請先猜壹個謎語:我們每天都在使用壹樣東西，所以它在我們身上，但是看不見摸不著。沒有它我們什麽也做不了。那麽請問，這是什麽？
也許妳已經猜到了，沒錯，是我們的大腦！？我們無時無刻不在使用我們的大腦，但我們對它們卻知之甚少。針對這種情況，上海東方廣播中心獨家策劃了壹檔有趣的科普節目，名為《創新之問》。節目內容是普及大腦常識，形式主要是雙方對話。最大的亮點是對話的雙方有非常鮮明的對比效果。如何變得可愛？原來，對話的壹方是中國院士、著名神經生物學家楊·，而對話的另壹方是小學生。
想想吧。科學家是認真的，有知識的，而小學生是好奇的，渴望學習的。當這兩方相遇，會碰撞出怎樣的火花？正如節目組所料，來自科學家和小學生的精彩問答為很多人普及了腦科學常識，受到了人們的高度評價。後來節目組重新整理編輯了這個節目的內容，於是就有了我們今天要分享的《對話中國院士:妳對大腦的奧秘了解多少:大腦奧秘的初步研究》這本書。這本書獲得了“2018兒童讀物”獎。
好了，事不宜遲，我們來聽聽楊院士和小朋友們在腦科學上談了些什麽。
01大腦由哪些部分組成？
在科學界，很多人認為宇宙的奧秘是最深奧的。但實際上，人腦的神秘可以和宇宙的神秘相提並論。世界上任何先進的機器都沒有人腦復雜。既然人腦如此強大，我們就有必要好好了解壹下。
大腦位於我們的顱腔中。大腦由三部分組成:大腦、小腦和腦幹。其中，大腦約占大腦總重量的85%。大腦由兩個半球組成，外層是大腦皮層。大腦皮層是思維的器官，支配著人體的壹切活動。小腦位於大腦的下部。它負責控制和平衡人的各種行為，如行走、奔跑和彈跳等。，都是小腦在發揮作用。腦幹位於大腦下方，主要功能是維持個體生命，包括心跳、呼吸、消化等重要功能。
總的來說，我們說的人腦主要是指大腦。與人體其他器官相比，大腦的發育要復雜得多。神經元是大腦的基本單位，大腦中有數千億個神經元。神經元之間的連接點被稱為突觸。在胎兒時期，大腦神經元的數量在增加。寶寶出生時，大腦的雛形已經基本成型。
很多家長都有這種經歷。孩子兩三歲的時候，學說話很快。為什麽？原因是人在兩三歲的時候，大腦發育非常快，很容易接受和模仿信息。正是因為這個特點，兩三歲的孩子會很快學會說話。
腦科學的巨頭有哪些？
從歷史的角度來看，腦科學研究的道路雖然不長，但充滿艱辛。自17世紀以來，科學家們壹直用解剖學的方法研究大腦。19世紀，神經元理論破土而出，從而形成了腦科學的雛形。
在腦科學研究領域，有兩個巨頭不得不提。壹個是意大利神經解剖學家高爾基。1873年，高爾基開創了壹種創新的染色方法——高爾基染色法。高爾基染色能清晰顯示動物神經細胞的形態。這讓人們第壹次清楚地看到了復雜而微妙的神經元結構。
腦科學的另壹位巨人是西班牙神經學家卡哈爾，他被譽為“神經科學之父”。卡哈爾改進了高爾基染色法，提出了神經元理論。神經元理論認為，大腦是由腦細胞構成的，神經元是神經活動的基本單位。神經元之間雖然沒有直接接觸，但是會傳遞信號。卡哈爾還手繪了神經元的圖像。通過這些圖畫，人們可以看到神經元細胞的樣子。
高爾基和卡哈爾因對腦科學的巨大貢獻獲得了1906諾貝爾生理學獎。
目前有哪些腦研究技術？
隨著科技的進步，研究大腦的技術越來越多。說到這裏，楊院士從微觀和宏觀兩個角度為我們介紹了幾種腦探測技術。
先說兩個微技術。第壹項是電子顯微鏡技術。這項技術可以清楚地看到神經細胞和突觸的精細結構。第二項是電生理技術。這項技術可以檢測神經細胞的活動。即使是運動範圍小於0.1微米的微小變化，也會被它準確記錄下來。
說完微觀方面，我們再來看壹下檢測大腦功能的宏觀技術。第壹項是腦電圖。腦電圖技術也是目前應用最廣泛的大腦分析技術。19年底，英國醫生在動物身上發現了腦電波。此後，他們發現當人們思考和睡覺時，也會產生不同的腦電波。由此，腦電波的概念第壹次進入大眾視野。經過壹百多年的發展，腦電信號分析技術已經成為診斷腦部疾病的重要工具。
除了腦電圖，核磁共振成像是壹項重要的腦部檢測技術。據統計，到目前為止，已經有十幾位科學家因為在核磁共振技術領域的突出貢獻獲得了諾貝爾獎，可見核磁共振技術的威力有多大。核磁共振技術可以分為兩類，壹類是應用核磁共振技術，另壹類是功能核磁共振技術。
核磁共振(NMR)振動技術的應用可以在不進行手術的情況下獲得人體各個器官的大量信息。通過對大腦的這種檢測，我們可以清楚地看到大腦的結構和大腦的活動。目前，該技術已應用於腦梗塞、腦腫瘤和腦外傷的診斷。而功能性磁共振* * *振動技術更簡單，只要測量血液的含氧量，就能準確監測大腦活動。
什麽是大腦圖譜？
但是，當我們在探索大腦的奧秘時，光有大腦探測技術是不夠的。我們還需要壹張“腦圖”。這個腦圖的專業術語是“腦圖”。繪制大腦圖譜壹直是腦科學領域的熱門話題。妳可能會好奇，為什麽要繪制大腦地圖？這是因為腦圖譜可以詳細描述大腦活動，並標記出負責語言、記憶和情感的功能區。想要對人腦有更深入的了解，必須要有壹張腦圖。
繪制腦圖譜的傳統技術是將腦組織切成薄片並用特殊的熒光染色，然後將這些切片放在電子顯微鏡下進行研究並拍照。但是這樣畫腦圖不僅費時費力，而且特別貴。於是，科學家們開始積極尋找新方法。
2016年，美國壹個科研團隊發明了神經元條形碼技術。這項技術給每個神經元分配壹個條形碼。如果想要得到壹個神經元的DNA，只需要拼接這個神經元的所有條形碼。應該說，這種技術比傳統的繪制大腦圖譜的技術要好得多。
大腦和記憶有什麽關系？
大腦被稱為“人類的記憶倉庫”，那麽大腦為什麽能記住信息呢？這背後的原理是什麽？要找到這些問題的答案，我們得從壹部老電影說起。
在美國電影《雨人》中，主人公雷蒙德是壹個記憶天才。他永遠不會忘記任何事。雷蒙德的原型是美國皮克。皮克雖然自閉，但記憶力超強，看過的東西他都能記得98%。皮克驚人的記憶力啟發了科學家研究記憶。
科學家經過研究發現，記憶大致可以分為三類，即瞬時記憶、短時記憶和長時記憶。瞬時記憶能持續兩秒左右，短時記憶不到壹分鐘，長時記憶會超過壹分鐘。
對於正常人來說，年齡越大，記憶力越差。然而，病人莫裏森年紀輕輕就經常忘記事情。後來醫生發現莫裏森的記憶只能維持20秒。莫裏森為什麽這麽健忘？這件事還得從他小時候說起。
小時候，壹場車禍讓莫裏森患上了癲癇。為了治療癲癇，外科醫生切除了他大腦中海馬體的壹部分。手術後，莫裏森的癲癇癥狀確實有所緩解，但與此同時，他患上了嚴重的失憶癥，甚至連自己剛剛說過的話都記不清了。
莫裏森的失憶癥引起了神經科學家的強烈好奇，於是科學家們開始對他進行研究。而莫裏森只有20秒的記憶，所以他總能耐心配合科學家的各種要求，從不厭煩。最終，好脾氣讓莫裏森成為歷史上最著名的病人之壹。從莫裏森的例子中，我們不難發現，大腦中的海馬體與記憶的形成密切相關。
莫裏森之後，我們來談談正常人。對於正常人來說，記憶力的好壞取決於兩個因素，壹是先天遺傳，二是後天訓練。記憶的整個過程可以分為四個步驟，依次是獲取、編碼、儲存和提取。人在記憶的過程中，會涉及到很多復雜的機制。只有大腦各部分協同工作，才能記住信息。
雖然記憶對人很重要，但我們也要明白，單純的記憶並不構成價值。大腦的真正價值在於它能幫助我們掌握知識，理解客觀事物，解決實際問題。
06“大腦潛能開發了20%”，這種說法靠譜嗎？
現在社會上各種智力培訓班層出不窮。這些訓練抓住了家長的壹個心理需求，就是培養高智商的孩子。
那麽什麽是智商呢？智商是指壹個人的認知水平與年齡相符的程度。人的智商會變嗎？答案是肯定的。人的大腦可塑性很強，其結構和功能會隨著外界環境的刺激而發生變化。壹個人只要能不斷學習，智商就能不斷提高。
說到智商，總會讓人聯想到潛力。今天國際上流行壹種觀點，認為人腦潛力無限，而目前人腦的潛力只開發了20%左右。楊院士認為這種說法很值得商榷。為什麽？因為我們誰也不知道把人腦開發到100%是什麽感覺。既然是這樣，為什麽要說人腦目前只開發了20%呢？因此，楊院士認為“人腦有百分之多少可以開發”的觀點是不科學的。
換頭有什麽風險？
盡管人類對大腦的了解仍然有限，但科學家們從未停止對腦科學的探索。近年來，腦科學領域湧現出許多奇聞軼事。比如2017，壹個換頭的新聞引發了全球網友的熱議。發生了什麽事？原來，意大利神經外科醫生卡納韋羅希望做世界首例人類換頭手術。這個想法聽起來可怕嗎？有些人真的想做小白鼠。這個人是俄羅斯的程序員。因為他天生患有脊髓性肌萎縮癥，所以只能長期坐在輪椅上。程序員相信換個頭就能重新站起來。於是醫生和病人壹拍即合，準備換頭。但後來，換頭手術沒有實施。
為什麽？因為換頭技術面臨兩大問題，首先是倫理問題。假設把張三換成李四的頭像，那麽問題來了:這個人現在是張三還是李四？第二是生理排斥問題。頭部置換後，患者體內會出現強烈的排斥反應。如果處理不當，病人會有生命危險。可見，換頭手術能否在人身上實施，還需要時間來給出答案。
未來腦科學研究的趨勢是什麽？
進入21世紀後，人工智能成為腦科學研究的新趨勢。人工智能(Artificial intelligence，簡稱AI)是研究、開發和模擬人類智能的新理論和新技術。近年來，人工智能壹直是科技界的熱門話題，圍繞人工智能的大討論從未間斷。
2017，中國頂級圍棋選手柯潔挑戰人工智能AlphaGo，卻連輸三局。這個結果讓很多人驚訝。其實這也難怪，因為從表面上看，AlphaGo是壹臺機器，但實際上，它的背後站著壹群世界級的科學家。歸根結底，對抗柯潔的不是機器，而是壹大群智力超群的科學家。所以，柯潔的失敗是可以理解的。然而有趣的是，在擊敗柯潔後不久，AlphaGo也跌出了冠軍寶座。打敗它的不是人類，而是新壹代人工智能AlphaZero。
面對柯潔戰勝AlphaGo的事實，人們開始對人工智能產生了強烈的恐懼。於是，越來越多的人開始擔心人工智能將來會搶走我們的工作。目前，全世界的科學家都在積極研究如何應對這壹挑戰。
總的來說，今天的腦科學研究主要集中在細胞和分子水平。我們對思維、情感、意識等大腦高級功能的認識還很膚淺。人腦是精神活動的器官，精神活動的最大特點是不可預測。思維無時無刻不在變化，這給大腦的研究帶來了很大的難度。但是，對於我們人類來說，越是未知的領域，越能激發我們探索的欲望。
21世紀是腦科學的世紀，研究大腦成為目前最具挑戰性的科學問題。正如現代腦科學創始人卡哈爾所說，“只要大腦的奧秘沒有向世人揭示，宇宙就依然是個謎。”未來腦科學會帶來哪些研究成果？我們拭目以待。