中国科学家对大脑的研究论文

关于大脑的研究报告（转）大脑学习新指令的过程 能够遵从如“红灯停”这样的强制性指令的本领，是日常行为的组成部分，灵长类的大脑可以很快学会。“额叶前体”和“纹状体”都与这一过程有关，但它们各自所起的作用我们基本上不知道。在一项实验中，当猴子学习新的关联指令时，研究人员对其大脑中这两个区域的活动做了记录。该实验结果表明，与学习有关的变化在“纹状体”中发生的速度要快得多，但在“额叶前体”中发生的变化与猴子在完成新任务时表现水平的提高关系更密切。实际过程有可能是这样的：“纹状体”首先学习，然后对“额叶前体”进行“训练”。睡眠有助于记忆 人们知道，睡眠在一些学习情形中有助于巩固记忆。现在，研究人员做了这样一个实验：让一些大学生从一个语音合成器中来识别简单的单词。结果表明，一晚上很好的睡眠可大大提高识别能力。这一实验类似于学习外语，睡眠周期似乎可让大脑中记忆的各种内容巩固下来。另一项研究考察的是一种基于键盘的运动技巧任务，其结果向认为记忆的巩固是一个单相过程的传统观点提出了挑战。该研究发现，记忆的形成有几个不连续的阶段，人清醒的时间段和睡眠的时间段对记忆的巩固过程的贡献是不同的，但却是互补的。与白内障形成有关的基因 眼睛的晶状体由单一一种细胞组成，被称为纤维细胞，是从上皮细胞分异出来的。在分异成纤维细胞的过程中，线粒体、核体和其他细胞器发生降解，从而确保晶状体是透明的，但这一过程的机制并不清楚。现在，研究人员发现了一种在晶状体细胞形成过程中负责DNA降解的一种DNA酶（Dnase），缺少为这种酶编码的基因的老鼠，会在眼睛晶状体的内层致密部分形成白内障。所涉及的酶为DLAD（DNaseII-like acid DNase），在人体中也有。这说明，一些人类白内障患者可能缺乏DLAD基因，也说明缺乏该基因的老鼠是研究人类白内障形成的一个很好的模型体系。先天性心脏病的遗传原因 先天性心脏病是导致新生婴儿非感染性死亡的首要原因。而发病的50%是由于心脏隔膜受到破坏，并且需要进行心脏开刀手术来恢复正常的血液循环。对一个有先天性心脏病史的大家族的分析显示：有心脏隔膜缺陷的家庭成员，位于第8号染色体上的转录因子GATA4的基因发生了突变，但是在未受影响的家庭成员身上却保持正常。在有心脏病的人身上筛选GATA4突变，可显示先天性心脏病是怎么发展的，并可能找到新的治疗或预防方法。某种蛋白质可能会影响人类记忆力 美国东部时间月20日(北京时间10月21日)消息，《新科学家》杂志网站今日发表的最新研究表明，人类大脑中的一种普通的大脑蛋白质会对我们的记忆产生相当不好的影响。这是人类首次发现特定的蛋白质与智能有关。 人类的智能可以部分地遗传。研究表明，子女一半的聪明才智是来自于父母而不是外界环境。来自苏黎世大学的Dominique de Quervain和他的同事发现了其中一个可能遗传的基因。科学家怀疑这次发现的基因可能是决定人类聪明与否的关键。科学家称，智能包括许多的方面，如综合与推理等，但是记忆能力显然是相当重要的。 这种神经传递素的复合胺会让人消沉。同时，大脑中的这种复合胺还会对短期记忆产生影响。这种复合胺的名称为5HT2a。研究表明，9%的人类的体内的5HT2a基因以氨基酸酪胺形式存在。而91%的人类的体内5HT2a基因以氨基酸组胺的形式存在。De Quervain小组研究了70人。这些人的5HT2a基因是氨基酸酪胺形式。同时，为了对照实验，科学家还研究了另外279人。这些人的5HT2a基因是氨基酸组胺形式。 科学家叫这些人记忆五个单词，时间为五分钟。研究发现，氨基酸酪胺的人的记忆能力比氨基酸组胺的人差21%。但是，研究结果表明，他们对于长期记忆能力，几乎是一样的。科学家称，这是首次发现与记忆相关的复合胺。在此之前，美国的科学家也做过类似的研究肿瘤中是否存在癌症干细胞 人们知道，调节基因Bmi-1在老鼠和人类的肝脏和骨髓的造血干细胞中都有表达。现在，研究表明，Bmi-1既调节正常干细胞、又调节白血干细胞的细胞增殖。缺失该基因的成年老鼠不能产生补充血液所需的新的造血干细胞，移植自这种老鼠的胎儿肝脏和骨髓细胞只是暂时对血液形成有贡献。对白血干细胞中的Bmi-1进行分子目标处理，可能会产生有效的、特定的治疗效果。最近关于BMI-1在某些肺癌和乳腺癌细胞中有所表达的报道让我们看到，“癌症干细胞”有可能存在于其他类型的癌症中。而对于血液干细胞的生成和生长有关的一个关键基因的识别，这一成果支持了认为在构成肿瘤的众多细胞中存在一组少见的“癌症干细胞”的观点。大脑处理视觉图像的机制 大脑从由视觉系统提供的静态画面序列构建外部世界动态画面的方式，自19世纪Helmholtz 和Mach的时代以来，一直是认知科学领域的一个中心问题。当收集关于眼前事物的信息时，眼睛快速移动，对所观察的事物进行快速扫描，并将目光对准视野中不同的景象。Niemeier等人现在开发出一个关于“transaccadicintegration”过程的新模型，大脑通过这一过程在每次眼睛移动之后构建一幅景物画面。按这一模型，大脑进行一系列复杂的计算，这些计算所依据的是它所接收到的不同类型传感信息的可靠性，然后将不同的信息拼凑成一个连贯的画面。我们所观察到的空间感的失真，可以用最佳推论过程的性质来解释。人体内真有第二个大脑吗？ 在生命体的活动中，除大脑外，脊髓的作用也极其重要。如果把大脑比喻成生命指挥中心，那么脊髓便是大脑与四肢唯一的信息交换通道。但是，通常并不能把脊髓称作人的第二大脑。 哥伦比亚大学的迈克·格尔松教授经研究确定，在人体胃肠道组织的褶皱中有一个“组织机构”，即神经细胞综合体。在专门的物质——神经传感器的帮助下，该综合体能独立于大脑工作并进行信号交换，它甚至能像大脑一样参加学习等智力活动。迈克·格尔松教授由此创立了神经胃肠病学学科。 同大脑一样，为第二大脑提供营养的是神经胶质细胞。第二大脑还拥有属于自己的负责免疫、保卫的细胞。另外，像血清素、谷氨酸盐、神经肽蛋白等神经传感器的存在也加大了它与大脑间的这种相似性。 科学家通过研究发现，胃肠系统之所以能独立地工作，原因就在于它有自己的司令部——人体第二大脑。第二大脑的主要机能是监控胃部活动及消化过程，观察食物特点、调节消化速度、加快或者放慢消化液分泌。十分有意思的是，像大脑一样，人体第二大脑也需要休息、沉浸于梦境。第二大脑在做梦时肠道会出现一些波动现象，如肌肉收缩。在精神紧张情况下，第二大脑会像大脑一样分泌出专门的荷尔蒙，其中有过量的血清素。人能体验到那种状态，即有时有一种“猫抓心”的感觉，在特别严重的情况下，如惊吓、胃部遭到刺激则会出现腹泻。所谓“吓得屁滚尿流”即指这种情况，俄罗斯人称之为“熊病”。 医学界曾有这样的术语，即神经胃，主要指胃对胃灼热、气管痉挛这样强烈刺激所产生的反应。倘若有进一步的不良刺激因素作用，那么胃将根据大脑指令分泌出会引起胃炎、胃溃疡的物质。相反，第二大脑的活动也会影响大脑的活动。比如，将消化不良的信号回送到大脑，从而引起恶心、头痛或者其它不舒服的感觉。人体有时对一些物质过敏就是第二大脑作用于大脑的结果。 科学家虽然已发现了第二大脑在生命活动中的作用，但目前还有许多现象等待进一步研究。科学家还没有弄清第二大脑在人的思维过程中到底发挥什么样的作用，以及低级动物体内是否也应存在第二大脑等问题。人们相信，总有一天，科学会让每个人真正认知生命。[科技日报]超常记忆力的大脑是什么回事情？ 为什么有的人能够轻易回忆起任何事情，而我们其他人若能够记住下班回家准备顺路购买的是牛奶还是鸡蛋就已经很难得了？研究表明，这些个体差异可能是由于我们用来记忆事项的方法不同。结果显示，优秀记忆可能并非少数特殊人物的优势，相反能被几乎任何希望加以学习的人所掌握。 伦敦学院大学的Eleanor Maguire及其同事对普通人和那些被伦敦世界记忆锦标赛列入记忆力最强的人进行了比较。除了具有更强的记忆能力，记忆超群者在语言和非语言能力的综合测试中与普通人没有差别，磁共振成像技术（MRI）测试也表明，他们的大脑结构并没有明显差异。 然而，当要求这些人记忆一系列事物的顺序（数字、面孔或雪花形状），同时用功能性MRI对其大脑活动进行测量时，记忆超群者参与位置记忆的脑区比普通受试者更加活跃。测试过后，记忆超群者都表示他们用了记忆方法来记住测试项目，尤其是“路线记忆法”，该方法将记忆对象置于一条假想的道路上，记忆者能够沿着这条路漫步前行。 因此，看来较强的记忆力并非来自超凡的智力或大脑结构，而是优秀的记忆方法。由于该技术仍有可能无法探知记忆超群者的大脑差异，因此对这些发现的一项重要检验将是教导普通受试对象使用路线记忆法，然后测试研究中所观察的脑区是否能被激活。遗忘蛋白PP1在限制学习效率的机制中的作用 一项关于调节蛋白PP1(磷酸化酶-1蛋白)在限制学习效率的机制中的作用的研究，提出了这样一个可能性：与衰老相联系的记忆丢失可能未必与分子成分不可逆转的减少有关，而是有可能与PP1的积极干预有部分关系。PP1可抑制学习和记忆，是大脑清除不想要的记忆和重新学习所涉及的复杂体系的构成部分。PP1活性被抑制的转基因老鼠在学习和记忆测试中表现较好，相对来说也不大容易忘记其所学的东西。抑制食欲的又一关键物质 人们知道，食物摄取受若干不同的通道调节，其中包括位於丘脑下部弓形区域的黑皮质激素和神经肽Y-体系，但饭后许多小时都能抑制食欲的强大机制尚未搞清楚。现在，Batterham等人发现，饭后肠道会释放出激素肽YY3-36，该物质会通过作用于丘脑下部神经肽Y2受体来抑制食物摄取。所以，激素肽YY3-36会成为治疗肥胖症的又一个潜在目标。不愉快的记忆是怎样消失的？ 不愉快记忆的逐渐消失是记忆处理过程的一个重要部分。但是此前，关 于不愉快记忆消失的机制人们基本上是不了解的。现在，一项研究表明， 大麻醇受体和内生大麻醇(多年来人们知道它们存在于中枢神经系统中)在 消除不愉快记忆中起著重要的生理作用。这种记忆的消失是一个截然不同 的步骤，其机制与记忆获取和巩固的机制是不同的。这一发现表明，内生大麻醇系统有可能是治疗与不愉快记忆无法消失有关的疾病(包括创伤后压 力失调、恐怖症和一些类型的慢性疼痛等)的一个目标。GABA与灵长目动物脑的演化 对人类新大脑皮层所做的分析表明，人类有两种截然不同的 GABAergic 神经元，其中的一种在啮齿类动物中没有观察到。这一结果对于了解灵长 目动物脑的演化可能具有重要意义。GABA是局部回路神经元中的抑制性 神经传输物质，发现啮齿类动物和灵长目动物存在这一差别的研究结果表明，前脑中的转录因子的表现模式的差别，可能与前脑中生成局部回路 所需的、具有物种特异性的程序有关。青春期的起源研究 多数动物从童年直接进入成年，只有人类有青春期。青春期被看作是人类文化的形成以及通过学习获得知识的关键时期。人类学家对于追寻人类青春期的起源很感兴趣。青春期这一时间点的位置有可能被看作是我们所说的“人性”的首次萌发。出乎意料的是，在化石记录中有一个指示器可帮助科学家进行这种研究。这个指示器就是牙齿的发育。穴居人和人类具有“现代的”牙齿发育轨迹，而类人猿、australopecines和很早的人科动物(habilis和rudolfensis)具有迅速进入成年的牙齿发育特征。 最令人吃惊的是，能够直立行走的“直立人”虽然能够熟练地制造工具，虽然发现了火，但却是直接从童年进入成年的。决定面部特征的因素 我们关于胚胎发育的知识很多都是来自干扰试验，但这一方法很少能够反映关于决定面部特征的一系列事件发生次序的信息。现在，对小鸡胚胎正在发育的脸部中神冠细胞身份的管理所做的一项研究显示，Noggin(一种生长因子拮抗物质，在人类疾病指(趾)关节粘连症中发生突变)和类维生素A酸(一种与成形素类似的物质)的结起着一个显著的作用，引起一个复制喙的形成。这一发现说明，存在着一个决定部突出特征的机制，该机制涉及不同水平的骨头形态蛋白和类维生素A。大公无私的背后 与其他动物相比，人类有一点是独特的：他们有时会与并非是自己亲戚的人合作，即使他们不大可能再和这些人见面、名利所得很小或不存在时也是这样。这一现象几十年来使生物学家、心理学家、人类学家和经济学家迷惑不解。《自然》杂志发表的一项实验研究有可能为这一现象提供一个解释。一个有240人参加的“合作与惩罚”的游戏结果表明，“利他惩罚”是这一现象的驱动力。多数人会愿意自己遭受损失来惩罚那些逃避为公众利益做贡献的人；而且，那些被惩罚者一般会对这种惩罚做出积极响应。杀虫剂影响儿童大脑发育

以下供参考。1、关于大脑，我的建议首先是应该健康。而健康的大脑不仅表现在生理上的健康，也表现在心理上的健康。所以，陶冶我们的性格、锻炼我们的为人处事，都是在不断提高我们的心理（大脑）健康水平。2、关于锻炼我们的大脑，我们应双管齐下。例如锻炼我们的身心健康水平，既要在直觉上（形象思维）就要意识到自己的习气是什么，之后加以改正，又要在逻辑上分析自己的习气，之后加以改正。而改正的方法也是二者都可以运用的：一种是不要找原因、找过程的当机立断地改正习气（形象思维）；一种是通过分析原因，从改变原因上着手改变习气（逻辑思维）。3、医学认为人的身心是互相影响的。所以很好地修养能够更好地营养大脑，从而避免一些心脑血管病。例如中医认为怒则气上，怒太过，很可能得了脑溢血了，这种病态的大脑，又怎能很好地思维呢？4、菩萨也是人。人的大脑基本结构、功能、状态都是一致的，没有什么特殊的地方。菩萨境界的这个大脑只是领悟到了“假我”的法理和功用。5、形象思维和逻辑思维都是大脑的功用，只是前者侧重于整体性、直观性思维，后者侧重局部性、推理性思维。6、关于真心尘。首先真心之本体的状态佛家认为是不生不灭的真如之体的状态。《楞严经》：“从无始来，生死相续，皆由不知常住真心性净明体。”同时我们又认为真心“由真心尘组成”。丁福保《佛学大辞典》：“【大经卷在一微尘内】唐沙门慧海曰：经云有大经卷量等三千大千界，内在微尘中。一尘者是一念心尘也。故云一念尘中演出河沙偈，时人自不识。”这个里面提到了“一念心尘”，是佛家心物一如的表述。当然“心尘”也有烦恼的含义。《佛祖历代通载》卷二十中提圆悟禅师对真心佛性描述的话：“到这里高而无上，深而无底，旁尽虚空际，中极邻虚尘，净裸裸赤洒洒，是个无底钵盂，无影杖子。”这里的“邻虚尘”状态就类比于“真心尘”状态。但是要注意，我们虽然说“真心尘”（邻虚、极微）实有，但是是认为它可随因缘的变化而变化的，也就是说，如果大脑死亡了，“真心尘”也就没有了，从而更进一步地达到空——真如的状态。所以它是处于无常变化过程中的。这和外道所认为的事物永恒实体性存在不同。这个观点虽然在佛家一般认为是小乘观点，但由于对我们理解空（析空）也有一定的意义，故我们也选用了这一说法。丁福保《佛学大辞典》：“【邻虚】……佛教之小乘有部宗，虽立极微为实有。然以为因缘所作，业力尽，极微亦坏，故明为无常生灭。是内外道之区别也。”摘自 郭旭东——蓝色莲花 博客

这说明人们以后的大脑进行的生理活动可以让机器来帮忙完成。

人类对于自己大脑的研究还有很长的路要走，说白了就是我们对自己的大脑还不够了解，因为它实在是太复杂了。要知道人类的大脑内有140亿个神经细胞，860亿个神经元，组成了一个相当复杂的系统的。按照目前的研究，有的科学家认为人类大脑的容量是1TB，最近也有一些研究认为人类大脑的储存量大概是100TB。

但是，这要多说一句，人类的大脑不只是硬盘，它要远比硬盘复杂，如果非要形象的比喻的话，那人类的大脑其实和电脑是差不多的。那具体是咋回事呢？

人类的大脑

按照博物学的分类，现代人属于智人，智人是脊索动物门-哺乳纲-灵长目-人科-人属的一个人种。这样的分类其实也蕴含着人类演化的路径。如果要追溯灵长目的祖先，大概可以追溯到6700万年前，当时还没有发生小行星撞地球，恐龙还是地球上的绝对霸主。

灵长目的祖先在当时偏安一隅，在丛林当中，体型又很小，才躲过了恐龙的威胁。到了6500万年前，一颗直径为10公里的小行星撞击地球，恐龙大规模灭绝，只留下了如今鸟类的祖先。而灵长目则是在这场灾难下幸存了下来，它们后来逐渐演化。

在距今400万年前，当时的南方古猿已经可以直立行走，习惯性的直立行走也是人类的一大特点；而人类的第二个特点就是脑容量大，高于650cm^3，在距今200万年前，当时出现了能人，他的脑容量就要高于这个标准，他也被人为是人属的第一个人种。从能人一直到如今的智人，最大的变化就是脑容量在不断地增加。

如今的智人的脑容量就达到了接近1500cm^3。正是因为人类的脑容量巨大，所以脑袋很大，在生育时，不得不提前把孩子生下来。而人类在成长发育的阶段也几乎是完美的复现了人类几百年的演化之路，尤其是体现在脑容量上。

不仅如此，电脑还非常耗能，24小时都在工作，要知道大脑只占体重的2%，却消耗了人类总耗能的20%。如果大脑仅仅是用来储存的，那根本不需要这么耗能。实际上，大脑跟计算机差不多，大脑也拥有计算机的各种功能模块。

因此，大脑也具备了接收信息，处理信息，储存信息和输出信息的能力，它们还有一个有趣的共同点就是：都是耗电的，人脑中的神经元上神经信号的传递就是依靠电信号。

不过，两者各有千秋，计算机的运算速度更快，而大脑识别图像的能力是计算机望尘莫及的。不仅如此，人脑的耗能要是远远低于计算机的，所以，某种程度上看，人类的效率也是计算机望尘莫及的。

大脑储存信息的能力

不过，人类的大脑实在太复杂，科学家至今也没有完全搞清楚电脑各个功能分区的情况，以及具体的运作方式。但毋庸置疑，电脑是具有储存信息的能力的。之前有相关研究认为，大脑的总容量是1TB。当然，就像上文说到的，人类对于大脑的认知比较少。所以，一些以前的发现可能都会被颠覆。最近科学家的研究发现，大脑能够以生物方式储存的信息总量是大概是100TB（这篇论文指出的是910TB，我们这里取整来算）。其中，每1000个神经元可以储存138条信息，平均每个突触可以储存大约比特的信息。记忆的形成依靠的是突触的形成和消失，有些突触可能存在几个小时，然后就消失了，而另外一些这可以长时间的存在，并最终形成新的神经通路。当一个新的神经通路形成，新的记忆也就形成了。

如果把这100TB换算成高清电影，也就是5万部左右的样子。如果我们把一部电影看成是2个小时，那就是10万个小时，满打满算也就可以储存年。而人的一生大概有70~80年，这远远不够用的。那这到底是咋回事呢？

如果我们回忆一下，大多数人记得起自己0~5岁的记忆，不仅如此，如果我们要问过去具体的某一天发生了什么，很少人可以记得起来。这是因为，电脑不仅有储存功能，它还有选择储存的能力，更关键的是它还可以抹去一些没有用的记忆，这个过程主要是在我们平时睡觉时进行的。

从现代的信息论和控制论的观点来看，记忆就是人们把在生活和学习中获得的大量信息进行编码加工，输入并储存于大脑里面，在必要的时候再把有关的储存信息提取出来，应用于实践活动的过程。把两者结合起来，可以将记忆的含义表述得更确切一些。所谓记忆，就是人们对经验的识记、保持和应用过程，是对信息的选择、编码、储存和提取过程。

一个人脑的网络系统远比当今英特网还复杂。科学家认为，一个人大脑储存信息的容量，相当于十亿册书的内容，一个人的大脑即使每一秒钟输入十个信息，这样持续一辈子，也还有余地容纳别的信息。这说明：我们大脑的记忆容量是无限的，有很大的记忆能力。

人的大脑确实非常神奇，可以记忆那么多的事，小时候还是成长中的，不少都是带画面的记忆，甚至老年时也会记忆起小时候的事情，就是说人的一生都在用脑在记忆。

那么人的大脑可以存多少东西呢？

2014年3月Nature的一篇文章称，科学家对小白鼠的大脑进行分析，一个小白鼠的大脑有13个神经元结构，而仅仅分析了13个神经元，就用了高达1TB的数据。人的大脑大约有1000亿个神经元，那么算起来就是亿TB，亿块2T硬盘。

人脑就是一台超级计算机

人类大约有几百亿个脑细胞，每个脑细胞大约有几百条脑神经，每条神经上大约有几百个突触，每个突触有几百到几千个蛋白质，一个脑细胞的作用大约相当于一台大型计算机，一个突触的作用大约相当于计算机的一块芯片。可以很简单地推算出来，人的大脑相当于上千亿块或上万亿块芯片。

人类目前最大型的并行计算机，美国的白色战略加速计算机（White ASCI）也不过8000块芯片，和人类的大脑比，相差大约一亿倍，也就是差8到9个数量级。

计算机的运算能力一般用一秒钟能做多少次加法运算来统计，目前最快的是中国的“天河二号”，以峰值计算速度每秒亿亿次、持续计算速度每秒亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。

由于人脑是超级巨大的并行运算系统，所有突触以及每个突触上的所有蛋白质，都可以瞬间同时运动，蛋白质之间又只有几纳米距离，电流在这个距离上一秒可运行几千亿次，人脑运算速度的数量级就大得没法形容，大约1后面跟27个零到30个零。要知道，40亿次，才不过是4后面跟9个零而已，差了大约20个数量级。

所以，如果用计算机来模拟人类大脑的功能，以目前研究进展的速度而言，大约还要一百年才能实现。因为根据著名的“摩尔定律”，计算机的运算速度每18个月提高一倍，也就是每年大约提高倍，要提高20个数量级就需要100多年。