人人都该懂的脑科学（中）

　　原标题：人人都该懂的脑科学（中）

　　

　　

　　从出生那一刻起，仿佛石器时代的人的婴儿见到20世纪的母亲，婴儿便会体会到一种强烈的力量 ——爱，他们的父母以及他们父母的父母也一样。这股力量会摧毁孩子的大部分潜力，但能让孩子更好地成长。

　　——R.D.莱恩（R.D. Laing）

　　我们是否生来就知道如何应对周围的环境？说人在出生时就被设定了某种特定的反应方式似乎很荒谬，但众所周知，对某些行为来说的确如此。我们稍后会了解到，人的大多数行为都是被设定好的，当然，我们可能没有意识到这一点。对新生儿来说，反射行为是他们应对外部环境的最初反应，如刚孵化的小鸟张开嘴觅食，新生的小马驹站着奔跑，人类婴儿转头吃奶。但更复杂的行为呢？也是被预设好的吗？

　　若干年前，生物学家康拉德·洛伦茨（Konrad Lorenz）表示，幼鹅在孵化后会跟随它们看到的第一个大型移动物体。这种印记的产生有严格的窗口期。对幼鹅而言，这一窗口期就是孵化后的24小时，之后印记回路就会永久固定。幼鹅通常会在母鹅身上留下印记，因为母鹅是它们遇到的第一个大型移动物体，但只要是移动的物体，幼鹅都会留下印记。后来，洛伦兹展示了幼鹅是如何在汽车、同性成年鹅、洛伦兹甚至轻型飞机上留下印记的。印记对象是成人生活中配偶选择的基础，因此这是预设行为导致多年后出现特定行为的一个例子。印记可以通过双向方式起作用，因此父母也会在子女身上留下印记。例如，母羊在小羊出生后的最初几小时内就会留下气味印记。

　　20世纪50年代，哈利·哈洛（Harry Harlow）所做的一组实验表明，幼猴天生就对母亲应该是什么样子有一种预期。如今，从伦理角度看，这些实验不太可能获得批准。幼猴在面对由光秃秃的铁线框架构成的“母亲”和有布覆盖的线框“母亲”时，选择了拥抱后者，即使前者身上有牛奶而后者没有。布提供的舒适胜过吃东西带来的舒适性。人类的一些反应也是天生的。在人类和猴子身上进行的实验表明，即使之前没有接触过这类事物，他们对蛇或突然靠近的大型物体（若隐若现）也会产生一种自动的恐惧反应。

　　我们似乎生来就有一些固有的行为和反应，有些人把这称为族生记忆，即编程到物种的神经系统的记忆。这种记忆不是通过学习产生的，而是通过自然选择和进化收集起来的，因此我们生来就会一些知识。据推测，这意味着从一开始这种行为的神经回路就连接了起来，像学过这种行为一样。另一种不那么极端的说法是，正是这种固有的行为和反应将脑设计成现在这样的。脑的每个部分具有以特定方式对特定事物做出反应的倾向，但经验决定了反应的细节。

　　【原始反射】

　　婴儿一出生就有固定的反射。抚摸宝宝的脸颊，他们会转动脑袋、动嘴巴，准备吮吸，这就是觅食反射。让婴儿站起来，他们的双脚会以反重力反射的方式推地面。把他们的脚轻轻推到台阶上，他们就会站起来。把手指放在他们的手上，他们就会紧紧抓住你。即使是在水中，婴儿也有潜水反射，他们会放慢心脏跳动速度并避免呼吸，直到安全为止。

　　这些原始反射到底是怎么回事？随着发育，原始反射会受到额叶的抑制，所以当人成年时，原始反射就基本上消失了（不过在很多研究中，高达20%的成年人仍然有某种原始反射）。

　　例如，由于卒中而导致额叶损伤，我们可以通过神经系统检查来揭开原始反射的面纱。对神经系统正常的成年人来说，划伤脚底外侧会导致大脚趾向下。而对额叶损伤的人来说，反而会先产生反重力退缩反射（巴宾斯基征），大脚趾向上翘。再比如抚摸脸颊，随后会产生觅食反射；轻拍嘴唇，嘴唇就会撅起，准备吮吸；用手指用力拍打手掌，抓握反射会阻止手指放松。

　　潜水反射不受额叶的抑制，因此在正常成年人中仍然存在。有些人心跳异常快，让他们把脸放在一盆冷水中，其潜水反射就会被唤起，继而会减慢心跳速度，纠正异常的心率；即使他们把脸露出水面，其心率也会保持正常。

　　怎样习得恰当的行为

　　在特定情况下，什么是正常行为取决于人所处的社会和文化，有时还取决于人的年龄、性别和社会地位。尽管社会规则似乎很繁杂，但大多数人在大多数时候是否都在说对的话、做对的事呢？

　　在控制行为方面，额叶起着最重要的作用。当然，这并不是说脑的其他部分没有用，而是说我们只有正确地感知世界才能做出正确的反应。例如，如果在没有威胁的地方“看到”威胁，或者没有意识到真正的威胁，那么无论额叶功能多好，我们的行为都将会失当。额叶是脑中最大的部分，但相对来说却被研究者忽视了，因为额叶损伤往往会导致一些非常微妙和难以测量的问题，比如人格变化。

　　额叶还参与语言输出、眼球运动控制、动作的制订和计划。接下来，我们将对额叶中控制行为和社交技能的部分（额叶最前面）以及控制思维的部分（多位于侧面）进行详细解读。

　　如何理解他人和外部世界

　　任何傻瓜都会说真话，但只有会觉察世事的人才会说谎。

　　——塞缪尔·巴特勒

　　掌握社交技能需要拥有理解他人的能力。动物通常会用身体姿势向对方发出信号。当某只动物表现出某种行为时，另一只动物会对这种行为做出反应。对多数动物来说，这是一种自动的反应，不需要学习，就像一个人会对另一个人的微笑回以微笑一样。人类不仅会对他人的行为自动做出反应，还会对彼此的精神状态做出反应。我们往往会为他人的信念、欲望、知识和意图建立一个模型并对此做出反应，而非对他人的行为做出反应。我们根据内在心理模型来解释他人的行为，因此，不同的人对处于不同状况下的相同行为会产生不同的解释和反应。这一过程缓慢而艰难，到十几岁时才能达到成熟状态。建立他人心智模型的能力意味着我们必须能够理解心智的概念。这就是心理理论，它是社会技能心理学研究的基石。没有它，我们就无法与他人共情。无论在何种关于自我意识的探讨中，这一理论都至关重要，因此，心理的概念也适用于我们自己的思想。

　　瑞士心理学家让·皮亚杰（Jean Piaget）首次研究并描述了我们在构建外部世界心理模型时所经历的各个阶段。他认为，孩子理解力的发展会突飞猛进，然后再逐步提升。每一次飞跃都发生在特定的年龄，在此之前，即使再聪明的孩子也无法理解下一阶段的概念。在每一阶段，孩子都在使用他们当下理解世界的心理概念。这种新体验与他们当下感知世界的方式相呼应，借以维持心理平衡。如果与孩子的认知模式不相符，那么这种新体验就需要调整，直到这一模式崩溃，因为孩子的理解水平允许其欣赏当前模型中的缺陷。渐渐地，孩子构建世界的心智模式会变得越来越好。皮亚杰的发展阶段理论至今仍在使用，当然，其中有一些修改。例如，现在我们已很清楚，有些儿童进入第三阶段的时间比之前想象的要早，有些（可能是大多数）正常成年人则永远都达不到最后阶段。

　　皮亚杰观点中的一个关键特征是，我们不能跳过任何一个阶段。它们总是按照不同阶段的描述顺序出现，并没有文化特殊性。这很可能是因为基于预设的学习本能，我们对外部世界都建立了相似的理解模型，所以当在相似的时间遇到相似的危机时，必然会有相似的解决方案。

　　人类是高度社会化的：这些技能非常复杂，需要大量的脑力。脑需要发展出一种技能，随着发育，这一技能也会发生变化。额叶的生长、变化和成熟，与我们世界观和社会技能的发展是完全一致的。现在，让我们来了解一下我们在构建外部世界心理模型的各个阶段。

　　感知运动阶段（0～2岁）

　　婴儿的额叶很小，这意味着在这一阶段的孩子对社交技能的需求非常小。这就是感知运动阶段，是我们从出生到两岁左右对外部世界的认识阶段。一个重要理念是，外部世界是独立于我们自身的。感知运动阶段的主要特点是眼见为实。这一阶段的孩子不太能理解他看不到的物体可能仍然存在这件事，通过隐藏他们想要的和正在寻找的东西，就能很容易证明这一点。知道隐藏的物体仍然存在这一点出现在婴儿大约9个月时，这也是智力的一次飞跃。我们也因此培养了一种认同感，并开始有意识地做一些动作，如刻意摇动拨浪鼓以发出噪声。

　　前运算阶段（2～7岁）

　　处于前运算阶段的儿童不容易理解抽象概念，但是他们开始理解具体的物理概念，如形状或颜色，并用图像和语言来表征世界。站在他人的角度进行思考对他们而言并不简单，因为他们还没有形成心理理论。他们的世界观是以自我为中心的——世界围绕着他们转。

　　当被要求对客体进行分类时，此阶段的孩子会以某单一特征进行分组。例如，给他们一些形状和颜色各异的小块，他们会将它们分成颜色相同的小块（无论形状如何），或形状相同的小块（无论颜色如何）。它们不会收集颜色和形状都相同的小块，如所有红色的方块，因为他们还不能理解事物的多重属性概念，也不能理解某一更大集合的一小部分的概念。

　　具体运算阶段（7～11岁）

　　当孩子成长到大约11岁的发展阶段，他们会学着用合乎逻辑的方式进行思考，主要针对具体的对象。他们也开始明白他人可能有不同的观点。这是他们发展心理理论的第一个阶段，因此慢慢变得不那么以自我为中心。这一点可以通过以下例子来证明：向孩子展示一个场景并要求他们向另一个人描述这一场景。在接受另一个人的观点之前，孩子们总是会按自己所看到的场景进行描述，而有心理理论能力的孩子会正确描述对方看到的场景。在没有他人概念的情况下可能拥有自我概念，这听起来似乎很奇怪，但是我们谈论的是，自己的心理概念与他人的心理的对比，而不是谈论自己和他人作为对象的概念。

　　在这一阶段，孩子的智力也有了很大的飞跃。他们发现，即使以某种方式操纵客体，其周围客体的属性也保持不变。这就是所谓的性质守恒（conservation of property），一个经典的例子是体积守恒实验：给孩子展示一只装有橙汁的矮胖玻璃杯，然后将其中的橙汁倒入一只瘦高的玻璃杯中。当被问及哪只杯子里的橙汁多时，处于这一阶段的孩子已经意识到橙汁的量没有变化，早期阶段的孩子则认为较高的杯子里的橙汁较多，即认为果汁的性质可以改变，并且由物体周围的环境决定。这对成年人来说似乎不成问题，但需要对客体7种不同属性的理解有重大飞跃，这7种不同属性包括数量（number）、长度（length）、液体（liquid）、质量（mass）、重量（weight）、面积（area）和体积（volume）。

　　要理解客体的属性可能保持不变，我们需要明白3种理念。第一种，如果不从材料中添加或取走任何东西（“特性”的概念），材料将保持不变。第二种，某一维度的变化可以由另一维度的变化来补偿。第三种，如果反过来执行这些步骤，就可以撤销更改。

　　形式运算阶段（11岁及以后）

　　这是心智发展的最后阶段，如果能达到，可能会在11岁左右实现。在这一阶段的早期，存在自我中心的回归现象，这可能是由对青春期的回应而产生的脑神经通路的变化引起的，其最终会消失。在这一阶段，人们可以思考抽象的事物，可以用一种更科学的方式理解外部世界，可以系统地创造和测试各种想法，并能够思考未来。这是人们对观念问题产生兴趣的阶段。人们可以更容易地理解数学问题，并且以更符合逻辑的方式进行推理。人们可以构建一个与现实世界有不同属性的抽象模型，并对其进行测试以获得问题的答案。例如，人们可以问如下问题：“如果雨向上会怎么样？”“如果我们有鳃会发生什么？”“如果草是粉红色的会怎么样？”在工业化国家，只有约1/3的高中毕业生会认真思考，许多人在整个成年期从未进行过认真的思考。我们从未思考过，因为我们似乎并不需要思考这样的问题。

　　皮亚杰认为，生理发展会自动推动人从一个发展阶段发展到下一个阶段。目前的证据表明，生理成熟不仅是进步的必要条件，孩子还必须处于合适的环境中，形式运算阶段的孩子尤其如此，而这就需要相当高水平且具有挑战性的正规教育。当然，也存在其他因素推动他们经过这些阶段。根据以往的经验，心理模型已经受到很大的挑战，因此需要另一组概念。

　　进化心理学与本能：与生俱来的反应与行为倾向

　　我们在本章一开头曾提出一个问题，是否有先天行为。接下来，我们将尝试理解这样预设的方式是否能够解释我们的所思所为。

　　人类的各种表情得到了广泛的理解，即使是天生失明的人也会做出适当的表情，尽管他们从未见过。每个人都会因快乐而笑，因痛苦而哭。为什么很多人害怕蜘蛛、恐高或当众演讲？为什么我们在互动之前要互相问候？为什么有的人会为陌生人冒生命危险？为了回答这些问题，就不得不提进化心理学，这是一种理论体系，可以通过将人们的思想和行为看作一组由进化形成的反应来回答以上问题，因为它们在史前时期就已经很有用处了。

　　大多数人认为动物是受本能支配的，但是人类可以超越本能：除了一些基本本能，如饥饿或口渴，我们可以选择做什么及如何做。但是这很有可能不是真的——也许我们比其他动物拥有更多的本能，因为我们日常的大部分决策都是在潜意识中进行的，而大部分过程可能比其他动物的复杂得多。一般情况下，只有经过仔细加工的信息才能引起我们的注意。我们可以保持平衡，可以做面部表情，可以不用思考就呼吸。如果愿意，我们还可以改变这些行为；但是如果我们任由其发生，它们就会自动发生。脑的神经回路会精细地处理每一种感觉（本书后面将会提及）。看似单一的感觉，实际上是一种综合性的且作为一种准备被理解和体验的实体呈现给意识。例如，触觉实际上是轻触、联合位置、压力、疼痛、温度、伸展及许多感觉的混合。这些初始感觉甚至也被用来产生更高级的感觉，然后结合起来给出统一的感觉。

　　【如果不需要脑，那就吃了它……】

　　海鞘最初是一种幼虫，它们的脑神经节（相当于一个非常原始的脑）控制着运动，而内脏神经节（相当于一个非常原始的自主神经系统）控制着消化。一旦找到一块好的岩石，它们就会永久附着在上面，然后消化自己的脑神经节。脑的主要作用是让动物有目的地移动，而对海鞘来说，一旦安顿下来，脑就成了它们的包袱。

　　就像钉钉子时用锤子比电锯更有效一样，我们需要专门解决某些特定问题的神经回路。进化心理学把脑看作一组微型计算机，每台计算机都是为解决自身问题而设计的，如从眼睛中提取信息，从耳朵周围的空气振动中处理信息，选择性伴侣，以及选择吃什么，等等。拥有这样专门化的路径可以使我们更快速、更好地应对外部世界。

　　心智的多面性：人类的推理本能

　　计算机科学解决问题有两种方式。第一种是设计一套通用规则，如概率论，它适用于纸牌、骰子、量子物理和遗传学；或微积分，用于河流航行、重力、人口增长和放射性衰变等。问题的内容无关紧要，重要的是属性。第二种是使用大量的特定假设和假定知识。由于问题内容是设计解决方案的关键，因此该方法不易推广。我们可以看到，所有通过进化来设计解决方案的问题都是这种内容依赖型的。在人类行为中有大量的证据可以证明这一点。

　　这表明，即使在发育的早期，婴儿也已经拥有了“假设”思维。虽然人们可能会说，出生几个月后发生的反应是后天习得的，但实验可以证明事实并非如此。一些能力在出生时不存在并不意味着它们是被习得的。我们刚出生时没有牙齿，但这并不意味着我们“习得”了“拥有”牙齿。由于这些与生俱来的假设能力，幼儿很聪明，能够快速了解周围的环境。猜测他人想法的能力（心理理论）在人类的发展中尤为重要。尽管刚学步的孩子还没有能力设想出别人的想法，但是实验表明，他们可以通过眼球运动和注视方向来理解他人的信念或想法。

　　不同的神经通路处理不同的问题，而这些神经通路都是针对其所要处理的问题设计而成的。专门用于处理视觉信息的通路不会处理声音信息，专门用于了解他人想法的通路不一定能给出关于无生命客体的合理答案。这反而能引发我们对非特定通路针对的问题去进行更多的思考。此外，任何问题都可能由许多较小的问题组成，因此，在同一时间尝试用不同的通路解决问题并比较结果是很有用的。换句话说，当处理任何一条信息时，脑的不同区域会被同时激活，在脑扫描图中经常看到这一情况。

　　我们常常嘲笑本能，认为它们好像与逻辑背道而驰，在某种意义上可以这么讲。逻辑系统可以用于解决任何问题，本能针对的则只是特定问题。不过，从另一个角度来看，这反而成了我们的一种优势，因为我们有大量特定的解决问题的通路，每个通路的设计都是用来提取信息并找到不可避免的问题的解决方案的。换句话说，我们生来就有学习和推理的本能。

　　人类被视为高等动物，本能被进化抹去，被理性思维支配，但学习和推理是我们的本能。我们可以很容易地将它们运用起来，就像鸟儿可以飞翔，猫可以捕猎一样。儿童时期形成的学习和推理通路具有本能的所有特性：专门处理特殊的问题，所有人都能可靠地、可预见地、自动地发展；不需要意识的参与和指令，不需要意识到潜在逻辑。这与一般的智能思考或行为能力完全不同。事实上，对我们的行为和目前的样子进行思考，进化心理学是一种不错的方式。而在哲学层面，这一方式还能让我们质疑：我们认为自己知道或所做的事情中，有多少是与生俱来的，而非依靠自由意志的？

　　【检测作弊的程序】

　　著名的进化心理学家勒达·科斯米德斯（Leda Cosmides）和约翰 ·托比（John Tooby）的研究表明，我们有特定的推理本能，可以在社会环境中发现作弊现象。为了证明这一点，他们使用了华生选择任务进行实验，这是一种“如果A，那么B”的逻辑测试。例如，有人告诉我们“如果有人去波士顿，那么他们会乘地铁”。然后我们拿到四张卡片，代表四个人的行为（每张卡片上有一个人）。卡片的一面是他们的目的地，另一面是他们使用的交通工具。我们只能看到一面。我们需要通过出示最低卡片数来验证“如果有人去波士顿，那么他们会乘地铁”这句话。请看下面这个例子：四张卡片上写着“波士顿”“阿灵顿”“地铁”“出租车”。

　　哪张卡片翻过来才能证明这句话是对的？这些类型的测试并不直观，只有大约25%的人第一次选择就是正确的。答案是两张牌：“波士顿”（因为如果另一面不是“地铁”，那么陈述是假的）和“出租车”（因为如果另一面真的是“波士顿”，那么陈述是假的）。

　　科斯米德斯和托比随后将测试语句改为描述，在这些情况下，社会环境的类型可能存在作弊现象：“如果你要吃饼干，那么你必须先整理床铺。”四张卡片上有关于人们行为的陈述，包括他们吃了什么以及他们先做了什么。测试内容基本相同，但内容不同。在这种情况下，超过80%的人第一次就能回答正确。不管文化如何，自发的、没有明显先入为主的想法就发生了，似乎答案“突然出现”在他们脑中。这有力地论证了一个专门用于检测社会情境中作弊的路径，而不是解决“如果A，那么B”类型语句的通用逻辑路径，这些语句内容本身对他们而言并无任何生存优势。

　　心理学家斯坦利·米尔格拉姆（Stanley Milgram）(4)曾说过：

　　很大一部分人做别人要求的事时，不管行为的内容如何，只要认为命令来自合法权威，他们就不会觉得良心不安……这也许是我们研究中最基本的一个教训：普通人，简单地做他们的工作，即便没有任何特别的敌意，也可以成为破坏性过程中可怕的代理人。

　　米尔格拉姆进行了一系列卓越而有争议性的实验，结果表明，我们都盲目服从权威，只有少数人会说“不”。

　　他做了一个实验：在报纸上发布广告，邀请普通人以每小时4.5美元的价格参加一项关于记忆和学习的研究。被试遇到了一个穿白大褂的严肃的男子（实验者）和一个看起来很友好的普通“被试”。实验者解释说他们要研究惩罚对学习的影响。被试和他看到的那位友好的“被试”一个是“老师”，一个是“学生”。实验安排在抽签中舞弊，所以被试总是“老师”。“学生”被带到镀银玻璃面板后的一间房间里，并被绑在椅子上，然后连接到电极上。“老师”则被带到玻璃面板另一侧的一间房间里，以便他们可以看到“学生”。这间房间里有一台发电机，上面有30个开关，增量为15V，电压范围15～450V。上面清楚地标记着“轻微休克”“危险：严重休克”，最高的两个标记为“XXX”。沉闷的开关激活了电灯、嗡嗡声和机器上的仪表。

　　这个实验要求“老师”为“学生”读一组单词，然后“学生”复读一遍。如果“学生”犯了错误，“老师”就得电击“学生”，每次犯错都会增加电压。

　　“老师”不知道的是，屏幕另一边的“学生”，也就是那位看起来很友好的普通“被试”，其实是一位演员，并不是真的被试。该研究的目的是让“学生”以有计划的方式犯错，接受越来越严重的电击。每次被电击，“学生”都会痛苦地尖叫和挣扎。如果“老师”质疑实验，实验者会说“请继续”。实验前“老师”会接受一次真正的45V的电击，让他亲身体验被电击多么痛苦。

　　该实验的视频片段显示，虽然那些按下电击开关的人往往非常痛苦，泪流满面，不愿意继续对“学生”施加痛苦，但他们仍然会服从权威而继续施加电击。平淡无奇的一句“请继续”通常就足够了，尽管电击令人非常痛苦，但“老师”们仍然会按下按钮。

　　这项研究表明，普通人也可以做出曾被认为只有虐待狂怪物才可能做出的残忍行为。2/3的被试被归类为“听话”，他们来自各个阶层，如工人阶层、管理阶层和白领阶层，且男女都有。在电压达到300V之前没有人停止电击，65%的人按下了明显致命的代表450V的开关。女性和男性同样听话，不过女性往往更容易紧张。这些实验以不同形式、并在不同地区得到重复测试，结果都类似。

　　米尔格拉姆说道：“我观察到，一个成熟且一开始泰然自若的商人，微笑着自信地走进实验室。20分钟内，他变成了一个叽叽喳喳、口吃的傀儡，很快就要崩溃。他不停地扯耳垂，扭掰双手。他一度用拳头敲击前额，咕哝着说‘我们停下来吧’。然而，他仍然对实验者的每句话都做出回应，并一直遵守到最后。”

　　章末总结

　　1让·皮亚杰首次研究并描述了我们在构建外部世界心理模型时经历的各个阶段。

　　·感知运动阶段（0～2岁）：这个阶段的主要特点是眼见为实；

　　·前运算阶段（2～7岁）：这个阶段的孩子开始理解具体的物理概念，并用图像和语言来表征世界；

　　·具体运算阶段（7～11岁）：这个阶段的孩子能够以合乎逻辑的方式思考，主要是关于具体对象的；

　　·形式运算阶段（11岁以后）：这是心智发展的最后阶段，这个阶段的人可以思考抽象的东西。

　　2进化使我们倾向于特定的行为，而经验让我们做出选择。

　　3人类被视为“高等”动物，本能被进化抹去，被理性思维所支配，但学习和推理恰恰也是我们的本能。

　　

　　脑：我们用来思考我们如何思考的器官。

　　——安布罗斯·比尔斯（Ambrose Bierce）

　　五种感觉：一种无可奈何的抽象智慧；一种偶然的选择性记忆；一系列先入为主的概念和假设，我永远无法审视哪怕其中一小部分，更不能意识到它们的全部。这样一个器官能让多少东西成为现实？

　　——C.S.路易斯（C.S. Lewis）

　　在谈论意识时，我们不可避免地会进入一个充满混乱定义和哲学意味的雷区，归根结底，这是因为在大多数情况下，每个人都认为自己知道“意识”是什么意思，但要让他们解释其含义就难了。

　　意识，可以用来表示觉醒或觉醒状态。众所周知，我们睡着的时候会做梦，而当醒着的时候，我们会经历很多没有经历过的事情。因此，就目的而言，觉醒状态不同于意识。有些人用意识来表示自我认知（self-awareness），但这个定义太狭隘了。意识还被用来表示心智（mind），但心智有许多方面是无意识的。因此，意识对很多人来说有很多定义，所以我们需要先把要讨论的东西弄清楚。在本章中，我们将使用意识最常见的定义——“我们所经历的”，这包括我们的内在状态和对外部世界的体验。

　　意识是在哪里产生的

　　我们能指出意识发生的部位吗？意识有结构吗？为了找到问题的答案，发展出了好几种学派。

　　第一种观点是，大多数人会本能地说，脑是产生意识的结构，最初的哲学家、还原论者和唯物主义者也认为如此。这些哲学学说认为，意识产生于神经冲动发生的部位。我们知道，意识是脑的生理功能，因为影响脑的事物也会影响意识，所以脑是处理神经信号的部位，自然是意识产生的部位。因此，要了解思想，就需要了解脑。

　　第二种观点是二元论。17世纪，法国哲学家笛卡尔提出，世界由两部分组成：在空间中占有位置的物质成分和有意识但不存在或没有位置的思维成分。在这一理论中，我们不能说意识产生自何处，因为它在物质世界中没有位置；但我们可以说，意识产生于外部物质世界和意识思维世界之间。最可能出现这种情况的部位是脑，但我们无法肯定。

　　第三种观点是反射观点，由当代哲学家马克斯·维曼斯（Max Velmans）提出。他曾表示，手指上的疼痛不能说它产生于脑。虽然神经在脑的某个特定部位活动可能是感觉疼痛过程的一部分，但实际上疼痛是在受伤的部位感觉到的，而不是在脑。同样，当我们看或听时，我们拥有的体验是关于外部世界的，而不是关于脑的。我们的经验是关于我们身体之外的事件的，所以意识存在于一个模糊的、没有明确定义的地方，但它不同于二元论的观点，它有位置。

　　关于意识的这三种观点，从哲学角度来看都很重要，但从神经病理学的角度来看，是否存在一种结构对意识有特定的、可预测的影响才是重点。脑显然具有这些特性，因此，对神经病理学家来说，意识是在脑的基质中产生的。因此，大多数神经病理学家都属于还原论者或唯物主义者。

　　【笛卡尔】

　　笛卡尔是一位哲学巨匠，他的方法论包括“夸张的怀疑”。在试图了解世界的真相时，他的方法是拒绝任何可以怀疑的东西。因此只有两件真正存在的事物：怀疑和怀疑论者（笛卡尔本人）。由此，他试图重建知识，绝不允许怀疑潜入。他认为自己必须具有思考的特征，而这种思考的事物（思想）必须与身体完全不同。他之所以得出这一结论，是因为他认为思想有身体没有的特性。思想的存在不可能被怀疑，因为它必须存在才能被怀疑，身体的存在则可以被怀疑。

　　经验：意识的基本单元

　　当然，我们可以质疑这个思想实验，因为黑白也是色彩，而玛丽能够体验黑白两种色彩。而且，作为一个人，她可能天生就会用任何能提供意识体验的东西来体验色彩。然而，这一实验也说明了自动电路和主观体验之间的区别。

　　实际上，我们甚至不清楚自己为什么需要有意识。正如澳大利亚国立大学的大卫·查默斯（David Chalmers）所言：

　　事实上，没有人知道这些物理过程为什么会伴随着意识体验。当我们的脑处理特定波长的光时，为什么我们会有深紫色的体验？为什么我们有体验？无意识的机器能不能执行相同的任务？这是些我们想要用一种意识理论来回答的问题。

　　由此，我们认识到理解意识问题所面临的困难。大卫·查默斯用哲学概念上的“僵尸”来说明他的论点。他说的僵尸指的是外表和行为表现都像人类一样的存在，这是仅就其功能方面而言的。僵尸对世界没有意识体验，但会对环境、自身和他人做出反应，就好像有意识一样。如果受到质疑，它会像人类一样做出反应，并报告自己有信念，比如知道车停在车道上。僵尸世界的概念在逻辑上是一致的，查默斯用它来论证意识存在“简单”与“困难”两种问题。简单问题是解释功能，困难问题是定性体验。

　　丹尼尔·丹尼特（Daniel Dennett）(5)则持有几乎完全相反的观点。他认为，如果有这样的存在，那将是有意识的，且能体验世界。他采取了一种功能性的观点，并强烈反对笛卡尔所提出的观点，即大脑中独立的、内置的、具有观察力的意识（一个内在小人）在观察世界和行为。他提出了一种“多重草案”意识模型，脑的各组成部分不断地编辑并在同时解释感官数据。这种情况会在一秒内发生，在脑的不同部位同时发生，在此期间，脑的任何特殊部位都可能编辑或改变信息。在任何特定时间，我们都无法意识到这些多次被编辑的感官输入，但在任何指定时间点，“成功”的叙述都会进入意识。尽管有多重叙述，但我们对“自我”有单一的认知，因为我们有一个内置的“自我”定义系统，它会告诉我们是谁。我们的“自我”是从这些多重叙事中分离出来的叙事。成功的叙述就是意识。

　　我们为什么要有意识

　　如果采取查默斯的观点，那么，有意识的存在而非无意识机器人去执行任务的概念才是真正的谜。为什么我们要有意识？圣迭戈神经科学研究所的伯纳德·J.巴尔斯（Bernard J. Baars）认为，意识是一个全脑工作空间，就像一块黑板，不同的潜意识处理器可以在黑板上向脑的其他部分提供信息。只有丰富且一致的信息才能进入这个工作空间，继而进入意识。

　　如今，许多神经科学家认为，意识是脑的一种新兴属性，是一种无法通过部分知识进行解释和预测的属性。换句话说，其系统具有构成组件所不具有的属性。群体行为就是一个常见的例子：墨西哥浪潮是自发产生的，但是如果我们之前从未见过墨西哥浪潮，那么了解浪潮中的所有人并不能帮助我们预测墨西哥浪潮的产生。就像浪潮中的人群一样，在群体中活动的神经元很有可能以某种方式发展出一种属性，而那就是意识的神经基础。加州大学伯克利分校的约翰·塞尔是这一观点的坚定支持者，他认为意识不能被削弱，它是一种新兴属性。我们不能通过理解神经元来客观地考虑它，这样做就忽略了意识作为一种主观体验的基本概念。意识是脑的自然过程，就像消化是胃的自然过程一样，但是神经系统和意识之间的联系是一种因果关系，不依赖于事件。胃中消化液的释放可以诱发消化的产生；脑则有一种重力般的效应，这种效应并非一个事件，而是像对物体表面施加压力会产生影响一样。脑等同于意识的产生，这种特性来自其神经元彼此之间的连接。

　　然而，并不是所有的科学家都相信这一点。物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）认为，意识具有无法用经典物理定律的大型结构（神经元）来解释的特性。产生意识的脑结构必须遵守量子物理的规则，因为这些规则本质上具有不可预测性。这意味着，唯一具有产生意识必要属性的结构是微管——神经元骨架的一部分。我们将花一点时间讨论彭罗斯的想法，因为这对该领域产生了巨大的影响，许多重要的神经科学家和人工智能研究人员提出了强烈反对。彭罗斯质疑大多数神经科学家和普通人深信的基本信条——神经元是脑的思维组成部分。

　　量子物理学与意识

　　要理解为什么量子物理学可能与意识有关，我们需要学习一种数学概念——哥德尔定理，并了解一点量子理论。虽然这听起来很吓人，但我们需要的只是一些想法，而不是证明，所以希望它不会太让人生畏。

　　哥德尔不完全性定理：我们不可能知道一切

　　哥德尔指出，用任何遵循规则的符号系统都不可能完全描述世界。这意味着，口语或书面语、数学、音乐、物理、计算以及任何其他系统，将永远不可能对宇宙进行完整的描述。总有一些无法解释的矛盾和陈述无法得到证明，即使我们知道它们是真的也一样。因此，任何形式的知识都不可能完整。

　　为了证明这一点，哥德尔提出了以下两个句子的数学等价物：

　　1．下面这句话是真的。

　　2．上面那句话是假的。

　　经过片刻沉思，我们可发现这是一个悖论，因为如果我们相信句子2（必须通过句子1），那么句子1必须是假的；如果我们不再需要相信句子2，那这意味着句子1首先得是真的，以此类推。哥德尔能够证明，这种悖论存在于任何使用规则的系统中，比如数学、计算或语言。人类通过符号来思考世界，如以语言的形式，所以哥德尔的思想应该同样适用于我们。这就是罗杰·彭罗斯的论点的出发点。

　　罗杰·彭罗斯认为，哥德尔的思想并不适用于意识思维，因为它只适用于遵循规则来操纵符号的系统，如数学或语言，而意识并不遵循规则。他认为，任何遵循规则来解决问题的计算机都无法产生数学。如果可能的话，我们应该能够设计出一种计算机，让它大量制造现存的所有数学证明，从而孕育出新的数学思想。要想产生原创的想法，就必须超越遵循规则的系统。既然我们有原创的想法，那就必须是不遵循规则的系统，因此脑必须超越传统的计算机。意识是不可计算的。神经元和神经网络可以以计算机或者以电线和电路为模型，并连接在一起，但它们仍然服从于计算法则。彭罗斯的论点则说明，无论网络多么复杂，计算机多么先进，它们永远不会产生意识。它们总是受哥德尔定理影响。人工智能没有办法制造，这也意味着神经元及其连接不会产生思考和意识，因为它们可以被完全精确地建模，如果这台计算机足够强大的话。那么，为什么彭罗斯认为微管负责意识呢？为了理解这一点，我们需要了解一点量子理论的知识。

　　量子理论：微观的疯狂

　　早期的物理学家认为光是一种波。波不能单独存在，它们需要一种媒介来进行传播。例如，声波在空气中传播，潮汐波在水中传播。据说光在“以太”（ether）中传播，以太是一种弥漫在空间中的物质，同时也是一种媒介，通过这种媒介，重力和其他负责“远距离作用”的力量得以传播。在一系列重复了多年的著名实验中，物理学家迈克尔逊（Michelson）和莫雷（Morley）发现，以太并不存在。之后，爱因斯坦发现了一组有趣的定律，这些定律构成了相对论，并不支持以太的存在。这一理论有一些反直觉预测。比如，它预测物体移动速度有一个上限：没有什么能超越光速。再比如，对于接近光速的人来说，时间会以不同的速度流逝。例如，一对双胞胎中的一人乘坐宇宙飞船，经过几个星期的宇宙飞船时间后，再快速地返回地球，回来时发现，双胞胎中的另一人已经变老，因为对地球时间来说，宇宙飞船已经离开了很多年。另外，这个理论也意味着，光可以具有经典物理中粒子的性质（传播不需要介质），也可以具有经典物理中波的性质（遵循平方反比定律(6)，具有电磁波性质）。爱因斯坦的预言已经在许多场合得到验证，到目前为止，我们的观察结果与他的预言一致。相对论解释了在宏观上宇宙是如何运行的，但它没有解释原子或亚原子粒子的行为。为了解释光是粒子还是波的问题，其他物理学家提出了量子理论。

　　量子理论的基础是，可测量的事物是唯一重要的。如果一棵树倒在森林里，没有人听到它倒下，那它发出声音了吗？在量子物理学中，答案并不简单。如果有些东西无法测量，那么我们就无从知晓。如果我们能测量它，那么我们唯一所知道的就是我们测量过的东西。除非这棵树倒下的声音以某种方式被记录下来，无论是在记忆中还是在机器上，否则就不能说它发出来了。此外，我们测量的确定性是真实的。例如，我们不能确定真空真是空的空间，因为空间越大，就越难以确定单个原子是否逃脱了我们的注意。对量子物理学来说，因为测量是真实的，所以真空中充满了虚拟粒子，它们的存在非常短暂，我们无法确定它们是否存在，然后在我们注意到它们之前再次消失。

　　这一理论的第一个主要结果是海森堡提出的不确定性原理，通俗地讲就是，对某些属性对来说，更确定的一种属性会让我们对另一种属性不那么确定，因为一次只能测量其中一种属性，而测量会破坏另一种属性。例如，我们不能同时知道电子的位置和速度。为了测量速度，我们必须将粒子从电子上反弹以“看到”它，但这需要移动它。所以当我们测量时，就不知道它在哪里了。而为了找到它的位置，我们需要让它与某物发生碰撞，但这又会破坏它移动速度的信息。

　　第二个主要结果是，对于某些事物，我们测量属性的方法会影响它们的属性。这就是我们要找的东西。在这个世界模型中，光既是粒子又是波，它的行为取决于被测量的方式，即光具有波粒二象性：如果我们需要一种波，它就能像一种波；如果我们需要一个粒子，它就能像一个粒子。

　　物理学家解决这些问题的方法是说多种可能性同时为真。如果一个粒子可以在任何时间处于几种可能的位置之一，那么实际上它同时处于所有的位置，直到被测量到，但它在任何特定位置的概率会影响测量时找到它的可能性。一个东西如果既可以是波又可以是粒子，那么它实际上两者都是，直到被测量到。事物以概率的形式存在，只有通过测量才能确定。通过有意识的存在观察某物，可以将其状态从不确定变为确定。就像相对论一样，到目前为止，量子物理学对世界的疯狂预测都被证明是正确的。

　　【薛丁谔的猫】

　　1935年，物理学家欧文·薛定谔（Erwin Schr?dinger）提出了一个著名的思想实验，现被称为薛定谔的猫。量子物理学认为物体存在于所有可能的状态中，直到被有意识的观察者观察到。例如，一个电子同时处于原子核周围的任何一个可能的位置（状态叠加），但一旦被观察到，它的性质就会变得真实和固定（波函数坍缩）。

　　薛定谔接受量子物理规则适用于小粒子，比如单个原子，但他不能接受它适用于由许多原子组成的经典物体。为了证明这一想法有多么荒谬，他的思想实验描述了一只猫，这只猫被锁在一个铅制的盒子里，里面装着一个与毒瓶相连的放射性原子。只要原子发生衰变，毒药就会释放，猫就会死。量子物理定律说明，我们不知道原子是否发生衰变，直到我们打开盒子对猫进行检查。这意味着，在我们打开盒子之前，原子同时存在两种状态。因为猫的命运直接与原子的命运联系在一起，猫既活着又死了，这显然是一种荒谬的结论。

　　关于量子物理学的许多疯狂预测已被证明是正确的，且在2000年，纽约州立大学的科学家表明，大量原子可能存在薛定谔的猫的状态。

　　【意识测试】

　　在薛定谔的实验中，猫可以被看作一个有意识的观察者，从而瓦解量子场，并解决了这一悖论。我们可以基于这一想法设计一个思维实验——意识测试。可以通过测试对象（猫）来建立和观察系统。这个结果可以被另一个意识存在（我们）观察到。如果实验设计正确，那么第一次观测导致量子态崩溃，可能会产生一种结果；第二次观测导致量子态崩溃，则可能会产生另一种结果。这样，我们就能知道第一个观察者是否真的有意识。

　　现代的量子理论将所有的能量都看作信息，而将所有的物质都看作计算信息的方式。任何一种简单的测量（不管被测者是否有意识）都足以摧毁量子场，因此这种对意识的测试看来是行不通的。

　　问题在于，在某些情况下（迄今为止还不可测试），量子理论和相对论对相同的事物（如引力）得出了不同的预测，因此很可能需要修改其中一种理论。罗杰·彭罗斯正是把对重力的量子理论解读作为其解释意识的基础，因为，量子物理学处理概率而非确定性，量子粒子在坍缩成确定状态之前具有不可计算的意识属性。量子理论只描述微观粒子，而神经元太大，所以不能作为理解意识的基础。微管具有多种属性，因此可以成为量子效应的可能来源。它们内部存在一种球状蛋白质——微管蛋白，被堆积成圆柱形排列，并被构建成长长的空心管。这些微管延长了神经元的长度，数量也远超神经元。因为微管不能整齐地排列成管状结构，所以微管蛋白在任何微管中都可能有许多不同的排列方式。这就意味着微管同时存在于所有可能的状态中。随着状态数的增加，这些状态中质量和能量的差异达到了重力意义上的显著水平（因此很容易测量），进而导致它们坍缩到一种确定状态。这个过程是有意识思考的直接诱因，就像决定喝水或穿黑色裤子一样。彭罗斯认为这是一种计算形式，但没有经典计算机的性质，因此不仅超出了哥德尔定理，而且具有意识所需的性质。作为微管是意识来源的进一步证据，彭罗斯认为，单细胞生物显然没有神经系统，但它们能做出决定，看起来像是在学习，所以它们含有微管。

　　罗杰·彭罗斯的论点既大胆又引人入胜，尤其是因为他是物理学家，而非神经病理学家，因此许多人反对他“谈论他领域之外的事情”。一方面，大多数神经科学家很难相信神经元不是意识的基础；另一方面，阿尔茨海默病患者保留了许多神经元，但微管会崩溃。所以，即使是神经病理学家也不得不承认事情并非显而易见的。最后，问题来了：我们是否真的比高度复杂的神经网络更复杂？这在近期不太可能找到确定答案。

　　【关于意识的隐含假设】

　　当思考“意识意味着什么”时，我们通常会做出一些假设。例如，我们可以假设意识必须在熟悉的时间维度上进行。我们没有证据证明这一点。但如果忽视这一点，树木就可能有意识，因为它们虽然没有神经，但它们确实有一个可以传导有机体（木质部和韧皮部）周围的信息的系统。它们可能像运行缓慢的神经元一样在发挥作用。

　　另一个假设是，神经系统的特定大小和复杂性是必需的。虽然我们可能认为有证据证明这一点，但我们确实只对神经系统做了研究。软体动物的神经系统有多复杂呢？洪堡乌贼能够以复杂的图案和颜色发光，显然那时它们是在交流。被捕获时，它们的行为从平静变为具有高度侵略性，并与同类相食。它们通常会遭到其他洪堡乌贼的攻击，被斩首或被活活吃掉。如果我们假设这是一种简单的闪着颜色的软体动物，对一种温和动物来说，这一行为很奇怪。如果我们假设它是一种复杂的、有意识的、会交流的生物，那么这种行为可能是其他洪堡乌贼对一只被捕获的处于痛苦和绝望中的乌贼“尽快干掉我”这一请求的回应。就目前对意识的认识而言，我们认为像洪堡乌贼这样的动物不可能有能力进行复杂的交流，也不可能拥有我们所拥有的意识。

　　由此看来，意识可能是一个不存在的问题，或许永远无法解决，又或许可以通过模仿神经元的计算机来解决；也可能意识只是一种微观的属性，它是什么取决于我们相信谁。

　　章末总结

　　1　意识的两个方面的区别：一方面，我们有可以让意识产生的脑和神经回路；另一方面，我们有一些可能是生理性的，从这些神经回路中产生主观体验的过程。

　　2意识不是来自定义的网络，而是来自与世界的互动和学习，而这种学习方式只有神经网络才能做到。

　　3意识可能是一个不存在的问题，或许永远无法解决，又或许可以通过模仿神经元的计算机来解决；也可能意识只是一种微观的属性，它是什么取决于我们相信谁。无论如何，我们可以惊叹于能够思考它。

　　

　　为什么我们能记住发生在自己身上的微不足道的小事，却不记得已经多次把某件事告诉同一个人？

　　——弗朗索瓦·德·拉罗什福科（Francois de La Rochefoucauld）

　　如果你想要忘记某件事，它就会成为你记得最牢的事。

　　——蒙田

　　记忆的类型

　　正如感觉像是一种单一的体验，却由不同类型的感受组成一样，记忆也非单一的实体，而是涉及复杂的心理过程，所有相关的心理过程都可以通过科学研究进行分离。接下来，我们将分别介绍感觉记忆、短时记忆和长时记忆。

　　感觉记忆

　　记忆最简单的划分是短时记忆和长时记忆，但大多数的神经病理学家认为还存在第三种记忆类型：感觉记忆。进入意识并存储在短时记忆之前，所有通过感觉系统接收的信息都通过感觉记忆存储起来。感觉记忆可以在任何时候储存所接收到的大量信息，但仅储存1/3秒。如果我们不加以关注，这些信息就不会传递到短时记忆中。

　　短时记忆

　　短时记忆只持续几秒钟，在信息被整合到长时记忆之前，短时记忆可作为临时储存点。短时记忆每20秒大约可储存7个不同的信息片段，一次可保存几分钟。无论信息多么复杂，如果能将信息编码为一个概念，大量的信息也可以被看作一个组块，就像一个带有字符的电话号码总比一长串单个数字更容易被人记住。神经病理学家通过让人们正数或倒数一系列随机的数字来测试人们的短时记忆，大多数人正数能记得7个数字，倒数能记得4个。

　　短时记忆又可以分为3种记忆类型：图像记忆（存储视觉信息）、听觉记忆（存储声音信息）、工作记忆（存储我们需要记得的事情，如重复电话号码或进行心算，求和时需要记住某些数字）。

　　各种短时记忆信息储存在额叶皮质，当前额皮质受到损伤或被肿瘤侵蚀时，人的短时记忆就会永久消失。在实验室中，我们可以在颅骨前部放置一个磁性装置，使前额皮质神经发生去极化，来模拟这一过程。

　　患有短时记忆障碍的人仍然可以运用长时记忆，但由于短时记忆是为即将到来的情境所需做准备的，所以他们可能看上去很健忘。这是因为，他们从长时记忆中回忆或者提取信息的能力较差。

　　长时记忆

　　将信息从短时记忆转化成长时记忆很复杂。信息在短时记忆中储存多长时间并不重要，而信息转化需要一定程度上的情感和理性的解读或减少其复杂性。这种转化过程就是学习，它需要将信息从电荷转为生化反应和生理变化。

　　学到的信息如果不能被回忆，这些信息就毫无意义。长时记忆的另一个要求就是回忆信息。一般认为，长时记忆由两个不同的部分构成：外显记忆（有意识地回忆信息）和内隐记忆（无意识的情况下回忆信息，但会影响人的反应和能力）。

　　外显记忆由个人经历的记忆和一系列与事实相关的记忆（语义记忆）组成。个人经历的记忆有时被称为情景记忆，因为我们记得当时的情景。例如，某天我们在学校学到伦敦是英国的首都。我们记得当天做了什么，并学到伦敦是英国的首都，这些都是情景记忆，因为这是有意识地回忆个人经历。缺乏情景记忆通常是阿尔兹海默病的主要特征之一。如果有人问英国的首都是哪里，我们不一定能回忆起学习的经历，但却知道伦敦是英国的首都。这就是语义记忆。

　　骑自行车就是一个内隐记忆的例子。我们不会精确地记得骑自行车的程序，只知道怎么骑。另一个内隐记忆的例子是条件反射，比如电影开场前我们会感到兴奋。

　　记忆的神经回路和储存地址

　　1957年，一份医学报告描述了一位严重的、无法自控的癫痫患者，他的双侧海马和杏仁核在最后一次手术中都被切除了，因此，他失去了所有的情景性长时记忆。27年后，第二份医学报告表明，他失去的记忆并没有得到恢复。还有一些类似于这样结果的报道。现在我们知道，记忆有两条重要的神经回路。第一条是基本的记忆模板，包括海马、神经输出连接（穹窿）、丘脑前部和部分边缘皮质。这一系统整合了记忆的时间脉络，所以我们知道什么时候发生了什么事情，到现在花了多少时间等。第二条则将情感整合到记忆中，包括杏仁核、丘脑上部和中部以及前额叶皮质。没有这些脑区，就不可能记住一件事的情感意义了。正因为有第二条神经回路，我们能记住某时间段里与个人经历有关的感受。

　　海马的角色与地址簿或邮政编码系统类似，它为各类长时记忆提供服务，尽管语义（事实）记忆也可以使用其他神经回路。这些“地址”既可以作为标签来编码记忆，也可以在日后通过相同的“地址”来进行回忆。存储“地址”不是任意附加到新的信息中，相反，记忆是被纳入已存的知识中。通常，对右利手的人来说，左侧海马处理语言记忆，右侧海马负责视觉空间和音乐记忆。

　　构成这些记忆神经回路的脑结构非常复杂，而且也容易受到损伤。心脏骤停后产生的健忘就是一个典型例子——这是海马的神经元大范围受损的结果。心脏在停止跳动的过程中，到达脑的氧气水平很低，继而导致了顺行性遗忘，尽管脑受损前的记忆被保留了下来，但无法建立新记忆。如果海马的更多区域和内侧颞叶脑区受损，相应地，情景记忆障碍就会更严重。尽管早期的记忆比近期的记忆保存得更好，但过去的记忆受损仍然严重，这叫记忆的时间梯度。即便颞叶的其余部分较为完整，但如果损伤发生在穹窿（海马的主要输出路线），那么记忆的丧失也将会是永久性的。

　　当你的记忆迷了路额叶受损和时间顺序的丧失

　　额叶受损会导致人对各种记忆事件的组织障碍，因为额叶与计划、注意力和专注相关。对额叶受损的人来说，不仅建立新的记忆变得困难，还会对记忆和时间的关系感到混乱。在与额叶受损的人交谈时，你会觉得他们好像认为自己已去逝的父亲还在世；但当谈话接近尾声时，他们会聊到参加父亲的葬礼并且提到父亲死于早年——他们注意不到谈话中的逻辑问题。伴随着时间顺序的丧失，个人记忆的感觉或“知道自己知道什么”的感觉也随之丧失。倾听者需要非常有耐心，因为额叶受损的人不知道自己对事件的记忆有错误，而事实上，他们的记忆确实存在问题。

　　最典型的额叶或前额叶连接功能丧失是虚谈症，通常在因滥用酒精而导致记忆丧失的人群中最常见。患有这种疾病的人会编造出明显虚假的故事或答案，并且说故事或答案是真的。病因可能与多方面有关，如情景记忆丧夫、记忆的时间顺序错乱。这些人会检查自己说了什么，并将所说内容与情景记忆进行比较，因此很容易将记忆事件的碎片和想象相混淆。当内侧额叶受损或失去连接时，虚谈症更容易出现。

　　记忆丧失和酒精

　　无论短时记忆还是长时记忆，酒精都会对其产生较大的影响。如前一天酗酒会导致记忆力丧失，这种丧失也可能是长期的。酒精会导致一个严重的问题——威尔尼克脑病，大量或过量饮酒会导致饮食中维生素B1缺乏；其他原因引起的营养问题也会导致相同的状况发生，如长期晨吐。患者可能会出现动作不协调和眼动问题，即使接受了治疗，仍有20%的患者可能会死亡。而存活下来的人可能会患上科萨科夫综合征（也称健忘综合征），该疾病的特点是患者有严重的短时记忆和长时记忆问题，他们无法产生新的记忆，并且很难回忆起患病前几年发生的事情。尽管在其他方面非常警觉且有意识，但是他们不知道把时间花在何时何地。当脑试图填补不存在的空白时，他们也可能会产生虚谈症。

　　我们为什么能记住各种事实

　　语义（基于事实的）记忆和情景记忆共用相同的脑回路，因此对事实来说，存在着与之关联的时间和情感背景。语义记忆还存储在其他的脑回路中，这意味着它可以深入到我们的知识体系中。一旦语义记忆嵌入其中，即使没有负责情绪加工的脑回路参与，我们也可以进行回忆，从而有别于情景记忆。负责语义记忆的区域广泛分布在整个大脑皮质，并且有各自的分类。例如，左颞叶的外侧部分是储存名词和生物名称的主要区域。在每个存储区域，某些类型的记忆可能比其他类型的记忆更容易受到损害。例如，如果脑的语言区域受损，双语者可能会失去其第二语言，而不是第一语言。如果是只会说一种语言的人，叫出与其一起运动的人的名字会比叫出与其一起工作的人的名字更难。一些非常具体的类型也可能会受到影响，如忘记四条腿动物的名字，但是能记得两条腿动物的名字，也就是说不出狮子的名字，但能说出袋鼠的名字。

　　脑中与技能学习的内隐记忆有关的区域是基底神经节和小脑。尽管人可以意识到完成技能的欲望，但是技能本身并非有意识地获得的。事实上，专注于动作会让回忆变得更糟。例如，高尔夫球手会更多地思考如何打一个特殊的进球，而非“击球吧！”；如果音乐家思考如何弹奏，他们就可能想不起来如何演奏一首曲子。有趣的是，技能也许以短序列的记忆形式储存，但是很难从序列的中段进行回忆，就像一个人熟记了一段音乐，却只能从某段的开头演奏一样。

　　我们经常会听到记忆失败的戏剧性例子。比如一名外科医生在做心脏搭桥手术时突然忘记了自己在做什么，在哪里，为什么要做这起手术。幸运的是，经验丰富的资深手术室护士能告诉医生下一步该做什么，直到手术完成。类似的事件经常发生且引人注目，因为受影响的人保留了所有的内隐记忆，所以他们仍旧能熟练地完成手术；他们保留了先前的情景记忆，所以知道自己是谁。他们失去的是储存或回忆新情景记忆的能力，他们因此困惑、焦虑和绝望地重复着同样的问题：“我在哪里？”“我为什么会在这里？”短暂性完全性遗忘症发作可能是由脑电波干扰引起的，类似于癫痫发作后的行为或脑卒中导致的结果。

　　更常见的是，记忆问题会悄悄浮现在我们身上。造成记忆明显受损的最普遍原因，是对记忆缺乏适当的照顾。这一点看上去似乎无关紧要，但这是产生巨大压力的原因，且在老年人中比较普遍。20世纪90年代初，谢菲尔德大学的詹妮弗·戴（Jennifer Day）进行了首次研究。她让两组被试进行记忆测试。第一组被试的年龄在18～25岁，第二组超过65岁，两组被试都有着相似的教育背景。测试要求他们记住放置在10×10网格上的18个物体的位置。一旦被试确定他们观看物体的时间足够久后，物体就会被移走。然后他们需要将物体重新放回原来的位置上。正如我们所预料的那样，年轻组的表现比老年组好得多。然而，关键的一点是，实验对象可以自己决定何时已看了足够久的时间来记忆物体。年轻组平均花了一分半钟（某些情况下差不多两分多钟）来记住这些位置，而老年组平均花了42秒，有的甚至只花了25秒。当硬性要求每个人用相同的时间去记忆这些物体的位置时，两组被试的记忆能力则几乎完全相同。

　　另一个造成明显记忆障碍的常见原因是抑郁症。通常抑郁症比痴呆恶化得更突然。痴呆患者的病情会上下波动且常与记忆丧失有关。痴呆患者的病情会逐渐恶化，并且经常试图掩盖自己的健忘。

　　真实记忆丧失最常见的原因是痴呆，且最常见的痴呆类型是由阿尔茨海默病引起的，它会损害边缘系统及额叶、顶叶和颞叶区域。情景记忆有一种隐性遗忘，患者会忘记近期发生的事情，但是早期的记忆会被保存下来。工作记忆不会受到严重影响，因此，阿尔茨海默病患者可以保持独立性，能记得需要记住的事情。伴随记忆问题而来的是人格和行为的变化，时间感和方向感也会出现问题。随着病情的发展，问题越来越多，越来越严重。到最后，无论是近期还是过去的事件，患者都难以记起，他们的语言空洞缺乏意义，并且之前的冷漠、刻板等性格特点也会更加明显。行为和人格特质也可能变得非常执拗，并在忠诚度、照顾者的诚实度或明显的盗窃行为等方面说谎。随着阿尔茨海默病的恶化，患者会变得沉默、一动不动，甚至连最亲近的家人也不认识。

　　一颗聪明药丸：如何改善记忆能力

　　神经递质乙酰胆碱在记忆回路中扮演着重要的角色，如果给健康的年轻志愿者服用阻断乙酰胆碱的药物，志愿者的短时记忆和情景记忆就会受损，语义记忆、工作记忆和内隐记忆则不受影响。换句话说，他们在学习新事物或回忆经历时会变得困难，但知识和技能不受影响，工作记忆依旧完好无损，所以可以随时重复某些事情或技能。因为这种损害模式与阿尔茨海默病相似，所以提高脑中乙酰胆碱水平的药物被用来治疗该疾病，并且取得了一定的成功。

　　工作记忆依赖额叶，额叶有大量的神经递质多巴胺受体。使用与多巴胺相似的药物，工作记忆差的人会得到改善，工作记忆好的人则会恶化，所以多巴胺存在一个最佳水平。

　　目前有充分的证据表明，经常用脑可以预防痴呆。虽然针对特定任务的训练可以防止记忆遗忘，但它对脑和记忆功能没有更广泛的保护作用。

　　我们的自我意识在很大程度上依赖于记忆。即使在短时记忆受损的人群中，个性也基本不受影响，但我们对“我是谁”“我在做什么”“我要去哪里”的意识，与学习新信息和回忆旧信息的能力密切相关。

　　章末总结

　　1　感觉记忆：进入人们的意识并存储在短时记忆之前，所有通过感觉系统接收的信息都通过感觉记忆存储起来。

　　2　短时记忆：只持续几秒钟，在信息被整合到长时记忆之前，短时记忆可作为临时储存点。

　　·图像记忆：存储视觉信息；

　　·听觉记忆：存储声音信息；

　　·工作记忆：存储我们需要记得的任何事情。

　　3　长时记忆：将信息从短时记忆转化为长时记忆很复杂，这种转化过程就是学习。

　　·外显记忆：有意识地回忆信息；

　　·内隐记忆：无意识的情况下进行回忆，但影响我们的反应和能力。

　　4 记忆存在两条神经回路：

　　·第一条包括海马神经输出连接（穹隆）、丘脑和前部和部分边缘皮质，这个系统整合了记忆的时间网络，所以我们知道什么时候发生了什么事情，到现在花了多少时间等概念；

　　·第二条包括杏仁核、丘脑上部和中部以及前额皮质，将情感整合到记忆中。

　　

　　睡神，全体天神和凡人的主宰，

　　你以前听从我的话，

　　请你现在也听从我的话，答应我的请求，

　　我将永远铭记你的帮助。

　　——《伊利亚特》

　　长久以来，人类对睡眠都很感兴趣，不同文化都试图理解睡眠治愈和提神的本质，以及睡眠与变化莫测的梦之间的联系。古印度哲学著作《奥义书》（Upanished）中记载，人类存在四种状态，它们都与睡眠有关：清醒的自我、梦中的自我、深睡而无梦的自我和“非常”的自我（一种超意识）。对中国人来说，睡眠被认为是与宇宙合一的状态。公元前300年，哲学家庄子曾说“万物合一”，他认为在睡眠中，人的心灵不受干扰，达到身心合一的状态。人们认为睡眠的神秘本质与治愈有关，因此，助眠的植物被认为非常有价值，不仅可以助眠，而且其本身也带有治愈属性。

　　大约在公元前900年，荷马描述了一位酋长，名叫阿斯克勒庇俄斯（Asclepius），被看作医神。人们来到他的寺庙祈祷，希望他可以在他们睡觉的时候来探望并给予治疗。又过了大约500年，一个理性的哲学学派发展起来，人们对睡眠开始有更多的理性思考。阿尔克美昂（Alcmaeon）大约生活在公元前450年，他属于希腊最早的一批医学作家和哲学科学家。他提出，睡眠是由血液从身体表面流入血管导致，当血液再次流回身体时，人们就醒了。他的观点似乎被希波克拉底和亚里士多德采纳和修改了。希波克拉底通过观察睡眠的医学效应提出了睡眠有益或有害的理论。他注意到，一方面，嗜睡和失眠都会令人不悦，生病的人要么睡得很多，要么很累；另一方面，睡眠可以使患者恢复健康。亚里士多德认为，想象是感官感知客体的结果（即使物体不存在），这意味着人类的心智可以形成事物的后像(7)。在清醒的状态下，我们可以区分真实和想象的事物，但在睡眠状态下，这种能力会消失，这就是为什么我们梦境中可以包含这样的幻想。因此，亚里士多德提出，梦是清醒时经历的产物。

　　在17世纪，人们将睡眠看作动物精神自我暴露的结果，而到了18世纪，人们则认为睡眠源于为神经提供支持的较差的循环系统。19世纪，人们认为睡眠是由脑缺氧造成的。这些想法，没有一个建立在认真的科学观察之上，因此都经不起时间的考验。

　　古代药用植物包括罂粟、颠茄和茄属植物。鸦片是从罂粟种子荚中提取的汁液，罂粟的拉丁文是Papaver somniferum，意为“睡眠”，可能至少从6 000年前的苏美尔时代起就被用于治疗失眠。

　　第一次真正科学意义上对睡眠的观察始于20世纪初，人们在动物的脊髓液中发现了促进睡眠的物质，不久之后，脑电图直接测量脑电波成为可能。这为我们了解脑功能提供了一个新的视角，也为我们理解生命中最大的谜团打开了一扇门。

　　睡眠的神经机制

　　目前认为，我们有特定的神经回路来保持清醒，如果这些回路关闭，我们便会睡着。回路中的神经元位于脑干的网状激活系统，来自这一系统的信号进入丘脑，丘脑将这些信号与它接收到的感觉信息结合起来，并将其传递给大脑皮质。该系统利用一种被称为谷氨酸的神经递质，它可以激活神经，因此就像一扇门，允许感觉进入丘脑到达大脑皮质。如果这扇门关闭了，我们对外界就会失去知觉，这就是为什么周围有噪声或在移动时我们也能睡着。下丘脑中还有一个负责控制清醒状态的系统，它是自主神经系统的一部分，负责调节心率、呼吸、出汗和其他自主生理过程，信号从这里沿着脑底部传到大脑皮质。这个系统会利用组胺，所以抗组胺类抗过敏药物会阻止信号传递并导致嗜睡。

　　这两个系统使我们保持清醒。促进睡眠的神经元和身体产生的化学物质会抑制它们，因此我们通常会慢慢进入睡眠状态，这个过程大约需要20分钟。如果睡眠不足，这个过程可以缩减到几分钟。

　　当我们醒来时，神经元会以一种有组织但不可预知的方式放电。脑电图可以揭示这一现象，表现为明显随机的、微小的、快速的噪声一样的波。当我们进入睡眠状态，大脑皮质的神经元开始同步，借此，神经元集合同时放电且有大量电活动出现，而不是明显地混乱放电。随着我们睡得越来越熟，这些慢波就会变得越来越突出，这一过程由丘脑控制。丘脑在神经递质血清素的帮助下阻断外界信号，并将大脑皮质上的细胞“锁”在一个重复的循环中。5-羟色胺则会减少活动，使人更容易放松。含有抑制血清素作用的药物会阻止人们的睡眠，如天使粉（五氯苯酚）。如果睡眠受到抑郁的干扰，那么这两种情况都可以通过提升血清素水平来治疗。由于这类睡眠中神经元活动的同步性，因此也被称为同步化睡眠。人们将其分为4个阶段，从第一阶段到第四阶段，代表着越来越深的睡眠状态，其中第一阶段是轻度嗜睡，第四阶段是最深的慢波睡眠。

　　在你睡着之后，脑中会发生什么

　　刚入睡的一个半小时左右，奇怪的事情发生了：此时的脑电图与清醒时的脑电图几乎没有区别，与此同时，眼球开始在眼皮下快速移动。这就是快速眼动睡眠（rapid eye movement，REM），有些人也把同步化睡眠称为非快速眼动睡眠（non rapid eye movement，NREM）。快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠之间有规律的节律波动，整晚每隔60～90分钟就会出现一次，所以整个周期大约发生4～5次。大部分非快速眼动睡眠发生在夜晚的前1/3，大部分的快速眼动睡眠发生在醒来之前的几小时。第一次快速眼动睡眠周期大约只持续10分钟，最后一次则大约持续一小时。

　　那么，快速眼动睡眠从何而来呢？快速眼动睡眠起源于脑干，有两种基本成分，即所谓的“紧张”（tonic）部分和“位相”（phasic）部分。对大多数人而言，这两部分同时发生，但也可以分开发生。紧张信号使肌肉麻痹（除了隔膜和眼睛），并将大脑皮质转换为清醒模式；位相信号则进入丘脑，并被传送到大脑皮质。每一次位相信号爆发都伴随着快速的眼球运动。其他的位相信号爆发偶尔会引起肌肉抽搐并激活自主神经系统，导致呼吸增加、心率改变、瞳孔放大、阴茎勃起及出汗减少。

　　从快速眼动睡眠中醒来后，85%的人会说自己刚刚在做梦。大多数人报告自己有视觉体验，约65%的人报告有听觉体验，比如音乐。空间体验如坠落、飞行或漂浮较少见，味觉、嗅觉或痛觉等则更罕见。脑的功能性血流变化扫描表明：在做梦时，与行走、跑步和摆动等复杂运动相关的脑区也被激活，但是人们无法活动，因为运动麻痹可以防止意外伤害。紧张型神经回路受损的人或动物不能麻痹自己的肌肉，因而会演示出自己的梦境。目前我们还不清楚，快速眼动睡眠的快速眼动是不是对视觉梦境体验的观察，但是天生失明的人也有快速眼动，这表明事实并非如此。

　　人们认为，到达大脑皮质的位相信号可以用清醒状态来解释，而这种信号与不连接大脑皮质之间的中断可以理解为梦。经过推测，我们根据过去的经历和当下的焦虑赋予梦境意义。人们目前还不清楚梦的经历是随机的还是有组织的。我们知道，双语者在梦中使用的语言与梦中的环境相适应，比如梦中在英国会使用英语，梦见在德国的过往或德国亲戚就会使用德语。这表明梦中的经历存在于某种系统。梦中的信息处理也包含情感成分，相比于正常清醒状态时，在梦中可以更自由地进行联想。由此看来，梦也许不仅是高度情绪化的，同时也可以作为解决情绪问题的尝试。

　　做梦也是一种自然的心理活动。大多数的梦都是清晰而连贯的，有现实意义，包含做梦者与他人的详细场景。虽然梦可能显得奇妙或荒谬，但大多时候，梦是关于日常活动和当务之急的。另外，梦的内容会受睡眠场所影响，与实验室相比，在家做的梦更情绪化和个人化，有更多关于性和攻击性的内容。梦发生在快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠中，而非快速眼动睡眠阶段的梦的内容通常不像快速眼动睡眠阶段的那样遵循简单的叙述规则。如果睡眠者变得焦虑或不开心，那么梦更有可能发生在快速眼动睡眠这一阶段。

　　通常，人们把梦看作一种持续的精神活动，当被唤醒时我们就会意识到它的发生，尤其是在快速眼动睡眠中，在非快速眼动睡眠阶段的程度则较轻。梦是一个很难研究的领域，因为很难将清醒意识的影响和梦的意识区分开来。

　　梦可以影响人们清醒时的状态、影响幻想和现实之间的个人界限，也包括其中的内容。有清晰边界的人比没有清晰边界的人能更好地从噩梦中切换出来，可以类比有创造力的人和有精神疾病的人（如精神分裂症患者）。

　　我们为什么要睡觉

　　通常，新生儿在24小时内会有多次睡眠，随着昼夜节律变化睡眠变得越来越集中，多次睡眠通常会合并成两段睡眠时间，晚上睡眠时间和午睡时间，这一睡眠模式一般在四五岁时形成。在接下来的几年里，这一模式会得到进一步巩固，直到10岁时，大多数孩子只剩下晚上睡眠阶段。但是，对一部分人而言，两段睡眠时间的模式会持续到成年，他们通常都会午睡。

　　快速眼动睡眠约占成年人睡眠时间的1/5，约占新生儿睡眠时间的1/2。6个月后，新生儿快速眼动睡眠时间逐渐减少，变得更像成人模式。新生儿可以直接进入快速眼动睡眠，而不是非快速眼动睡眠。但是，这种能力大约在一岁以后就消失了。随着年龄的增长，深度睡眠阶段的时间越来越少，睡眠模式也越来越支离破碎。这种自然的变化让许多人感到沮丧并求助于安眠药。

　　人类不是唯一能睡眠的动物，所有的哺乳动物都有快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠，不过，有些海洋类哺乳动物会让半脑轮流睡觉。哺乳动物的某些分支，如澳洲针鼹，则没有明显的快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠。相比之下，鸟类有不同的快速眼动和非快速眼动状态（同样，一些鸟类可以让半脑轮流睡觉）。昆虫和蜘蛛有两种不同的睡眠模式，但并不能与快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠等同起来。因为睡眠是动物王国里一种常见的现象，所以它一定具有重要的功能。尽管睡眠的重要性显而易见，而且我们越来越了解睡眠是如何发生的，但是我们仍然并不知道睡眠的根本原因。由此，许多理论产生了，其中一些可以追溯到古代，包括我们之前讨论过的希腊哲学思想。

　　一般普遍认为，睡眠是为了帮助我们恢复元气。已有证据支持这一观点：在睡眠中，促进蛋白质生成的激素被释放，促进蛋白质损耗的激素则被关闭。我们清醒的时间越长，就越需要非快速眼动睡眠。所以有些人认为，非快速眼动睡眠能帮助恢复身体技能，快速眼动睡眠则可以帮助恢复脑功能。

　　另一种观点认为，睡眠是一种保存能量的方式，新陈代谢率越高的动物，所需的睡眠时间越长。在非快速眼动睡眠中，脑的新陈代谢和血液流动会减少，但是这种现象在快速眼动睡眠中会消失，这时新陈代谢和血液流动会恢复到清醒状态。但是，一般人在8小时睡眠中“节省”的热量只有约500焦耳，所以这一解释并不令人信服。

　　睡眠在记忆和学习方面的重要性以及它对突触和神经网络完整性的重要性变得显而易见。如果在快速眼动睡眠被剥夺的情况下学习一项新技能，我们的表现会比剥夺非快速眼动睡眠的情况糟糕得多，这表明，我们需要快速眼动睡眠来建立新的记忆。相反，当被剥夺了非快速眼动睡眠，我们对已学过的技能会表现得更差，这表明记忆或运动技能可能会受到影响。

　　一种全新的观点认为，睡眠是一种刺激被忽略的神经纤维的方式，以确保神经保持最佳状态。肌肉如果不运动，就会消耗殆尽。睡眠时刺激神经纤维可能是保持脑健康的一种方式。有人认为，由于快速眼动睡眠与全身麻痹有关，它可能对运动回路很重要，运动回路可以在没有伤害的情况下得到刺激；而非快速眼动睡眠可能对维持非运动回路更有效。

　　睡眠剥夺会对人产生什么影响

　　美国的一项调查显示，在过去的百年间，人类每晚平均睡眠时间减少了1.5小时。虽然在不同的人群中，这种变化的程度可能很难评估，但它确实引起了人们对睡眠剥夺的影响的关注。根据标准化量表（比如埃普沃思嗜睡量表），超过30%的年轻人白天极度嗜睡。在中年时期，至少有7%的人患有与嗜睡相关的睡眠障碍，另有2%的人受到轮班工作的影响。这一比例看似不高，但后果可能是灾难性的。例如，切尔诺贝利核电站事故、三里岛核事故、埃克森瓦尔迪兹与油轮漏油事件、塞尔比火车相撞事故等，都是由相关人员的疲劳造成的。还有研究表明，医疗事故和睡眠不足之间存在联系。大多数交通事故（包括与其他车辆无关的事故），都发生在人们特别容易困倦的两个时段：凌晨3～5点、下午3～5点。

　　如果睡眠剥夺与事故有关，那我们能决定睡眠有多么重要吗？无限期剥夺一个人的睡眠并不道德，但它却是强制审问的有效手段，这种手段已经被联合国列为酷刑。长期缺乏睡眠很可能会导致死亡。研究人员曾对志愿者进行了限制睡眠时间的睡眠剥夺调查。记录中，最长睡眠剥夺期为11天，睡眠剥夺带来的影响包括心理和生理两方面的，最明显的影响是睡意增加。如果能找到适当的刺激转移，智力表现可以维持50小时，但表现质量在36小时后开始下降。被试变得易怒，难以集中注意力，并可能迷失方向。他们可能会产生视觉错觉和幻觉，可能会变得偏执，并产生精神问题。很快，他们也出现了记忆障碍。除了体温略有下降，其他生理变化很少。持续数周的部分睡眠剥夺，即每天总睡眠时间限制在5小时以内，也会导致动作障碍和情绪改变，好在所有的睡眠剥夺引起的影响可通过“无限制睡眠时间”来治疗。

　　睡眠障碍

　　从清醒到睡眠的转变过程中，大多数人会抽搐几次。入睡前的抽搐很正常，就像关灯时发出的最后火花。然而，与睡眠或部分唤醒有关的许多类型的经历或行为则是不正常的，或者即便正常却十分痛苦，这状况被称为异态睡眠，多始于童年时期。

　　第一类异态睡眠是“睡眠-觉醒”转换过程中出现的问题。例如，无意义的节律运动，或身体摇摆、摇头和身体来回运动等行为，通常发生在睡眠初期，即从清醒状态过渡到早期非快速眼动睡眠时，但是在睡眠后期也可以看到，并且可能与癫痫发作混淆。

　　第二类异态睡眠是非快速眼动睡眠觉醒障碍：睡醉（sleep drunkenness）、梦游和睡眠恐惧。这些情况通常出现于从深度睡眠状态被部分唤醒的人身上，他们可能看起来是清醒的，但对命令没有正常的反应。虽然他们往往较为苦恼，但是可能很抗拒他人的安慰，甚至变得暴力，而第二天早上却没有任何记忆。梦游发生在睡眠的前1/3，梦游者可能笨手笨脚，伤到自己。睡眠恐惧通常会突然发生，与正常的觉醒不同，睡眠者从沉睡中醒来，感到困惑。这些都与恐惧、尖叫、眼睛睁大和心脏异常跳动相关。在受到这类刺激后，睡眠者往往会出现不受控制的奔跑。

　　第三类异态睡眠是快速眼动睡眠障碍，症状包括噩梦、睡眠麻痹和快速眼动睡眠行为障碍。人们从噩梦中完全醒来，但会意识到自己好像处于危险中。与睡眠恐惧不同的是，这些事件发生在夜晚睡眠的最后1/3，睡眠者很少会从床上跳起来，但是他们需要安慰。有时，他们甚至因为焦虑而无法继续入睡。睡眠麻痹通常发生在睡眠开始时或快要醒来时。此时，人保持完全清醒，但是完全无法移动，因为此时快速眼动睡眠的正常肌肉麻痹系统还未关闭。这非常可怕，尽管它最多只持续几分钟，但是可能让人感觉它已经持续了几小时。

　　快速眼动睡眠障碍通常发生在正常人身上，并可能在整个家庭成员中蔓延。这可能会指向一种更严重的疾病，比如嗜睡——人们难以自控地想要睡觉，且入睡时没有快速眼动阶段。这意味着人会立即做梦，并使得梦和现实很难区分开来。长期的睡眠剥夺可以模拟嗜睡症的一些特征。快速眼动睡眠行为障碍则发生在快速眼动睡眠阶段，因为通常出现在此阶段的运动瘫痪状态已经失效。在成年人中，睡眠伴侣通常最清楚这些攻击，他们可能不得不分床睡。

　　在很大程度上，睡眠仍是一个谜，但是通过科学研究和现有的仪器，我们正在逐渐解开它的奥秘。

　　章末总结

　　1脑中有特定的神经回路让我们保持清醒，如果这些回路关闭，我们就会睡着。

　　2　我们为什么需要睡眠：

　　·睡眠是为了帮我们恢复元气；

　　·睡眠是一种保存能量的方式，新陈代谢率越高的动物的睡眠时间越长；

　　·睡眠对学习和记忆非常重要；

　　·睡眠是一种刺激被忽略的神经纤维的方式，可以确保神经保持在最佳状态。

　　3　异态睡眠：与睡眠或部分唤醒有关的许多类型的不正常的经历或行为，或者是正常却十分痛苦的行为，主要分为3类：

　　·在“睡眠-觉醒”转换过程中出现的问题；

　　·非快速眼动睡眠觉醒障碍，如睡醉、梦游和睡眠恐惧；

　　·快速眼动睡眠障碍，如噩梦、睡眠麻痹和快速眼动睡眠行为障碍。

　　

　　我学会了像小孩一样走路，从那时起，我就没有再上过课。

　　——玛丽莲·梦露

　　运动系统是神经和肌肉紧密相连的集合，使我们能够自我移动或移动身体的某个部分。我们拥有地球上最先进的运动系统。我们可以走、跑、游泳、攀登和匍匐；我们可以用一个脚趾保持平衡，甚至可以在旋转时保持平衡；我们可以翻筋斗、做空手翻，可以非常精确地控制快速移动的球；我们还可以写字。当然，运动系统还可以让我们完成日常的任务。例如，与他人交谈时，我们需要喉部、声带与横膈膜、嘴唇和舌头的协调配合，同时用与说话内容相适应的手势和动作来控制面部表情和身体大部分的其他部位。写字时，需要精确地控制一个有赖于压力和速度才能运行的工具，这样才能使工作高效。驾驶时，则需要在与他人交流的同时操作快速移动的复杂机器。

　　这些行为很大程度上都依赖于我们的眼睛、平衡器官和关节的反馈。例如，眼睛可以停留在一个移动的物体上，同时头左右晃动，身体其他部位也在运动。这需要令人难以置信的精准控制能力。执行追踪系统与留心观察某事物的系统不同。这一点很容易就能证明：让你的朋友试着用眼睛去追逐一个想象的物体，你很快就会发现，他的眼睛只能做短暂、急促的移动，除非有真实的东西，比如一根移动的手指在眼前，只有这样才能进行平滑追踪运动。从一个物体看向另一个物体时，我们会进行扫视。当眼睛在目标之间掠过时，我们会有一微秒的时间看不见。平滑追踪运动需要固定在一个移动靶上，并且还会受到目标表面运动和身体移动的影响。这一能力依赖于我们的平衡器官。因此，眼睛有复杂的运动系统，为我们尽可能快地提供大量信息，使我们能在周围环境中优雅地移动。然而，即使是在眼睛无法工作的时候，如在黑暗中，我们也可以保持优雅。因为我们可以感觉到四肢在空间中的位置，也就是本体感觉，这一感觉结合了肌肉伸张感受器的信息，所以我们能知道四肢有多大的张力。再加上平衡器官的信息，我们就能知道自己所处的位置了。

　　运动系统是如何工作的

　　运动系统是如何工作的呢？这个问题的完整答案目前尚不清楚，但是我们有部分答案。人们认为运动系统可以分为3个不同的系统，使我们的移动成为可能。我们不以特定的顺序来探讨它们，因为没有哪一部分比其他部分更重要。先从最简单的自主运动系统开始讲起。

　　自主运动系统与反射弧：“主唱歌手”与“反馈监视器”

　　当我们决定做某一动作时，脑的最前端，即前运动皮质会产生计划。计划和执行运动之间的确切关系尚不清楚，但是自主运动似乎最早从运动皮质开始，该区域位于顶叶和额叶之间的裂隙前方。当我们集中注意力或意识到某一运动时，就会使用到运动系统的这一部分。这里的神经元排列成6层，最大的细胞呈锥体形状。

　　似乎正是这些锥体细胞促进了运动的开始。这些细胞的轴突很长，以管束状行进，并在延髓中进行交叉，此后，大脑左侧的部分进入身体右侧，右侧的部分则进入身体左侧。接着，这些神经管束进入脊柱。锥体细胞的轴突进入脊髓灰质，在突触部位与位于最前部的第二神经元的胞体连接。随后，第二神经元的轴突与其他轴突一起从脊髓出去，沿着肢体到达有肌肉纤维的突触。上面提到的最初的神经元是上运动神经元，它从脑到脊柱；第二种则是下运动神经元，是从脊柱到肌肉。人类是唯一拥有这两条神经元运动系统的高等动物。

　　每个下运动神经元约由10个上运动神经元支撑。下运动神经元受损会导致肌肉松弛，松弛的肌肉也会抽搐，通常可能发生在断肢之后。上运动神经元受损则会导致肌肉僵硬、无力，通常出现在卒中后。有一种疾病会导致两种运动神经元死亡，原因不详且治疗方法不明。这种疾病很严重，患者在几年内出现渐进性瘫痪，最终死亡。据了解，这种疾病只有人类会得。一些与此名称相似的疾病也会影响马和狗的运动神经元，但影响方式不同。这可能是由于人类的运动系统简单中充满复杂性，且显得比较脆弱。

　　我们的身体中有一种反馈回路，叫反射弧，从肌肉延伸到下运动神经元。这就是为什么在危险情境中我们会不假思索地将手缩回来，或者防止过度拉伸肌肉。反射弧中有一个感受器，即纺锤体（一种改良的肌肉纤维，位于其他肌肉纤维之间）。当纺锤体被拉伸时，它会通过反射弧发出信号，使肌肉迅速而有力地收缩，但它不需要大脑的思考，因为信号无须到达脑。它从纺锤体延伸到脊髓的下运动神经元，再回到肌肉。这意味着反射性触发的肌肉收缩要比正常收缩快得多，因为信号既不用传送太远，也不用跳跃很多神经连接。纺锤体可能非常放松，也可能非常敏感，这可以调节肌肉的张力。肌腱中也有类似的纤维，可以检测到危险的伸展水平，继而完全切断肌肉收缩，防止肌肉或肌腱突然或强烈收缩而撕裂。这同样发生在脊柱水平，所以根本不需要对它进行思考。

　　基底神经节：“管弦乐队”

　　做随意运动固然很好，但是如果我们不再关注肌肉，它们会发生什么？如果有人投球，他们会将注意力集中在投球的手和手臂上，而不会去想另一只手臂以及背部、腿、头或躯干，虽然正确投掷也需要所有的这些部位的肌肉。此外，他们可能在考虑要收缩哪块肌肉才能投球，而不是放松哪块肌肉。一般来说，如果使肢体弯曲的肌肉收缩，那么使肢体变直的肌肉（拮抗肌）就会放松。这种无意识的肌肉控制由位于丘脑两侧、脑深处的基底神经节负责。

　　基底神经节控制有意识运动的背景活动，它就像一首主打歌里的背景音乐，或者足球队里带球队的其他队员。虽然它们不是行为的来源，但只有保证它们运转正常，行为才会合情合理。坐着喝茶的时候，我们可能会想把杯子举到嘴唇边，但是身体的其他部位必须处于适合喝茶的位置和状态。如果我们站起来，身体就需要改变肌肉的“背景”，使其适合站立。如果我们走路，它需要再次改变到步行模式。当基底神经节不能正常运作时，负责肌肉活动的“背景”就会变得紊乱。如果它们不够活跃，我们就很难迅速地从坐到站或从站到走。不同肌群的相对松弛和收缩状态也是紊乱的，因此不是拮抗肌相对变得松弛或收缩，而是全部收缩，继而导致肌肉僵硬。

　　帕金森病是一种典型的基底神经节功能不全的疾病，常见的症状有运动迟缓或行动困难，同时伴有过度僵硬和震颤。而当基底神经节过度活跃时，肌肉的“背景”在不断变化或不适合进行自主运动，想要保持安静是不可能的，这就是亨廷顿舞蹈症的状况。患有这种疾病的人会变得越来越烦躁不安。这种疾病也与痴呆有关，基底神经节过度活跃可能会导致个体做随意运动时出现奇怪的姿势，就像作家手部抽筋那样，手握笔的位置和张力不正常，写字变得困难。

　　虽然我们必须在学习某些动作之后才能有意识地去做，但一旦学会，即使它们非常复杂，我们也不需要再非常努力地去做了。这是因为运动系统的第三个组成部分—