肖晓
复旦大学类脑研究院博导

我是复旦大学类脑智能科学与技术研究院博导肖晓,关于大脑运作的奥秘,问我吧!  

大脑左右着生命个体对于自身、外界、空间和时间等各个维度的感知,神经系统损伤则可能带来不同类型的困扰。当我们感知五彩缤纷的世界时,当我们沉浸在喜怒哀乐的情绪中或回溯记忆时,当抑郁、焦虑、成瘾、强迫症、自闭症困扰我们时,背后都有大脑运作的机理。
如何理解和应对这些令人感到棘手的脑疾病?情绪和记忆可以控制和编码吗?脑机接口离我们有多远?心灵感应什么时候会实现?我是复旦大学类脑智能科学与技术研究院博导肖晓,译有《最初的爱,最后的故事》等。关于人类大脑的奥秘,问我吧!
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探索 2021-07-08 进行中...
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肖晓 2021-07-11

谢谢你的提问,这是一个非常好的问题。
这个问题和我上一个回答也相关。我在上一个问题里介绍过,已经有科研结果证明:没得到充分的睡眠会让人更容易记得负面的东西。
在清醒时大脑接收外部信息和信息产生的情绪,负责编码恐惧情绪的杏仁核脑区(Amygdala)会把情绪编码输入到海马脑区(Hippocampus),进行短期记忆。 同时前侧的皮层(Cortex,包括前面说过的前额叶皮层PFC)也会接受这些信息,并且也把信息放进海马脑区进行暂时储存。
所以在清醒时,大脑分泌大量的单胺类神经递质(aminergic transmitter,比如我们熟悉的五羟色胺、多巴胺等),这些单胺类递质会激活杏仁核、海马脑区等等负责编码情绪的脑区,让情绪得到编码和记忆。
而相比起正面的东西,更容易记得负面的东西,实际上是大脑在长期进化过程中获得的一种保护机制。俗话说:一朝被蛇咬,十年怕井绳,也是这个原因,我们能够记得让我们恐惧的、害怕的、会伤害我们的东西,并在未来生活中及时保持警惕,以保护我们自身,这也是我们能够历史长河中能够存续下来的原因。
虽然在现代社会中,很多负面的东西已无法实质伤害到我们的肉体,但大脑这种对负面情绪长期记忆的机制还在继续发挥作用,所以我们还是会不由自主地,相对于正面的信息,更多地去记得负面的信息。
对于这个问题的解法,可以参照上一条回答,多睡觉、多运动,让大脑在睡眠时多多清除掉一些不必要的情绪记忆,并通过运动多多产生一些有益于存储正面信息的神经递质,以保持健康的生活状态。
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肖晓 2021-07-11

谢谢你的提问。
这个问题的简单回答就是:动物确定也是有感情和认知的。
哺乳类动物,比如我们经常接触的狗狗、小猫咪、宠物猪等等,都是有很强的认知能力,很多认知神经科学实验就是使用这些动物作为实验对象,比如常用的模式生物有大小鼠、兔子等等,科学家们针对大小鼠的行为模式设计出了很完善的实验范式,通过一些常规的实验来检测动物的某一项认知能力:空间记忆、工作记忆、厌恶情绪、焦虑情绪等等。
无脊椎类动物比如章鱼,也有很高的认知能力,我翻译的《最初的爱,最后的故事》里面有一章就是讲这些无脊椎类动物的,还有一本书叫《章鱼的心灵》也是说了章鱼的感知与意识。
还有很大一类生物学家和生态学家,研究果蝇、蜜蜂、蚂蚁等等,都发现他们具有一定程度的认知能力和社会协作能力。
关于狗和猫的认知能力,其实我原来在知乎写过两篇小文章介绍过:《狗是否知道自己是狗》、《猫能听懂人话吗》,感兴趣的朋友可以移步那边仔细看看。
简单的结论是而狗狗能够认识到自身,是具有自我意识的。而猫猫们能够非常好的理解人类的指示信号,并且依赖人类的指示信号对不熟悉的物体做出判断。他们对主人带有感情色彩的指示都能给予正确的回应。有不少科学实验能够证实这一点,并不是人类单方面的臆测。
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肖晓 2021-07-15

谢谢你的提问。
这些都是很好的问题,看得出来你有很多思考。
首先,认知过程包括很多,有感知觉认知、情绪认知、学习记忆等等,你所说的可能偏重于学习记忆。学习和记忆的机 制比较复杂,以你举的语言文字为例,又分为音频和图像处理。认字主要是由大脑的语言区和高级视觉区同时负责的,目前研究得比较多的还是以英文为基础的,但英文和汉语的体系又有很大的差别。
已有的文献显示,文字的存储大都是图形化为基础,所以简单地说,是整体的形式进行编 码和存储。但由于每个人的学习经历差异,还有语音对语义的影响、口头语与书面语的差别等等。是一个很复杂的系统,也是一个很大的交叉学科。
对的,抑郁、焦虑、成 瘾等等都是以大脑神经电信号和神经递质、受 体等 分子功能为基础,所以长远来看,都可以进行编码和调 控。大脑受到的刺激基本上都是由外界传入的,大脑与外界的联系主要是由大脑皮层下的一些区域控制,比如丘脑、下丘脑、脑干等等,这些脑区大部分通过与脊 髓联系,收集躯体和外周神经的传来的各种信号,还有有另外一些信息是通过全身的循环系统通过血脑屏障传递给大脑,所以你所说的“大脑受到刺激”也就是躯体所带来的信息,两者实际上是一体的。而感觉到累,想休息,身体的种种信号,都通过直接或间接的方式,通过外周神经、交感神经、副交感神经,传递给大脑,很多时候身体的工作机能是在你没有意识到的情况下,大脑就已经直接 下 发 指 令 完成了,比如我们不需要思考就直接开始呼 吸、心 跳……这些都是受大脑控制的,但为了节能的目的,自主就可以完成。

请问老师,人可以选择性地忘掉过去吗?

肖晓 2021-07-13

谢谢你的问题。
这是个很好的问题,但是也比较复杂,目前我自己的实验室也在这个领域进行研究,这个问题最简单的回答是:理论上是可以的。
总有人把大脑比作电脑,认为电脑就是对人脑的一种模仿,记忆也和电脑存储数据一样:一格一格地储存在不同的脑区里面,根据所需到不同的位置去调取记忆。
美国著名心理学和行为学家Karl Lashley在1920年代做过一系列行为学实验,就想对这一假说进行验证,找出存储记忆的脑区。他先用好吃的食物训练老鼠走迷宫,训练过后的老鼠能很快的找到最近的路找到它们爱吃的,然后他人为损伤老鼠大脑中的不同部位,看损伤哪个部位会影响到记忆,一旦记忆受到影响,就说明记忆储存在那个位置。
其实Lashley使用的这种大脑区域损伤法(Lesion)至今仍是不少动物行为学实验的常规方法,用这种方法验证了不少行为模式和大脑不同区域的关联,但Lashley低估了“记忆”这种行为模式的复杂程度,他发现老鼠记忆的受损和大脑损伤的具体 位置无关,只和损伤区域的大小有关,损伤的区域越大记忆丧失的就越多,所以他就得出结论:记忆并没有一个特殊的存储区间,而是弥散在大脑的各个部位。这个观点流行了很多年,但是在现在看来这个理论是不准确的。目前科学家得出的结论是:记忆应该是有不同的种类,不同种类的记忆可能存储在大脑的不同位置。
但目前选择性的对记忆进行改写和编码,目前只在动物上完成,其中做得最好最有名的是美国麻省理工大学的诺贝尔奖得主利川跟进(Susumu Tonegawa)实验室。简单来说就是他们找到了小鼠的大脑中某一群细胞的记忆“开关”,当人为的打开这个开关,小鼠们就会重现那段记忆,第一次人为的通过记忆控制了小鼠的行为。这项工作被选为2014年十大科学突破之一,文章的第一作者是复旦毕业的刘旭博士,还获得了有着医学界诺贝尔奖之称的拉斯克奖(Lasker Award)。
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