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Linden 知名神经科学家，约翰斯 霍普金斯大学医学院神经科学系教授，《神经生理学杂志》总编，著有《触感引擎》《寻找爽点》《进化的大脑》等多部作品。 在近30年的研究工作中，大卫林登在大脑记忆存储和突触可塑性等研究领域获得了丰硕的成果。相关研究论文发表在国际知名科学刊物上，如《科学》《自然》《细胞》《神经元》等。 更重要的是，大卫·林登对于人脑的理解已经超出了科学工作者的研究范畴，很大程度上改变了人们对于人脑的固有认识，展现了大师级的水平。 目錄： 序 神经科学家的微醺时刻 /I 前言 遇见日常生活中的科学 /X 主题 1 进化：超乎想象的大脑可塑性 是什么决定了我们的性格 杰里米内森斯 /004复杂的神经元连接中的简单规则 亚历克斯科洛德金 /010与自己不断“对话”的大脑 萨姆王 /016孩子的大脑不一样 埃米巴斯琴 /022不可思议的神经灌木丛 琳达威尔布雷希特 /026伦敦出租车司机的海马 梅利莎刘、霍利斯·克莱因 /031当工具成为我们的身体 艾莉森巴思 /037上瘾的大脑 朱莉考尔 /042 主题2 信号：神经元之间的隐秘对话 为什么我们总是喜新厌旧 英迪拉拉曼 /050人机能力大比拼 骆利群 /055从恒星到神经递质 所罗门斯奈德 /061 主题3 传感：了不起的感觉和学习过程 眼睛“知道”什么对我们有好处 阿尼鲁达达斯 /068　“格格罗”想拥有的超能力 查尔斯康纳 /075除了品尝味道，味觉还能帮我们做什么 保罗布雷斯林 /080奇形怪状的触觉神经末梢 戴维金蒂 /086当我们感觉痛时，脑袋里发生了什么 艾伦巴斯鲍姆 /093家门口的馆子还是几里外的餐厅 马歇尔侯赛因·舍勒、维贾伊·南布迪里 /099每一种神经活动都能被解码吗 戴维福斯特 /107我们能从动物身上学到什么 辛西娅莫斯 /112避免碰翻咖啡杯的运动物理学 斯科特艾伯特、礼萨·沙德梅赫尔 /117卒中恢复的脑科学新发现 约翰克拉考尔 /122我们做的每一件事都是一种习惯 阿德里安黑思 /128 主题4 联系：剪不断、理还乱的人际纽带 大脑如何从声音中识别身份和情感信息 达西凯莉 /136读心术、社交与捕食 君尔德伦 /143乐于助人是我们的天性吗 佩姬梅森 /150热烈而浪漫的爱情 露西布朗 /155性取向是我们的选择吗 大卫林登 /160 主题5决策：逐渐显露的意识真相 其实，我们都是科学家 耶尔尼夫 /168比金钱更吸引人的是什么 迈克尔普拉特 /172是什么决定了美 安简查特吉 /177人能做他想做的，但不能要他想要的 斯科特斯特恩森 /183大脑被高估了 阿西夫加赞法尔 /189有一种魔药，让我们这样做 特伦斯谢诺夫斯基 /194真正的万物缔造者 米格尔尼科莱利斯 /200我们离创造会思考的机器还有多远 迈克尔毛克 /206 结　语 科学的任务从未结束 /213 致　谢 /218 译者后记 /219 內容試閱： 神经科学家的微醺时刻 通常，受过职业训练的科学家在谈及自己的工作时，总会表现得小心谨慎，所以，每当我有求于从事神经科学研究的同事时，我会先请他们喝酒，喝到微醺。多年来，每次请他们喝酒之后，我都会问他们同一个简单的问题：“关于大脑功能，你想让人们知道的是什么？”他们的回答很合我意，他们不会直谈近所做实验的细枝末节，也不会满口专业术语。他们会坐得更直一些，睁大双眼，然后给出清晰而富有见地的答案：往往不可预测或违背直觉。 本书即是这些对话的成果。我邀请了30 多位杰出的神经科学家以短文的形式解释关于大脑功能的关键问题。他们是一群思维异常活跃、博学且思路清晰的专业研究人员，组成了我的梦之队。尽管我邀请了具有不同专长的科学家，但我并不想将本书打造成一本微型的神经科学综合教科书。我只是请不同的科学家自选话题，讲述他们迫切想要分享的科学故事。 事实上，当下许多关于大脑的书籍并不是由脑科学研究者所写，绝大多数这类书籍写得并不好。许多书籍很枯燥，而那些能让人读得下去的书籍的信息量往往又不够，甚至传播错误信息。当下虽是一个脑科学时代，但乐于深思的读者依然会对脑科学产生怀疑，这很容易理解，因为他们已经被大量与神经科学相关的谬论淹没了，如“多看蓝色会让人更有创造力”“文科生和理科生的大脑结构不同”等。我相信读者渴求的是可靠且引人入胜的、关于人类活动的基础生物学知识，比如在神经功能方面，什么是已知的，什么是值得怀疑但还未得到证实的，以及什么是完全未知的。读者渴望相信自己读到的东西。 本书并非想通过发表长篇大论来驳斥有关神经科学的谬论，而是坦诚且正面地讲述日常活动背后已知的生物学知识，让读者在了解神经系统、治疗神经系统疾病以及神经系统与电子设备接合等知识的同时，展望未来。本书将探索人格形成的遗传学基础、审美过程的大脑基础及爱、性行为、食物和精神药物的潜意识驱动源头。此外，本书还将探讨人类个性、共情和记忆的本源。简而言之，本书将尽力解释人类心理和社会生活的生物学基础，以及它与个人经验、文化和长期进化的相互作用和重塑方式。本书对已知和未知将诚实以待。 在我们一起进入“醉醺醺”的脑科学世界之前，先来上一堂大脑预习课。 为什么我们总是喜新厌旧 幸福，可以说是我们每个人都在追求的目标。我们常常认为，如果能做出正确的抉择，便会获得足够的满足，比如舒适感、满足感、温情及其他一些愉悦感，这样我们就会感觉幸福。但实际上，即使是令人愉悦的体验，也常常转瞬即逝，而且我们会逐渐产生厌倦，转而渴望新事物的刺激。作为一名神经科学家，我常常在想：满足感的短暂易逝能否真正避免？它能否揭示大脑的工作模式，以帮助我们找到处理满足感的方式？ 大脑时刻都在自然地运转，我们几乎无法置身事外地进行思考。当我们考虑做某件事时，大脑的基本工作模式就是感知，进而进行分析及评估；而通过评估，大脑会做出决定。这项工作由神经系统中的神经元来完成。神经元感知并呈现来自外部世界和内心世界的输入，分析数据，然后通过恰当的行为来响应。涉及运动时，神经元会发出信号促使肌肉收缩，以完成动作。输入是感觉，分析是联想，输出是运动。“感觉- 联想- 运动”三联体其实就是神经系统版的感知、评估和行动。 那么，神经元是如何探测及分析世界上正在发生的事情的呢？简单的解释就是，它们首先依赖感觉信息。我们的眼睛、耳朵、鼻子、舌头及皮肤等感觉器官上含有感受器细胞，可以接收外界信息。这些细胞的细胞膜上分布着微小的蛋白质分子，能接受外界的物理刺激，如光、声、化学物质和热等，并将其转化为大脑的语言——动作电位的电信号。带电粒子（如钠离子和钾离子）通过转导蛋白连接的微小通路或离子通道进出细胞。离子的运动产生电信号，而电信号通过其他离子通道蛋白沿着神经元传递，终导致神经递质的释放。下一个神经元通过受体蛋白接收神经递质，这些受体蛋白本身也是离子通道或与离子通道偶联。我们的感知能力主要依赖于体内的这些离子通道蛋白。 有趣的是，几乎所有上述蛋白质都会对刺激的变化做出反应，但在长时间持续不断的轻中度刺激下，它们当中的许多通道会完全关闭，阻止离子通过。我们将此过程称为适应，或脱敏、失活，这取决于其物理基础。什么是适应呢？举例来说，当你从一个光线明亮的空间进入一个光线昏暗的房间时，这个房间起初看起来很昏暗，但一段时间之后你就不再觉得昏暗，光线似乎也正常了。只有当你回到阳光下时，光线变化才能让你意识到房间之前的昏暗，或现在的光明。同样，大多数人进入餐馆后会很快适应餐馆中烹饪的气味，在炎热的天气里跳进凉爽的游泳池也不觉得冷，或者自己早已习惯屋里冰箱“嗡嗡”的背景声。气味、温差或噪声，经过短暂的体验后，除了极个别情况，对大多数人来说，它们都将变得难以察觉且不易为人注意。换句话说，人们已经习惯了。部分原因在于我们身体中的适应性离子通道的调节，导致我们对许多事物的感知是通过其与之前事件的对比，而并非通过其值。 目前，研究人员已经能够通过稳定视网膜上的图像来证明这种现象。眼睛通常是以所谓的“微眼跳”的方式扫视四周，使得视网膜细胞可以比较明暗环境中反射出的不同光线。视觉神经科学家通过监测人的眼球运动和相应的移动投射图像发现，当图像被人为地固定在视网膜某一固定位置时，被试“看到”的图像将会消失。因此，没有明暗和动静的对比，世界将变得一片灰暗。换句话说，变化不仅仅是生活的调味品，也是我们感知世界的根本所在。 这种对变化的敏感和对静态的不敏感并不仅局限于感受器水平。在大脑深处，几乎每个神经元都有多种离子通道蛋白，尤其是诱发动作电位的钠离子通道和终止动作电位的钾离子通道。钠离子通道和钾离子通道种类繁多，其中许多会失活。也就是说，它们会随着使用而自行关闭。因此，即使神经递质对神经元进行长时间或重复的刺激，离子通道由于自身固有特性也会限制动作电位的生成。例如，对一些神经元来说，在不断的刺激下，其钠离子通道会失活，动作电位很难生成。同时，特定的钾离子通道通过逐渐增加其离子流，在生成几个动作电位后有助于减缓或切断神经元信号的传递。由于钠离子和钾离子之间的这种相互作用，神经元仅在刺激开始时产生电信号，这一作用过程即被称为适应。尽管也有例外，但大脑皮层和海马的大多数主要兴奋细胞，尤其是接受兴奋性刺激的神经元，更易于适应。尽管我们并不知道这些兴奋性神经元携带何种信息，但它们对刺激强度变化的反应强烈。 同样，神经递质受体蛋白也可以经历脱敏：当持续不断的刺激到达神经元时，它们的离子通道会关闭。神经元还有一种有趣的能力，即能在几天或更长一段时间内对持续增加的神经递质刺激做出反应，可能是通过特定的神经回路发出强烈的信号来实现的——通过单纯地消耗自己的神经递质受体，以减少细胞表面可用的受体。从某种程度上来说，这种机制可能是药物耐受、药物滥用甚至辛辣食物耐受的原因。当神经递质释放水平下降时，特定的神经元又可以通过产生更多的受体蛋白和相关的离子通道来响应刺激。通过这种方式，过度刺激会使神经元调节到正常程度，而低强度刺激则会构建出对微小的信号格外敏感的神经回路。各种各样的细胞反馈系统利用钙离子的特殊生化性质，使得神经元能够在过多和过少之间找到设定点。当初的愉悦或厌恶刺激一次次袭来，这些机制就会发挥作用。当大脑找到合适的设定点时，初那种强烈的感觉就会逐渐消失。 反复的刺激会削弱感知，发生变化之后会再次恢复，整个生物体就是以这样的方式产生波动的感受。海兔就是一个实例。初，海兔会因轻微的触碰而缩鳃，但经过一系列无害性触碰后，海兔会习惯并停止缩鳃，直到遇到击打等伤害性刺激时它们又会恢复缩鳃反应。在另一个实验中，饥饿的老鼠会为了获得各种食物而付出努力，而已经吃饱的老鼠只会在食物特别美味时才愿意付诸行动。通过药物干扰老鼠的先天阿片类受体和多巴胺受体，可以降低其对食物的渴望，因为阿片类物质和多巴胺是神经回路中能发出奖赏信号的神经递质。也就是说，对食物的期待和进食过程刺激了奖赏回路，继而能产生满足感。对吃饱的老鼠来说，只有当食物比之前的更美味时，奖赏回路才会受到刺激。换句话说，没有必要为甜点留肚子，只要它比之前的更美味，吃的时候同样会感到愉悦。 此外，熟悉的刺激及其产生的体验可以引发离子通道和神经递质受体的修饰（modification），从而改变整个神经回路。事实上，包括人类在内的许多动物的大脑中，某些神经回路非常擅长预测已知刺激的结果，它们发出的反向信号可以主动抵消对正在发生之事的感知。有机体甚至察觉不出正在发生的事情，直到情况发生变化或产生意外的干扰。对于那些稳定、熟悉、可预测且无害的信息，我们能逐渐习惯并终忽略其存在。这种行为很有益，它提供了一种进化优势。假如我们每天时时刻刻都在持续关注衣服轻触自己的感觉或洗涤剂的芳香，这会分散我们的注意力，甚至会干扰我们对重要信息的感知能力，如有人轻拍我们的肩膀。事实上，无法预测和无法适应可能是导致孤独症谱系障碍（ASD）等病症的一个因素。此外，向大脑发送信号来报告已知信息也是一种浪费。当离子从细胞中出来传递信息后，它们还要回到之前的位置。也就是说，为了产生动作电位，钠离子进入神经元，钾离子从神经元中泵出，这一过程完成后，还需要消耗能量将钠离子从神经元中泵出，并将钾离子泵回神经元，因此，节约能量的方法就是不产生无信息价值的动作电位。 这是否意味着，只有新奇的事物重要，一旦这种体验消失，所有熟悉的事物都将被抛弃？答案是否定的，我们完全可以根据大脑的运作方式找到通往幸福的钥匙。感受熟悉刺激的能力通常可以通过使用简单的口腔清洁剂来恢复。口腔清洁剂可以使人从脱敏状态恢复过来，以加强后续体验。 在我看来，大脑的感知能力在一定程度上对如下问题进行了解释，即为什么我们付出努力去获得长期的满足，但在很大程度上都并不令人满足。原因在于，大脑是按信号强度进行评分的，它不断地将当下与之前发生的事情进行比较，所以幸福的秘诀很可能是不幸福。当然并非一点儿也不幸福，而是说短暂的寒意可以让我们感受温暖，饥饿感可以让我们感觉到饱足之美好，经历近乎绝望的时刻可以让我们体验胜利的惊人喜悦。因此可以说，满足是通过对比来获得的。

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