作?
A. 午夜至早上 5 点(1)
B. 凌晨 3 点至早上 8 点(5)
C. 早上 8 点至上午 10 点(4)
D. 上午 10 点至下午 2 点(3)
E. 下午 2 点至下午 4 点(2)
F. 下午 4 点至午夜(1)
9. 你每天什么时间段感觉最棒?
A. 午夜至早上 5 点(1)
B. 早上 5 点至上午 9 点(5)
C. 上午 9 点至上午 11 点(4)
D. 上午 11 点至下午 1 点(3)
E. 下午 5 点至晚上 10 点(2)
F. 晚上 10 点至午夜(1)
10. 你认为自己是早睡早起型还是晚睡晚起型?
A. 早睡早起型(6)
B. 早睡早起多于晚睡晚起(4)
C. 晚睡晚起多于早睡早起(2)
D. 晚睡晚起型(0)
计分:最高分 46 分,最低分 8 分,把每道题得分相加,
分数越高,你越有可能是“百灵鸟”;分数越低你越有可
能是“夜猫子”。
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20 大脑的一天:掌控你的生命节律
感官开始工作
当你跳下床,开始每天早上的例行公事时,你的感
官也随之醒来,帮你度过这一天。冲澡、刷牙、系鞋带
时,你可能不会去思考,也无须思考,因为你的大脑在潜
意识中指挥着这些行为(参见“大脑更喜欢‘自动驾驶模
式’”)。
为什么男性醒来会勃起?
对于健康的男性,醒来时勃起是相当普遍的。事实上,阴茎
勃起可能是身体的一种自然状态(女性同样存在类似的夜间勃起
现象,参见“晚上 10 点 浪漫与性爱”一章)。
通常,夜间勃起与性梦或憋尿关系不大。在快速眼动睡眠阶
段男性会经历 3~5 个周期的勃起。女性也有类似现象,阴唇、阴
道和阴蒂处于充盈状态。
这些勃起通常不会使我们醒来。研究人员尚不明确勃起的原
因。有些人认为在睡眠中阴茎勃起是保持性器官血液供应的自然
之道。
也有人认为,勃起可能是身体的一种自然状态。多数时间,
交感神经系统会抑制包括勃起在内的许多功能。而在快速眼动睡
眠阶段,连接脊髓的蓝斑中的交感神经会关闭,从而允许夜间
勃起。
研究人员对清晨勃起很感兴趣,认为它能为解决勃起障碍提
供线索。如果一个有勃起障碍的男人,早上会正常勃起,则问题
可能是心理上的而非生理上的。目前对女性的勃起研究不多。
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21第 1 章 早上 5 点 从睡梦中醒来
但是任何简单或无意识的动作都涉及许多复杂的记忆、
感觉和肌肉功能,是多个脑区和来自不同感官的信息综合
加工的结果。
举个喝咖啡的例子。你闻到了咖啡的香气,这会唤起
你关于咖啡的记忆,使你想喝杯咖啡。环顾四周,你看到
了咖啡壶,听到它咕嘟咕嘟冒泡的声音。然后你起身,穿
过房间,给自己倒了一杯咖啡。在几毫秒内,大量神经信
号穿过多个脑区,额叶帮你做出喝咖啡的决定。
感官的协作
在上面那个喝咖啡的例子中,每一步都需要不同感官
和脑区来接收和解释信息。大脑必须让视觉、听觉与触觉、
嗅觉、平衡感、空间感协调一致。它必须决定穿过房间需
要激活哪些肌肉,拿起杯子和咖啡壶时需要多大力气,何
时倾斜咖啡壶,何时停止倒咖啡,咖啡是否足够浓郁,是
否需要加糖或牛奶,是否太热或太凉。
嗅觉勾起了你对咖啡的向往。嗅觉是我们最强烈、最
古老的感觉,与记忆、性和生存息息相关;甚至细菌也可
以“嗅出”毒药或养料,危险或安全。嗅觉帮我们选择性
伴侣,保存或美好或糟糕的记忆。许多动物依靠嗅觉来获
悉对方的性别、等级、领地及生殖状况,并识别自己的配
偶或后代。
嗅觉与记忆密切相关。一种熟悉的气味会突然把你带
回过去,甚至几十年前。法国作家普鲁斯特(Proust)仅凭
回忆的力量,写就了 3200 页的巨著,而这一回忆是由一种
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22 大脑的一天:掌控你的生命节律
法国小蛋糕——玛德琳蛋糕的味道和气味所激发的。
研究表明,普鲁斯特是正确的,嗅觉可以帮助大脑对
记忆进行编码。在一项研究中,志愿者在玫瑰花香中记住
了几个物品的位置,然后他们中的一部分人在玫瑰花香中
入睡。相比那些睡眠中没有花香的同伴,他们能更清晰地
记住物品的位置。因为花香可能会重新激活暂时储存在海
马体的记忆。
这不足为奇,尽管与其他哺乳动物相比,人类的嗅觉
相对较弱,但我们在嗅觉层有 347 种不同类型的感觉神经
元,用于感知传到鼻子内的气味。每一种感觉神经元都能
检测到不同的气味。我们所知的不同香味和臭味,就是这
347 种感觉神经元共同作用的结果。这与视力类似,我们看
到的每一种颜色,都是由视网膜上的 3 种感觉神经元(对
红光、绿光、蓝光敏感的视锥细胞)的信号组合而成的。
信息流过视网膜,经过视神经到达丘脑、枕叶皮质时,
视觉会告诉你应该去哪里。此时,大脑必须做出各种调整,
才能“真正看到”物体,如咖啡壶。由于光线穿过晶状体
时是经过交叉的,所以影像在被接收时发生了倒置。由于
双侧视神经部分纤维在视交叉处相交,大脑的两个半球从
双眼接收到的信息略有不同。大脑将这些数据整合成三维
效果,然后整齐地将图像翻转至正面朝上。最后顶叶和颞
叶将大脑“看到”的图像呈现出来。
听觉帮助你在时空中自我定位。声音进入耳膜,经过
包括丘脑在内的几个复杂的处理和过滤中心,最后到大脑
皮质的颞叶,进一步解析和处理形成听觉,例如,言语会
被转移到左半脑的语言中心。
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23第 1 章 早上 5 点 从睡梦中醒来
触觉与运动
如果说嗅觉是我们最古老的感官,那么触觉就是我们
在新生儿时期的第一感官。当我们醒来,它会让我们的大
脑充满各种感觉,同时对运动也至关重要,它会指引我们
起床并走向厨房。位于大脑中央沟正后方的区域负责处理
触觉信号,该区域与运动相关(更多关于运动的信息,参
见“早上 7 点 一大早的情绪”一章)。触觉让我们知道我
小白鼠的兴奋剂——咖啡的香味
当你吸入咖啡的香味时,你会更警醒,部分原因是我们的大
脑把这种气味等同于清醒。
咖啡带来兴奋感有一定的科学依据。根据《农业与食品化学》
杂志上的一篇研究报告,至少对小白鼠来说,咖啡的香气本身就
可以帮它减压。
科学家让实验鼠,包括有些睡眠不足的小白鼠,吸入烘焙
咖啡豆的香气。结果发现,这种气味激活了小白鼠大脑中 17 种
不同的基因,其中 13 中产生的蛋白质可以保护神经细胞免受压
力的伤害。这项实验尚未在人类身上进行(在这项研究中,需解
剖小白鼠的大脑),但是众所周知,咖啡因可以抵消腺苷的作用,
而腺苷是一种促进睡眠的激素。
你也可以自己进行非科学研究,不用再花 4 美元去买拿铁咖
啡了,你只需走到柜台旁,深深吸气,光是咖啡的香气就足以开
启你元气满满的一天哦。
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24 大脑的一天:掌控你的生命节律
们的手指何时会碰到并抓住咖啡杯,它还会指引手指将杯
子端向嘴唇。
科学家们正试图弄清触觉是如何在分子层面工作的。
触觉所涉及的神经末梢极其微小,而且为数众多。触觉感
受器像网络一样遍布我们全身,数量有 600 万 ~1000 万之
多。有关这些信息收集者的确切位置尚无太多信息,因此
要了解触觉可能会很棘手。
触觉感受器在我们身体上分布极其不均,内脏器官上
很少。当大脑表面被触摸时,我们也毫无感觉。但是皮肤
(人体最大的器官),特别是口腔周围和性感带,触觉感受
器数量众多。嘴唇可比粗糙的脚底要敏感好多倍呢。
当然,你肯定对此早有了解。事实上,我们都是在吃
过苦头后,才知道身体的哪个部位更敏感。
不同的触觉
触觉会给你的世界带来快乐或痛苦,对保护身体免受
伤害也至关重要。那些丧失触觉的人,包括感觉不到疼痛
的人,会无法避免伤害。这就是为什么有些麻风病和糖尿
病患者,由于丧失了感知疼痛的神经,最终会因为四肢严
重受损,必须截肢。
身体表面感受到的信号,如发痒、剧痛、钝痛、灼痛、
呵痒、抚慰、冷热等,会进入脑岛和前扣带回皮质。身体
内部的感觉,如当你终于喝到早晨第一杯热乎乎的咖啡时,
那种令人振奋的感觉,被映射在你的脑岛中。
研究人员对主动触觉和被动触觉进行了区分。被动触
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25第 1 章 早上 5 点 从睡梦中醒来
觉是指人体接受到外界的感觉,如太阳照在脸上、风拂过
头发、早上淋浴的温暖、妈妈的爱抚等。主动触觉是指我
们用手、脚或嘴来主动探索周围环境,如喝一口咖啡、光
脚走在潮湿的草地上、咬一口成熟的芒果。主动触觉有利
于大脑对周围物体形成全面的了解。主动触觉和被动触觉
对早期大脑发育都至关重要。通过手、脚、嘴积极探索周
围环境,可以促进许多动物幼年时期的生长发育。
大脑更喜欢“自动驾驶模式”
你起床开始每天早上习惯性的行为时,可能不会考虑太多,
也不需要考虑太多。许多脑区会潜意识地引导这些行为,这也是
大脑喜欢的方式。
对于需要练习的工作,我们会有意识地去学习,比如正确地
刷牙、用牙线清洁牙齿、弹钢琴或骑自行车等。此时,大脑必须
集中注意力。但是一旦你掌握了它们,大脑便会将其转移到一个
较低的意识层面,这样你就无须思考你在做什么。事实上,如果
你太过于关注细节,只会把一切搞砸。
大脑喜欢这种自动状态,并且不断地尝试“自动驾驶模式”。
它试图从意识中移除思维过程,这样就能更快速、更高效地完成
工作,并且代谢成本也更低。
意识是缓慢的、容易出错且代价较高的。它会引起化学反应
和突触连接的变化,而这需要消耗大量的氧气和葡萄糖。换言之,
意识需要更多的能量。但随着练习和熟练掌握,这些活动所涉及
的神经网络会逐渐缩小,并被转移到无意识区域,如运动皮质、
小脑和基底神经节。
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26 大脑的一天:掌控你的生命节律
被动触觉很重要,在许多文化中,治疗性按摩是常规
医疗保健的一部分。许多研究人员认为,孩子早期的肌肤
接触会影响其日后的智力水平、社交能力和情感发育。在
实验室中,幼鼠一旦与母鼠分离,生长激素的分泌会立刻
减少。
婴儿如果太久没有肌肤接触,如许多孤儿院的孩子,
在很多方面就会无法正常发育。研究表明,在孤儿院度过
人生头两年的儿童,可能后期会分泌较少的催产素,这是
一种能增进情感、关爱和信任的激素。有证据表明,对早
产儿的全身按摩疗法可以降低应激激素水平,并促进体重
增加和生长发育。
(译者:顾艳艳)
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早上 6 点,你的脑子差不多清醒了。但是,到底是
“谁”醒来了?什么是“意识”?清醒的过程中,仿佛我们
的意识离开了身体,然后又回来了。如果是这样,那“意
识”之前去了哪里?
“意识”是神经科学的一大未解之谜。我们对意识都
有体会,但到底什么是“意识”?它处于大脑的什么位置?
这些问题太富于挑战,在很长一段时间内只有哲学家才能
回答。但随着新的影像技术的出现,研究人员正逐渐解开
这个谜题。
意识涉及很多方面。不同于哲学意义上的意识,科学
家们认为意识可以分为不同的层次和水平,从意识到无意
识是一个连续体。一端是警觉状态,即科学(和我们)所
认为的清醒和感知,另一端则是深度睡眠和昏迷。
神经网络贯穿整个大脑。但研究人员认为,到目前为
止,我们只能有意识地了解发生在大脑皮质的部分活动信
息。特殊影像技术显示,我们只能有意识地感知大脑皮质
意识清醒了
第 2 章
早上6点
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28 大脑的一天:掌控你的生命节律
联合区所处理的信息。
意识在哪里?
大脑皮质联合区负责对身体的意识感知和认同,如行
动计划、空间认知、方位、想象力。该区域与边缘系统(情
感记忆中心)的杏仁核和海马体(认知记忆的组织者)密
切相关。
你醒来开始为今天做计划时,前额皮质便开始工作了。
它是人的意识中心,负责有意识地制订计划、解决问题、
处理想法。它与眶额皮质合作,后者关注目标及行为后果。
有些研究人员认为它是道德、伦理和良知的家园。
发达的大脑,高超的骗术
我们人类都属于“智人”,拥有庞大的大脑,我们的近亲猴
子和猿也是如此。通常,随着体型和代谢需求的增加,物种的脑
容量会增大。根据这个说法,人类、猴子和猿的大脑体积与两倍
于其体型的动物不相上下,这主要得益于新皮质(大脑皮质的一
部分)的大量发育。
大脑体积和行为之间具有有趣的相关性。2004 年的一项研究
表明,在灵长类动物中,随着大脑新皮质的增大,欺骗行为也随
之增多。也就是说,大脑最发达的物种成员之间最容易互相欺骗,
也会欺骗敌人或捕食者。当然,就体型与大脑体积的关系而言,
人类大脑的体积远超过了其他所有动物。
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29第 2 章 早上 6 点 意识清醒了
大脑皮质联合区的颞叶,与枕叶相邻,可以帮助你识
别场景、物品和面孔,比如你的卧室、闹钟和睡在你旁边
的面孔。同时它也处理声音、旋律和语言,比如时钟收音
机上的早间新闻。在颞叶上还发现了被称为“韦尼克区”
(Wernicke’s area)的语言中心,它位于大多数人的大脑左
半球,能记录单词和简单句子的意思。
情绪、记忆与意识
第一个孩子出生时的喜悦、“9·11”恐怖袭击事件的
可怕、车祸濒死的体验……你的情绪让这些事情栩栩如生,
在脑海里挥之不去。
情绪、记忆和意识不可分割地交织在一起,以下研究
告诉我们它们的相互联系。
杏仁核是边缘系统的一部分,能产生、识别和调节情
绪。情绪作为神经生物学家所称的潜意识的行为,是记忆
与边缘系统共同作用的结果。
杏仁核产生并处理无意识的情绪状态和体验。它主要
负责识别来自周围环境的危险或可能造成身体伤害的信息,
并通知你做出“战逃反应”。有些研究人员认为杏仁核还参
与了与恐惧无关的情绪,比如好奇心、行动意愿等。
欲望、满意、满足等情绪与伏隔核和腹侧被盖区(大
脑中的“奖赏回路”)密切相关。当检测到积极或令人向往
的情况时,它们与神经递质多巴胺和其他强大的化学物质
共同作用,来提醒大脑皮质和其他脑区。
记忆内容对于意识至关重要,它决定了哪些经历是危
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30 大脑的一天:掌控你的生命节律
险或令人期待的。大脑研究人员称有意识的记忆为陈述记
忆。科学家把陈述记忆分为两种。语义记忆是无特定背景
下个体对周围世界中一切事物的认识,如乘法表,与具体
的人、地点或时间无直接关系。情景记忆则是对个人亲身
经历的记忆,其核心是自传式记忆,是自我和自我觉知的
基础。目前的理论认为,海马体负责情景记忆,其周围皮
质控制语义记忆。
扣带回皮质位于负责情绪的边缘系统和掌管思维的大
脑皮质之间,它控制警觉性,并与许多复杂的内脏和躯体
活动及痛反应有关。此外,扣带回皮质与额叶紧密合作,
来识别和纠正错误,这对记忆和生存至关重要。
神经元之间的连接网络
关于意识是如何工作的,学界尚未达成共识。有些研
究人员认为这是大量神经元共同努力的结果,但他们尚不
清楚,来自不同脑区的神经元是如何聚集在一起,并协作
形成意识的。也有研究人员认为,特定的意识知觉对应于
特定的神经元群或脑区,或者意识是一个过程,而非发生
在大脑中某个位置。
但是他们都一致认为,意识的发展有赖于大脑皮质神
经元之间的连接网络。大脑皮质上的神经元之间的连接数
量众多,远远超过与其他脑区的神经元的连接数量。这可
能意味着大脑思维时更多的是在自言自语,而非与控制感
觉输入和运动的脑区进行对话。
研究人员认为,某些意识状态是通过大脑皮质的神经
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31第 2 章 早上 6 点 意识清醒了
连接网络在瞬间完成的。在短时间内,大脑皮质的数十亿
神经元之间的突触连接可以突然加强或减弱,让来自神经
网络特定区域的神经细胞暂时共享信息。这是一种短暂的
团队合作,类似于一个社区里的居民为了建谷仓而暂时聚
集在一起劳动。
“小灰细胞”和白质:大脑里的髓磷脂
意识最有可能存在于大脑灰细胞,这会让我们想起阿
加莎·克里斯蒂(Agatha Christie)对笔下主人公赫拉克
里·波洛(Hercule Poirot)的智能的爱称“小灰细胞”。灰
细胞是大脑负责思维的神经元,但这些灰细胞能否正常工
作,大脑中的白质起着举足轻重的作用。
神经系统发育方面的专家 R. 道格拉斯·费尔兹(R.
Douglas Fields)认为,灰细胞构成了大脑皮质中排列密集
的灰质。灰质是大脑半球的表面,负责思考、计算和决策。
但这一层薄薄的灰质下面才是大脑的基石——白质,它几
乎占据了人类大脑的一半,远高于其他动物。
长期以来,科学家们认为,多数情况下白质是被动的,
只起到绝缘神经元的长臂——轴突的作用。但现在他们认
为,在掌握心智和社交方面,白质的作用可能和灰质同样
重要,并有助于解释为什么上了年纪再学新东西有难度。
白质由数量众多的神经纤维组成,在中枢部,由神经
元的轴突或长树突集聚而成。大脑剖面中的白质组织是大
量叫作髓磷脂的白色脂肪物质。髓磷脂对于神经元传递神
经信号至关重要,尤其是能促使神经冲动在负责思维、感
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32 大脑的一天:掌控你的生命节律
觉和运动的脑区快速传递。
研究表明,白质的数量与智商直接相关——白质越多,
智商越高。最新研究还表明,有不同心理体验的人,白质
数量会有所不同。那些曾被极度忽视的孩子,胼胝体(连
接大脑两半球新皮质的联合纤维束)的髓磷脂含量比普通
孩子要少 17%。
髓磷脂在我们出生时仅部分形成,一直到 20 来岁,它
在大脑的不同区域才逐渐完成发育,从后脑逐渐遍布至
前脑。
“对于需要长时间练习和重复的学习活动,以及需要大
量整合大脑皮质相距较远的不同区域的学习活动,白质起
到了关键作用,”费尔兹说,“比起祖父母,儿童的大脑还
在大量形成髓磷脂,因而学习新技能就要容易得多。”
这或许可以解释为什么会有最佳学习期。不同年龄的
乐器演奏者的脑成像显示,那些从小(即尚处于髓磷脂形
成早期)开始演奏乐器的人,髓磷脂遍布整个大脑。而那
些成年后才开始演奏乐器的人,只有前脑的白质比小时候
有所增加,该部分的髓磷脂尚在形成中。这也可以部分解
释髓磷脂的形成时间和发育程度是如何影响自控力(特别
青少年的自控力)和某些精神疾病的。相较于正常人,患
有精神分裂症、注意缺陷多动障碍、双向情感障碍、自闭
症的患者,甚至病理性说谎者的大脑中白质更少。
髓磷脂缺陷或缺失可导致多种疾病,包括多发性硬化
和大脑性瘫痪。有证据表明,髓磷脂生成过程中的问题还
会导致其他问题。比如,诵读困难是大脑一块负责数据处
理的区域发生异常引起的。脑成像显示,这些区域中的白
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33第 2 章 早上 6 点 意识清醒了
质数量减少,这可能引发了异常。白质异常反映出髓磷脂
发育过程中的缺陷,以及影响白质连接的神经元发育异常。
另外,髓磷脂在大脑中会被定期分解与生成,但在中
年(约 45 岁)以后,再生过程开始减缓。随着年龄增长,
我们都会逐渐失去部分髓磷脂。当髓磷脂减少时,运动员
会逐渐失去其优势;遇到闯红灯的汽车时,我们的反应会
变慢;我们会发现学习网球或下棋变得更难了。
一项关于运动反射反应时间和髓磷脂的研究结果表明:
反射速度在 39 岁时达到峰值,这也与髓磷脂的减少有关。
为什么大脑的外表面有褶皱?
早在 19 世纪,一些科学家就认为,大脑的表面形态与其功
能有关。随着脑科学的发展,这种想法现在看来似乎颇为幼稚。
但现代技术显示,这些科学家至少在一定程度上是正确的,毕竟
大脑的表面形状与某些功能是相关的。
众所周知,思维和所有其他形式的意识经验都发生在大脑皮
质,即大脑的最外层,这也是其如此复杂的原因所在。在进化过
程中,随着人类大脑变大,我们需要比头骨更大的空间来容纳大
脑。褶皱可以在不增大头部大小的情况下,增加大脑的表面区域。
实际上,大脑皮质组织的面积,大约是颅骨内表面的 3 倍大。
这种褶皱结构绝非随意形成。如同撑开的皮筋,神经纤维束
处于拉紧状态。大脑中紧密相连的区域彼此拉近,在它们之间产
生凸起,形成隆起的“山脊”(即回);而连接较弱的区域彼此分
开,形成大脑皮质上低洼的“山谷”(即沟)。脑组织的伸缩也会
影响大脑皮质的构造和单个细胞的形状。
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34 大脑的一天:掌控你的生命节律
此外,包括记忆在内的其他大脑功能也会受其影响。阿尔
茨海默病等与年龄相关的疾病可能也与髓磷脂的缺失有关。
正如费尔兹所言,中年之后你仍然可以学习新技能,
但根据我们现在所知,你不可能成为世界顶级的钢琴、象
棋或网球选手。
心脏病发作和卒中的尖峰时刻
早上醒来可是件有风险的事儿。调查显示,卒中和
心脏病发作的高峰期在早上 6 点到正午之间。没人知道确
切原因,但可能是由神经递质及与清醒和压力有关的激素
(如肾上腺素、血管升压素、皮质醇)所导致的。也可能与
有些人在工作日醒来时,一想到工作便压力山大有关。
此时此刻,血压上升最快,皮质醇在体内的含量达到
睡眠时的 10~20 倍。它能让你迅速清醒,快速行动,使你
体温升高,心跳加速,血压很快达到峰值。
皮质醇水平偏高时,可能会对你的大脑和心脏造成伤
害,尤其是当你血压高,且血管弹力不够,或者动脉里有
斑块堆积时。皮质醇的突然增加,可能会对本已脆弱的心
脏造成压力,或使血块松动。你起床之后,皮质醇含量会
逐渐降低,血管收缩剂去甲肾上腺素便会帮助机体处于警
觉状态。
(译者:顾艳艳)
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一大早就生气了?大清早,愤怒、冲突及偏执的想法
就出现在了我们的大脑。这是一个比较“艰难”的时刻,
多数人都状态不佳,尤其对于生活在同一屋檐下着急出门
的父母、伴侣、孩子或者室友。
谁送孩子们去上学?谁喝最后一杯牛奶?谁该去洗碗?
这些都可能成为导火索。矛盾会快速升温,你可能会做出
后果严重的行为。你的血压升高,你可能摔门、摔盘子,
或者冲出家门避免事态升级。
事实上,大脑控制着你的情绪,你只是暂时不理智了。
当然,生气可能是有原因的,但是大脑杏仁核已准备
做出反应。生气与杏仁核有关,它是大脑中一个杏仁形状
的区域,负责控制人的情绪,是警惕、恐惧、攻击等基本
情绪的产生地。
清晨一系列感官印象涌入负责感觉接收和分类的丘脑
时,杏仁核就要工作了。一觉察到威胁,比如厨房里一句
俏皮话,它就会马上促使下丘脑引发一系列神经化学反应。
第 3 章
早上7点
一大早的情绪
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36 大脑的一天:掌控你的生命节律
它让肾上腺分泌皮质醇和去甲肾上腺素等化学物质,使身
体处于高度警觉状态,增加压力、郁闷及愤怒感。
所有这些原始的情绪都有“刹车系统”。神经递质血清
素能调节情绪平衡并保持良好心情,前额皮质的腹侧区是
控制冲动行为的关键区域,能帮我们抑制愤怒之类的情绪。
但是,前额皮质有时不太负责,尤其在大清早,它受
到杏仁核的抑制。这也难怪,从杏仁核到大脑皮质的神经
连接要比反方向的神经连接多得多。研究表明,有攻击性
的人前额叶通常不太活跃。
理智与血清素
不吃早饭你更容易发脾气。妈妈唠叨一句:“该吃早饭
了”,你就会发脾气。她可能认为不吃早饭会引发低血糖,
其实更科学的解释是引发低血清素。
血清素是由色氨酸等营养物质参与合成的,而色氨酸
只能从饮食中摄取。所以,我们没吃东西时,比如在清晨,
血清素水平就会下降,人也变得烦躁。
科学家早已知悉血清素对情绪调节的重要作用。有些
抗抑郁药(如百忧解)所影响的关键神经递质就是血清素。
这类抗抑郁药也被称为选择性 5-羟色胺再摄取抑制药,是
通过增加大脑中的血清素含量来保持情绪稳定的。
多项研究表明,男性(特别是罪犯)的低血清素水平
与冲动和暴力行为有关系。当然,这种联系也可能与睾酮
有关,因为研究并未在女性身上发现暴力和低血清素水平
的联系。
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37第 3 章 早上 7 点 一大早的情绪
血清素在情绪调节中的作用尚不明确,但它似乎与攻
击性、愤怒及大脑控制愤怒的能力有关。当血清素水平低
时,触及敏感话题,我们就不太能够控制自己的反应。低
血清素水平与强迫症、焦虑、抑郁及其他感觉不好的许多
症状有关。
血清素也影响到我们对公平的认知。在一项研究中,
科学家暂时降低了一组志愿者的血清素水平,并让他们
参加“最后通牒博弈”——一种基于不公平资源分配的游
戏。血清素水平正常的志愿者也参与其中。研究发现,那
些血清素水平较低的人更容易在提议中感到不公平,并拒
绝不公平的分配方式,以剥夺另一参与者的筹码。此项研
究的负责人——剑桥大学心理学家莫利·克罗基特(Molly
Crockett)和同事认为这项研究显示了血清素水平和攻击性
行为之间的直接关系。
安抚暴躁的清晨野兽
一旦发火,你就很难控制自己。但你可以通过以下措施,防
止刺激杏仁核:
1. 提前做好计划以减少仓促决定和冲突,如在前一天晚上准
备好衣服、午餐、报纸、公交卡和零钱等。
2. 设置好闹钟早起一点,以避免时间紧张。
3. 吃好早餐以提高血清素水平。
4. 进行几分钟的拉伸、太极或瑜伽、深呼吸、10 分钟的冥想
等。这些都能有效地避免愤怒,而且冥想还会舒缓清晨的压力。
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38 大脑的一天:掌控你的生命节律
血清素的合成依赖于色氨酸,而色氨酸只能从饮食中
摄取。其最好的食物来源包括热巧克力、燕麦、香蕉,富
含蛋白质的食物如牛奶、酸奶和鸡蛋。嗯?这不就是早
餐吗?
冥想有助于控制情绪吗?
好多人以清晨冥想来开启一天的生活。他们发现,这
有益于大脑。冥想可以直接作用于大脑,使它放下戒备、
恢复平和、洞悉敏锐,让我们一整天都能平静明晰、有条
不紊。
影像学研究表明,长期的冥想可以改变大脑构造、增
厚皮质、改变脑波类型和节奏、磨炼专注力。同时,冥想
还可以减少焦虑、降低血压、舒缓压力。
冥想有古老的历史,能使人内心平静,专注于某一事
物、想法、感觉或无所关注,从纷繁杂乱的思想和情绪中
得以解脱。
研究表明,冥想可以帮助大脑驱散愤怒及其他负面情
绪。威斯康星大学麦迪逊分校的理查德·戴维森(Richard
Davidson)便是一位冥想者。他一直在研究藏传佛教僧侣
及其他长期冥想者的大脑,观察冥想时大脑内发生了什么。
藏传佛教僧侣每天冥想很长时间,以期把自己从情感,
尤其是消极情感中解脱,并培养对世间万物的仁爱之情。
这些终生冥想者们说,尽管他们中的许多人面临身心上的
极大挑战,但他们的焦虑、烦恼和悲伤比不冥想的人要少
得多。
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39第 3 章 早上 7 点 一大早的情绪
戴维森的同事们对 8 名冥想的僧侣进行了脑成像检
测,结果发现他们大脑内的伽马波明显更多。这种波频率
从 25~42 赫[兹]不等,在意识增强时出现。它们是由新
皮质中活跃的神经元产生的,与意识和知觉相关。僧侣冥
想时伽马波水平是静息状态下的 2~3 倍,高于以往任何科
学文献的报道(病理状况除外)。这种影响在额叶上负责情
绪调节的两个区域中尤为明显。对照组的 8 名刚刚接受了
冥想训练的志愿者也接受了脑成像检测,结果显示他们大
脑中伽马波增加很少。戴维森认为,这是僧侣们拥有强大
情感控制能力的神经学依据。
在另一项不涉及冥想者的研究中,研究人员展示给志
愿者令人不安的图像,并观察其大脑活动。他们注意到那
些使用策略使自己在精神上游离的人应对得更好,并且其
前额皮质更活跃。当额叶神经元活跃时,边缘系统,尤其
是杏仁核的神经元便安静下来。
冥想与大脑
冥想通常不被视为宗教行为,但它与某些宗教祈祷类
似,如念经、唱圣歌、专注于人神合一等。与冥想相比,
对祈祷时的大脑研究相对较少,但对修女祈祷时大脑的研
究发现了与僧侣冥想时类似的脑部活动。
对神的信仰从何而来?大脑天生就有灵性吗?由于精
神上的探索及神秘体验由来已久,且几乎存在于所有文化,
科学家们试图研究是否大脑中某个部位负责创造神的概念
或与神交流,这一新的研究领域被命名为神经神学或精神
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40 大脑的一天:掌控你的生命节律
神经科学。
利用现代神经科学的研究手段,科学家们试图发现在
祈祷或冥想时,大脑中发生了什么。有些科学家认为,神
秘体验发生在大脑的特定区域——颞叶。但也有科学家认
为还有更广泛的生物学基础。
到目前为止,科学家们仍未达成定论。借助于影像技
术,研究人员在人们祈祷、冥想或神秘体验时观察其大脑,
可以发现某些大脑活动。但大脑活动发生的区域和强度因
人而异,也因从事的活动而异。
神秘主义者所描述的神秘体验各不相同,很难说清,
可能是传统宗教意义上的,也可能是对宇宙或自然的敬畏
之情。
佛教冥想者们达到心神合一时,其脑成像显示,负责
感觉的顶叶活动骤减,而参与计划与专注的右侧前额皮质
活动增多。对数百名佛教冥想者大脑的另一项研究,发现
了类似的现象,但是活动增多的是左侧前额皮质。此外,
最有经验的冥想者,大脑活动最少。
对祈祷中的方济会修女的脑成像检测,也发现了类似
的脑部活动。对正感受到神秘体验,喃喃自语跟上帝交流
的修女们进行脑成像检测的结果显示,其前额叶的活动有
所减少。还有一项研究,让修女们回忆与上帝交流的经历,
结果显示:与社交情感相关的脑岛和与恋爱有关的尾状核
活跃程度较高。
修女们的宗教体验需要多个脑区的参与。“大脑颞叶上
没有某个具体负责的部位,”此研究的负责人马里奥·博勒
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41第 3 章 早上 7 点 一大早的情绪
加徳(Mario Beauregard)说,“是遍布全脑的神经网络共
同作用的结果。”
研究人员认为,冥想有积极的效果。最近的研究表
明冥想可以提升专注力。威斯康星大学麦迪逊分校的戴维
森及其同事,曾让 17 位接受了 3 个月冥想集中训练的人
和 23 位冥想新手完成一项专注力任务。他们必须连续挑
选出嵌入在一系列字母中的两个英文数字。和大多数人一
样,新手们挑不出第二个数字,因为他们仍专注于第一个,
这种现象被称为注意瞬脱。相比之下,所有受过集中训练
的冥想者都选出了那两个数字。这表明冥想练习能提高专
注力。
哈佛大学神经科学家萨拉·拉扎尔(Sara Lazar)及同
事的初步研究显示,冥想甚至可以延缓大脑衰老。2005 年
发表在《神经科学杂志》上的一篇论文指出,与 15 位不冥
想的人相比,20 位资深冥想者大脑的特定区域更厚。冥想
者的前额皮质和右前脑岛,比不冥想者厚 0.1~0.2 毫米。最
年长的冥想者的厚度增加最多,这与通常的衰老过程是相
反的。
不同的神秘体验可能来自大脑的不同区域。有人认为
某些神秘体验不过是大脑中的灵光一现,或是癫痫发作。
颞叶癫痫患者往往有更多的神秘体验。颞叶处轻微的电磁
刺激也可以使一部分人产生宗教上的幸福感。
无论源头是什么,无论它发生在哪里,祈祷和冥想都
能让我们更快乐、更健康。这也激励着研究人员去寻找方
法,让更多的人体验到这种愉悦。
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42 大脑的一天:掌控你的生命节律
冥想与同情
祈祷和冥想还可以帮助大脑学会同情。一项对长期冥
想者的研究表明,经常专注于仁爱,会影响大脑中负责同
情的区域,人们可以通过训练来培养同情心。
安托万·卢茨(Antoine Lutz)和他的同事们,包括戴
维森,对 16 名资深冥想者(包括一些藏传佛教僧侣)和
16 名冥想新手的大脑进行了 fMRI 扫描。他们分别测量
了两组人在两种情况下的大脑血流量:一种是在不冥想状
态下;另一种是在冥想过程中听到女人的尖叫或婴儿的笑
声时。
这些资深冥想者一听到女人的尖叫,脑岛便立刻被激
活。并且,听到女性的尖叫或婴儿的笑声时,资深冥想者
的某些脑区,如右侧颞顶联合区(负责理解别人的情绪),
比冥想新手更活跃。
该研究并未证明同情心是可以习得的,但它提供了这
种可能性,并对抑郁症之类疾病的治疗有所帮助。同情心
也可以帮助我们更好地避免国内外的冲突。
(译者:顾艳艳)
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你早上离开家,到一个去过的地方时,可能不会想该
走哪条路。一定程度上,这归功于大脑对地标的记忆。海
马体是位于大脑深处的一对微小的海马状结构,可以帮助
创造新的记忆,在空间上标记我们的行动,在时间上标注
我们的经历。但是,也有一种专门的神经元,负责在心象
地图上标记你曾去过的地点。
研究人员认为,我们在大脑中绘制了所处环境的心象
地图。当我们处于特定位置时,海马体中的某些细胞(即
位置细胞)会放电,从而在心象地图上标注我们的经历及
发生的地点。
在对小白鼠进行的实验中,研究人员还发现了网格细
胞,位于大脑的内嗅皮质,比位置细胞更具有特异性。研
究人员让小白鼠在一个大的区域自由活动,研究其大脑活
动。结果发现小白鼠大脑中有一种专门的神经元,可以在
周围环境的心象地图上投射出三角形构成的网格图,当小
白鼠移动到网格的特定位置时,网格细胞会放电,来记录
你找到路了吗?
第 4 章
早上8点
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44 大脑的一天:掌控你的生命节律
它们的位置和路线。
这一惊人的发现仍有待进一步证实,到目前为止,只
对小白鼠大脑中的网格细胞进行了研究。但是众所周知,
多数哺乳动物的导航系统是相同的。这也可以解释我们如
何在心象地图上不断更新自己的位置,并在时间和空间上
将其与我们的个人经历联系起来。也有研究人员认为,网
格细胞中的空间数据,有助于海马体创造情境,来形成和
储存自传式记忆。
仅仅是对地标的简单记忆,就能很好地解释我们是如
何找到路径的。通过对简单的地标记忆以及查阅地图的研
究,我们发现某些雄性哺乳动物和雌性哺乳动物的大脑有
不同的认路系统。
男人不爱问路吗?
通过估算距离和方位可以找到一个新的地方,这一方
法被称为航位推算法。男人比女人更擅长这一方法。但在
记路标和看指示牌方面,女性可能更擅长。
大脑顶叶皮质的部分区域参与空间知觉,男性的这个
脑区比女性要大。然而脑成像显示,女性的海马体要大于
男性。海马体参与记忆储存、空间知觉和心象地图绘制。
这些差异或许可以解释为什么男性和女性在寻找路径
时使用不同的技巧,却无法解释为什么男性即使迷路了也
拒绝问路。难道是路标指路对习惯了航位推算法的男性没
有帮助吗?
从事学习和记忆研究的神经科学家拉里·卡希尔
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45第 4 章 早上 8 点 你找到路了吗?
(Larry Cahill)指出,对小白鼠的实验显示了同样的结果。
雄性小白鼠更倾向于使用方向和位置信息在迷宫中找路,
而雌性小白鼠则更倾向于通过地标来找路。
然而,卡希尔也指出,研究人员尚未证明,雄性小白
鼠问路的可能性比雌性小。
似曾相识的感觉可以用网格细胞来解释吗?
“这个问题问得好。因为网格细胞参与处理周围环境的空间信
息,它所处的脑区从属于一个负责熟悉感的大型记忆系统”,挪威
科技大学神经科学家爱德华·I. 莫索尔(Edvard I. Moser)说。然
而,莫索尔(其团队发现了网格细胞)认为,当我们对一个陌生
的场所感到似曾相识时,位置细胞可能发挥了更大的作用。
大脑负责记录周围环境的不同地点,例如餐桌旁或冰箱前。
海马体中的位置细胞负责环境中的特定位置,当你经过该位置时,
它们便会放电。
同时,大脑还会注意到不同的地点之间的联系。例如,餐桌
位于冰箱右侧 1 米处。网格细胞在特定的位置发生规律性重复放
电。它们位于大脑的内嗅皮质,该区域负责将信息处理后发送给
海马体。网格细胞的几何排布——不仅细胞间彼此相关,且与外
界环境相关——最终帮我们形成了某一特定环境的心象地图。
位置细胞几乎对每次经历都有一种独特的放电模式。因此很
可能是海马体,而非内嗅皮质,决定了某一地点是第一次来还是
故地重游。
简而言之,当你身处一个新地方却感觉似曾相识时,很可能
是该地点所触发的位置细胞放电模式,与你之前到过的地方类似。
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46 大脑的一天:掌控你的生命节律
如何找到丢失的钥匙
又找不到钥匙了?你的另一半,或是你的孩子们,可
能会嘲笑你:你总是丢钥匙,找钥匙,即使钥匙就在眼前。
你可能总是忘记把东西放在哪里,但是大脑似乎有一
个系统用来记忆和视觉定位该物品。研究人员称之为“基
于特征的注意”。本质上这是调整你的视觉处理系统,让
它注意特定的颜色、形状或动作,从而形成一种场景意识。
换句话说,就是留意某一样式。这一机制可以帮你找到丢
失的物品。
为了观察该机制的运作过程,加州大学欧文分校的认
知科学家约翰·塞伦切什(John Serences)和索尔克生物
研究所的神经生物学家杰弗里·博因顿(Jeoffrey Boynton)
进行了一项研究。他们让 10 位志愿者在接受大脑 fMRI 扫
描时,接受一项视觉注意任务。在测试过程中,志愿者面
对一个屏幕,屏幕的下半部分是空白的,而上半部分显示
的是一簇簇移动的圆点。
从先前的关于空间注意的研究中,神经科学家们了解
到,视皮质中不同的神经元,负责处理视野中的不同部位。
当注意力集中在某场景的上半部分时,某些神经元会放电,
当注意力转移到该场景的下半部分时,另一些不同的神经
元会被激活。他们惊讶地发现,负责视野下半部分的神经
元会重复负责视野上半部分的神经元的活动模式。这一结
果说明,当你有意识地在视野的某一部分寻找某一特定的
形状或颜色时,比如丢失的钥匙,你可能在潜意识中提醒
![Page 47: 每天,大脑指挥我们度过平凡或非凡的一天——从醒 file大脑的情感中心杏仁核发挥作用;杏仁核与其他神经环路 有广泛连接。 最令人兴奋的发现是你的大脑神经元是用进废退的,](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040123/5e20971e3238f913d843ec95/html5/thumbnails/47.jpg)
47第 4 章 早上 8 点 你找到路了吗?
整个视觉系统来留意神经元的某个活动模式,以便进行更
有效的搜索。
所以,你一定要记得把钥匙放在一个你能看到的地方。
(译者:顾艳艳)
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48 大脑的一天:掌控你的生命节律
第二部分
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49第 4 章 早上 8 点 你找到路了吗?
上午 9点至正午
外面的世界
很精彩
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一大早,你离开家门,走在路上。咦,街对面有一个
熟悉的面孔,你一下子就认出来了,原来是你邻居。你满
脸微笑地看着那个推婴儿车的妈妈,好可爱的宝宝呀!这
时,一个衣衫褴褛的陌生人从你前面走过,你顿时皱起眉
头。到了单位,你马上察觉出上司今天心情是好是坏。
这是社会认知的一个方面,是我们人类一项惊人的技
能。尽管所有人的脸看起来都差不多,然而,我们可以在
1 微秒之内从人群中找到熟悉的面孔,并知道对方是否是
朋友,以及心情如何。
你知道认识谁,不认识谁,知道这些人的想法和感受。
那么,大脑是如何做到这一点的呢?
大脑如何辨认面孔呢?
我们到底是如何识别我们以前见过或认识的人呢?神
经学家们也还不太清楚。但有些专家称,他们知道大脑的
路遇他人
第 5 章上午9点
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51第 5 章 上午 9 点 路遇他人
哪一部分在发挥辨认作用。他们认为,在大脑的视觉处理
中心有一个专门的人脸识别中心,叫作梭状回面孔区,这
是一个位于梭状回的豌豆大小的区域,在颞叶与枕叶的相
交处,呈纺锤形。
梭状回的功能是处理颜色信息、识别单词和数字以及
辨别人脸、身体和其他物体。而梭状回面孔区的作用就是
专门识别人脸。通过 fMRI 扫描发现,当识别到人脸时,大
脑这个区域就活跃起来。
我们并非生来就具备这种能力:fMRI 扫描显示,成人
的梭状回面孔区比儿童的大,它会随着儿童年龄的增长而
增长,从而使儿童对人脸的记忆力逐步提高。非常小的婴
儿能认识妈妈,但可能不认识其他人。所以,当你换了不
同的发型、发色或在一个意想不到的情景出现时,那些平
时看见你很高兴的孩子,可能会吓得尖叫起来。研究还表
明,我们更善于识别自己种族的人的面孔,而且衰老、疾
病和心理疾病会影响梭状回面孔区(参见“你是我妈妈
吗?”)。精神分裂症和自闭症患者的大脑中梭状回激活程
度较低(参见 “自闭症患者的镜像神经元”部分)。
对于梭状回面孔区的人脸辨认功能,科学家们的看法
并非完全一致。有人说梭状回面孔区中的神经元和其他大
脑神经元一样,用来区分物体,只是基于观察人脸的经验,
梭状回面孔区中的神经元能更好地识别面部细节。也有一
些视觉专家对大脑中专门人脸识别中心的存在提出质疑,
他们认为,观察人类面孔的过程会训练大脑中的物体识别
区域,从而能够识别特殊的事物。
目前最普遍的看法是,面部识别同所有其他大脑功能
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52 大脑的一天:掌控你的生命节律
一样,都是许多脑区相互合作、相互协调的结果。
看脸识人
很多时候,不需要任何语言,仅仅看一个人的脸就可
以做出正确判断。比如上班的时候,你毫不费力就可以觉
察出一个同事真的对你很生气;早上在公交车上,你看得
出坐在对面的那个女人很伤心。
我们可以不假思索地做出这样的判断,无论是在美国
的托皮卡还是西非的廷巴克图。无论我们属于哪种文化、
哪个种族,人类的表情似乎是一致的。加州大学旧金山分
校的心理学名誉教授保罗·埃克曼(Paul Ekman)花了 40
年时间研究人类的面部表情。他记录了 1 万多种面部肌肉
运动的组合以及它们的含义。埃克曼的研究使他(以及其
他人)相信,面部表情具有生物学上的起源,而文化对它
没有什么大的影响。换句话说,世界各地的人们面部表情
都是相似的,不管在哪里,我们都能读得懂。
这是多好的一件事啊!很多时候,人类的生存依赖于
能读懂他人的面孔,并判断出对方是朋友还是敌人。比如,
一个衣衫褴褛的人向你走来,视觉信号先到达大脑视觉神
经和枕叶,然后到其他区域,如警觉性很高的杏仁核和前
脑,进行有意识地思考和做出决定。杏仁核瞬间就做出判
断,此人是朋友还是敌人。然后大脑会核实情况,你会意
识到这是一个本地的工人,而不是一个疯狂的杀手。
几十年来,心理学家一直在研究社会认知,但是关于
大脑是如何进行社会认知的,直到最近才通过大脑成像和
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53第 5 章 上午 9 点 路遇他人
其他技术得以了解。研究发现,大脑需要一番努力才能克
服偏见和情绪反应。例如,我们对美的事物反应更积极,
尤其是天真可爱的女人,还有就是同一种族的人。如果一
个陌生人既没有吸引力,又来自不同的种族,而且很生气,
你的杏仁核就会处于警戒状态。事实上,研究表明,大脑
对愤怒的面孔的反应比对蛇的反应更强烈。
女性在社会认知方面比男性更擅长。这是因为女人对
脸的记忆比男人好。瑞典心理学家发现,在记住面孔方面,
女性比男性更胜一筹,尤其是对女性面孔的记忆。原因之
一可能是女性更擅长情景记忆,一种基于个人经历的长期
记忆。另有研究表明,女性对言语信息也有更好的记忆力,
你是我妈妈吗?
有些人根本记不住别人的长相,即使是亲戚或朋友也记不
住。在陌生的环境里,有些人甚至从亲妈面前走过也认不出来。
这种症状叫“面孔失认症”,或叫脸盲。据估计,全世界有
2%~3% 的人生来就有这类症状。据推测,这是由于右梭状回出
了问题导致的,梭状回是大脑中负责脸部识别的部分。有的人是
因脑部受伤引起,有的则是梭状回病变引起。面孔失认症是无法
治愈的,但患者可以通过其他方式辨认他人,比如通过分辨发色、
走路方式和说话方式等。
另一种跟辨认有关的疾病是“替身综合征”,有此症状的人
能辨认出其他人,但是没有任何情感联系。他们坚信所爱之人已
经被其他人冒充了。这种症状往往是疾病引起的,比如颞叶受损、
痴呆或精神分裂等。
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54 大脑的一天:掌控你的生命节律
并擅长用言语信息来判断一个人潜在的动机或意图——这
一点似乎很多男性望尘莫及。
模仿与镜像神经元
你从来没有做过幻灯片演示,同事一步一步地教你制
作;昨晚在健身房,教练向你展示了如何做一个瑜伽动作;
今天早上你教 3 岁的孩子如何系鞋带。
我们每天通过模仿来学习,科学家 10 年前就发现了
其中的原因。他们发现人脑中都有所谓的镜像神经元:这
种神经元分散在我们大脑的关键部位,当我们做出某一动
作或者观察别人做同样的动作时,它们都会处于激活状态。
当我们想要做某个动作的时候,这些神经元也会激活。在
动物实验中,研究人员发现,猴子即使仅仅听到同伴做某
种熟悉的动作的声音,它们的镜像神经元也处于激活状态。
镜像神经元存在于大脑的运动前区皮质、下顶叶和后
顶叶、颞上沟以及脑岛,它们负责人的运动、认知、语言
以及对他人的感受和意图的理解等。
镜像神经元有助于解释同感、动作学习以及语言技能
的生理原因,并为一些社会和心理问题的解释提供基础。
暴力视频游戏的负面影响与镜像神经元也有关系。研究表
明,模仿暴力游戏会强化伤害他人带来的快乐。
自闭症患者的镜像神经元活动比较迟钝,部分原因是
他们的镜像神经元系统存在缺陷。
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55第 5 章 上午 9 点 路遇他人
自闭症患者的镜像神经元
自闭症一词来自希腊语“autos”,意思是“自我”,指
一种近乎孤立和不合群的状态,通常在儿童早期出现。自
闭症患者经常会不理解别人的感受和想法,在运动、语言
和识别他人方面也有问题。
专家们不确定是什么导致了自闭症。众所周知,它是
一种具有遗传成分的大脑紊乱。研究表明,自闭症患者在
特定大脑区域有异常,包括面部识别和镜像神经元分布的
区域,这些区域在与他人交际方面是必不可少的。
“话到嘴边”现象
我们都有某个词就在嘴边却怎么也想不起来的经历。这种情
况有两个原因:一是你上年纪了;二是这个词你用得太少了。
研究发现,大脑语言系统中,有一块区域跟“话到嘴边”现
象有关。“话到嘴边”现象常被认为是上了年纪导致的,但波莫纳
学院的德博拉·伯克(Deborah Burke)的团队发现,左脑岛灰质
密度下降时,“话到嘴边”现象更频繁。这个脑区与人类对声音的
产生和处理有关。该研究证明了伯克和同事的假设:当一个词语
不经常使用时,脑海中有关该词语各种形式的联系就会变弱。
“词汇不会单独存储在大脑中,”伯克说,“你要把声音信息
与语义信息、语法信息等联系到一起。但随着时间的流逝,声音
信息比其他信息更容易遗忘,这就导致了‘话到嘴边’现象的
发生。”
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56 大脑的一天:掌控你的生命节律
最近的一项国际研究中,研究人员注意到自闭症患者
的梭状回面部识别区域的活跃能力较低,他们对 7 名患有自
闭症的儿童和成人的大脑进行了解剖,并将其与 10 个正常
的大脑进行了比较。他们发现,自闭症患者的视皮质和大脑
皮质看起来正常,但梭状回的神经元密度和数量都较低。
哈佛医学院对镜像神经元的一项研究发现:与非自闭
症儿童的神经活动相比,自闭症儿童在看见别人的手指动
作时,镜像神经元反应迟钝得多。因此,他们无法识别他
人的行为,而这正是镜像神经元最基本的功能。
另一项研究中,研究人员向自闭症和非自闭症儿童展
示了一些有独特面部表情的人的照片。两组儿童都能模仿
如果我能读懂你的心
我们都在用各种方式揣测别人的心,并且天天如此。社交互
动正是基于我们对他人的想法和行为的揣测。我们以自己的想法
去解读别人的思想,预测他们的行为,并基于这种理解去修正自
己的行为。麻省理工学院丽贝卡·萨克斯(Rebecca Saxe)的研
究表明,我们脑海中负责这项功能的部分被称为颞顶交界区,位
于人脑中颞叶(负责发音、记忆和听力)和顶叶(负责感知)之
间。fMRI 显示,颞顶交界区在人们揣测别人想法时变得活跃。
该研究是心智理论的一部分,通过揣测他人和自我的想法与
感受,了解两者的差异,并预测他人的行为。这是个热门领域,
科学家们一直在想象、推理和争论我们大脑中做出判断的到底是
哪个部分,我们怎样做出道德选择,以及在社会互动中是怎样做
出判断的。
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57第 5 章 上午 9 点 路遇他人
照片上的表情,说出人物的情绪,但是只有非自闭症的一
组的镜像神经元有所反应。
这些研究还不能解释自闭症的所有症状,但对于深
入了解自闭症患者的异样表现以及大脑中的相应区域有所
启示。
(译者:赵善青)
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电话响了,没人接,你在接另一部电话;两个人拿着
文件在等着你;电脑不断提示有新邮件;与老板预约的会
议已经迟到 5 分钟了,还要解释项目为何延期和超支。
你甚至在家里就感受到压力:冰箱坏了,汽车电瓶报
废了,电脑死机了,5 岁的宝宝哭闹了,和伴侣又吵架了。
一想到压力,我们就头大。
其实,发生的一切并不重要。重要的是你的下丘脑是
如何反应的。
大脑的压力
对于大多数早起的人来说,上午 10 点左右是一天中最
忙碌的时段,也是压力最大的时段。
压力是指我们对面临的需求或挑战的一种无能为力。
应激反应是你的大脑试图与强大的生理反应建立平衡。这
是一种生存技能,源于早期人类面对危险时的快速反应,
压力达到巅峰
第 6 章
上午10点
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59第 6 章 上午 10 点 压力达到巅峰
帮助身体随时准备战斗或逃命。
今天,我们面对精神或情感上的压力时,大脑也会做
出同样的应激反应。感官或大脑皮质感受到压力时,下丘
脑就开始行动。这会引发杏仁核、脑垂体和肾上腺的一系
列连锁反应,当然离不开神经冲动、大量分泌的激素和神
经递质的作用。
肾上腺会分泌肾上腺素和糖皮质激素。这些化学物质
会增强肌肉运动,加快心血管循环,使氧气更快地在体内
传输,并暂时停止诸如发育之类的非必要活动。
慢性压力
压力会在大脑中产生一种令人兴奋的化学物质,让人
精神振奋。这是好事吧?事实并非如此。
我们的身体做出应激反应是需要付出很大代价的。代
价之高,只能偶尔为之。比如,应激源是硝烟弥漫的战场,
是凶猛攻击的山狮,是地震,是洪水,是火灾,是可以理
解的。
但对大多数人来说,压力不是因为大灾难,而是日常
生活中的小事情引发我们身体巨大的应激反应。从长远来
看,这些日积月累的压力会造成恶性循环。它会大大损伤
我们的器官,杀死我们的脑细胞。
偶尔的应激反应对我们是有益的。它可以使我们重新
充满活力,给生活带来热情。但是长期的压力会让你消沉。
就像慢性疼痛一样,慢性压力是身体一直在报警,最终会
改变你的思想和身体。
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60 大脑的一天:掌控你的生命节律
压力是脑细胞的杀手
当你急着赶在最后期限前完成任务的时候,焦虑会在
你的大脑中干扰,让你无法好好思考。所以精神压力会大
大降低脑力工作的效率。
压力还是脑细胞的杀手。用小白鼠进行的实验发现,
只需要让小白鼠承受很小的压力就可以毁坏大脑海马体中
新生的神经元——海马体是大脑中主管记忆和情感的区域。
大脑的海马体不断产生新的神经细胞,这是我们赖以
学习的必要条件。科学家们早就知道,慢性压力会抑制神
经发生(即神经生长),并导致抑郁。罗莎琳德·富兰克林
大学医学科学学院的丹尼尔·彼得森(Daniel Peterson)和
同事研究了大脑对单个压力事件的反应过程。
研究人员将一只稍小的成年实验鼠和两只大实验鼠放
在一个笼子里,两只大的实验鼠迅速袭击了新来的小实验
鼠。之后研究人员把稍小的实验鼠移走,20 分钟后,他们
发现稍小的实验鼠的应激激素水平是那些没有经历这种遭
遇的实验鼠的 6 倍。在研究小的实验鼠的大脑时,发现它
产生的新神经元和没有压力的实验鼠一样多。然而,当对
其他实验鼠进行同样的实验,并在一周后检查它们的大脑
时,发现新生成的神经元只有三分之一存活了下来。
压力增加患阿尔茨海默病的风险
越来越多的证据表明,长期的压力导致焦虑或恐惧,
会使大脑更容易患上阿尔茨海默病。
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61第 6 章 上午 10 点 压力达到巅峰
圣地亚哥的索尔克生物研究所的一个研究小组,对小
白鼠进行了大约半小时的身体上的限制,给它们制造压力。
这一简单的过程就改变了它们脑中的 T 蛋白,这是一种会
促进神经元活动的神经递质,被改变的 T 蛋白正是造成阿
尔茨海默病的主要原因。
经过一段时间的压力后,T 蛋白在 90 分钟后能重新变
回原来的状态。但是如果连续经历两个星期的压力, 变异
的 T 蛋白就再也无法调整到正常状态了,蛋白质分子就会
慢慢形成结节。该研究的负责人罗伯特·A. 里斯曼(Robert
A. Rissman)说,这是患阿尔茨海默病的第一阶段,也是阿
尔茨海默病的特点之一。
一项研究表明,仅仅是容易焦虑和紧张就可能导致老
年人记忆衰退。芝加哥拉什大学医学中心的罗伯特·威尔
逊(Robert Wilson)和同事就人类的压力进行了研究。他
们在 12 年的时间里对上千名老年人的压力影响进行了调查,
结论是:那些经常感到紧张和不安,也就是容易焦虑的志
愿者比那些随和的人患轻度认知障碍的风险高 40%。
轻度认知障碍不算是严重精神功能问题,也不会干扰
日常活动,但需要引起注意,因为这是阿尔茨海默病的前
兆。虽然大脑解剖并没有发现阿尔茨海默病的证据,但研
究人员认为,记忆系统逐渐衰退,可能会使大脑更容易患
上相关的疾病。
想象中的压力会伤害大脑
我们的应激反应不仅来自真实的事件,比如老板的严
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62 大脑的一天:掌控你的生命节律
厉责骂,而且来自想象中的事件。有时这是有益的,比如
当你在黑暗的、空荡荡的街道上独自行走时,警惕一些是
件好事。
但是,斯坦福大学研究压力的专家罗伯特·萨波尔斯
基(Robert Sapolsky)教授说,当你长期想象并不存在的
危险时,你就会从警觉逐渐过渡到焦虑、神经衰弱,甚至
成为偏执狂。焦虑会损坏大脑的边缘系统,尤其是杏仁核,
使想象中的或抽象的信息与真实的感觉混淆。所以,愤怒
的表情和愤怒的行为会带来同样的影响,而且,仅仅是想
到愤怒的行为就会产生同样的效果。由于这些信息大部分
是潜意识的,杏仁核在你意识到之前就已经被激活了。
压力的七大危害
如果需要理由来减少压力,不妨想一想在光滑的路面上旋转
的轮胎。高强度的压力会让你像那轮胎一样疲惫不堪。而且不仅
仅是身体上的损耗,以下是研究发现的压力对大脑的危害:
1. 杀死脑细胞。
2. 导致抑郁以及几乎所有的器官疾病。
3. 更容易患上阿尔茨海默病。
4. 抑制海马体中记忆的形成。
5. 损害帮我们推理、设定目标和做出决定的前额皮质(参见
“上午 11 点 选择与决策”一章)。
6. 阻碍与记忆相关的功能,比如测试。
7. 容易患上广泛性焦虑症。
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63第 6 章 上午 10 点 压力达到巅峰
多任务处理
又是上午 10:30 左右,你的任务是早晨的两倍甚至是
三倍,已经是超负荷了。我们差不多都是这种状态:一边
在键盘上打字;一边打电话,还要开车、叠衣服、做饭、看
邮件、浏览文章(你正在浏览文章哦)。散步和嚼口香糖可
能对减压暂时有用,但研究表明,无论是在办公室、家里
还是通勤汽车上,当你同时处理多项任务时,压力会使你
的大脑高度紧张,影响注意力和记忆。
这样,你做事效率会大大降低,而且你的海马体(记
忆形成的地方)和前额皮质(大脑做决策的地方)还会受
到伤害。这会影响你学习新的事物和技能,甚至还会引
发假性注意缺陷障碍——极力寻找新的信息,但是却无法
专注。
多任务处理的极限
越来越多的研究表明,同时处理好几个任务,而不是
一次只处理一项任务,不但会花费更长的时间,而且还会
使完成每项任务的能力降低。这自然会导致疏忽、草率和
错误。尤其是对司机、空中交通管制员、医生和宝爸宝妈
们,这会带来很多危险。
20 世纪 30 年代,人们就已经知道,处理一项任务的
信息可能会干扰另一个任务。我们的大脑也是喜欢“自动
驾驶模式”的,因为这样它消耗的能量要少得多。因此,
它会快速而无意识地执行自动化的过程,不管我们想让它
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64 大脑的一天:掌控你的生命节律
怎么做。例如,看到一个单词时,我们就会无意识地理解
它。如果单词意思与同时提供的其他信息相矛盾,干扰就
产生了。在实验中,参与者被要求说出一个单词的颜色,
比如绿色,但是单词是用不相容的红色表示的,结果参与
者没能顺利说出颜色。同时处理两项任务,大脑必须抑制
自动化的反应(比如阅读)来处理需要集中注意力的事情
(比如命名颜色)。
科学家们认为,大脑不可能同时执行两个或多个任务。
在某种程度上,人们可以通过练习来提高多任务处理技能,
至少可以处理那些例行的公事。因为例行公事时,大脑只
需简单地自动应付,不必太专注。一些科学家认为,大脑
在 3 秒钟的时间内会极其专注,就像频繁更换频道一样。
在 一 项 对 多 任 务 大 脑 的 磁 共 振 成 像(magnetic
resonance imaging,MRI)研究中,卡内基梅隆大学认知
脑成像中心的研究人员发现,当人们试图完成两项任务时,
大脑的整体活动都会下降,这让他们感到震惊。他们发现,
在处理多项任务时,大脑活动比处理单项任务减少了至少
三分之一。
压力与死亡
现在你终于确信压力是不好的。可你知道吗?压力比
不健康的生活方式更糟糕。它让你的大脑直接或间接地对
心脏造成伤害。
根据英国最近一项研究,长期生活在充满压力的环境
中,可以直接导致身体的疾病,并使患心脏病的风险增加
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65第 6 章 上午 10 点 压力达到巅峰
三分之二,而另外三分之一的原因竟然是由压力造成的不
健康的生活方式,如不健康的饮食、吸烟、缺乏锻炼,以
及这样的生活方式导致的高血压和高血糖等。
这个发现来自一个长期的大型项目——英国白厅的研
究,该项目始于 20 世纪 70 年代初,追踪了 18 000 名英国
男性公务员。调查发现,级别最低的白领员工的过早死亡
比例竟然是最高的。事实证明,压力跟工作量或责任没有
什么关系。确切地说,与压力有关的是员工对所做工作的
控制感,以及他们是如何工作的。
以毒攻毒:用应激激素来降低压力
皮质醇是肾上腺在压力状态下分泌的一种激素。慢性压力会
使其水平增高。大多数的研究都着眼于皮质醇长期的负面影响,
但皮质醇也可以帮助大脑减少消极的情绪。
德国比勒费尔德大学的心理学家奥利弗·T. 沃尔夫(Oliver
T. Wolf)和赛尔坎·黑特(Serkan Het)为 22 名年轻女性服用 30
毫克的皮质醇——这是相当高的剂量,给另一组 22 名女性服用
安慰剂。然后给这两组人施加压力,让她们在一次虚拟的工作面
试中发表演讲,而且有严厉的考官和录像监视。压力测试表明,
服用皮质醇的女性受到的负面影响更小。
皮质醇是如何提供这种保护的,目前还不清楚。但众所周
知,它活跃于几个负责调节情绪的大脑区域。它可能会干扰你的
情感记忆,让你忘记不愉快的经历。如果这是真的,我们就可以
使用皮质醇来治疗那些在可怕的事件中幸存下来并患有应激障碍
的人。
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66 大脑的一天:掌控你的生命节律
接下来,白厅二期研究揭示了 20 年的压力对受试者的
心脏会造成什么影响。2008 年,研究人员发现,压力水平
最高的人的心率变异性最低。心率变异性可用于衡量神经
系统(内部调节系统)对心脏节律的自主控制能力。长期
的压力会削弱心脏对不断变化的需求的反应能力,而低心
率变异性则会导致心脏病发作风险,还会增加心脏病的致
死率。
让大脑远离压力
好消息来啦,压力可以通过药物、谈话疗法、锻炼或
减压活动来控制,至少是减轻。好的方法有很多,比如冥
想、瑜伽或太极等。
药物治疗对许多人没有太大作用,很多人因为担心药
物的副作用,不愿意服用药物。非药物治疗的效果其实也
是不错的。关于精神与身体的相互作用,压力和疾病之间
的关系,大家都耳熟能详了。而且我们也知道,我们的大
脑和免疫系统是相互影响的,所以我们的心态会影响我们
的健康。
研究表明,每天 30 分钟的冥想可以提高注意力和专注
力,还会降低血压和其他压力症状(参见“早上 7 点 一
大早的情绪”一章)。
音乐也会降低压力,无论你是在表演还是在倾听。旧
金山港湾地区的广播电台有一档古典音乐节目为“理智之
岛”,对一些人来说确实是这样。人们听这个节目可以让自
己在单位、家里或办公室里保持平静。
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67第 6 章 上午 10 点 压力达到巅峰
“心流”与压力
当事情进展很顺利时,有人称之为沉浸在 “心流”中;
当事情像早上的交通一样混乱不堪时,有人称之为“压力
山大”。
刺激和挑战对我们有很多好处,让我们保持警觉和兴
趣。适度的短期压力会增强记忆,甚至还会使我们的味觉、
嗅觉、听觉更加敏锐。在适度的压力下,较少的刺激就可
以使感官兴奋,并将信息传递给大脑。事实上,在巨大的
危险或压力下,我们的大脑会有一种近乎狂喜的感觉。所
以,从事新的活动、全神贯注的投入会锻炼我们的大脑,
促进新神经元的生长。
压力上升到一定水平就会刺激神经元,继而毁坏神
经元。到目前为止,还没有一个普遍接受的标准来确定
压力在哪个水平是有益的,在哪个水平是有害的。20 世
纪 70 年代,心理学家米哈里·齐克森米哈里(Mihaly
Csikszentmihlyi)创造了“心流心理学”这个术语,用来描
述当我们的能力正好能够应对所面对的挑战时,我们全神
贯注投入到工作中,能够锲而不舍,并且享受工作乐趣的
状态。比如,美国高尔夫球手泰格·伍兹(Tiger Woods)
在最后一轮冠军比赛中那精准的一击。齐克森米哈里在
《心流:最优体验心理学》中写道,“人们对压力的反应决
定了他们是化不幸为力量,还是置身痛苦不能自拔。”
音乐制作是齐克森米哈里所描述的一种“心流”体验。
最近的一项研究表明,沉浸在“心流”中的大脑能控制许
多活动。
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68 大脑的一天:掌控你的生命节律
爵士乐大师曾说过,即兴创作曲调就像进入另一个世
界一样美妙。美国国家卫生研究院的研究人员对此进行了
研究。他们让 6 名专业的爵士乐钢琴师在几天之内记住一
首新的乐曲。然后,分别在他们演奏新乐曲和演奏即兴创
作乐曲的时候,对其大脑进行 MRI 扫描。
研究发现,音乐家们在即兴表演时,大脑内侧前额皮
质(负责自我表达等有关活动的区域)引发了更强烈的活
动。与此同时,背外侧前额皮质(负责计划和自我审查等
的区域)的活动则有所下降。这和做梦时大脑的活动类似。
研究人员指出,同样的模式可能会出现在各种即兴
创作中。这也许就是我们所说的大脑在“心流”状态时的
模式。
(译者:赵善青)