医学探索：高级神经活动的未知领域

2023-11-03 理论教育版权反馈

【摘要】：迄今为止，人类对神经系统活动规律的了解还十分肤浅，尤其是对于大脑高级神经活动的工作原理，我们还知之甚少。学习与记忆是大脑的基本功能，也是高级神经活动的基础。由此可见，人类的高级神经活动仍然是医学的未知领域，长期以来，我们在这个领域一筹莫展。脑电波只是大脑神经活动的外在表现，同样不能反映大脑的工作程序。涌现性的发生，有赖于系统内部的信息联络。由此联想，大脑的高级神经活动或许是一种“涌现性”。

迄今为止，人类对神经系统活动规律的了解还十分肤浅，尤其是对于大脑高级神经活动的工作原理，我们还知之甚少。人脑高度发达，具有1 000亿个神经元，这个数目大致相当于银河系的恒星数。我们只知道，这些神经元的基本活动方式是构成神经回路，对各种刺激做出反应；神经回路运行过程涉及生物电传播、突触连接和化学递质的传递、一系列生物化学物质的合成和变化等。但是我们不知道这些神经活动怎样表现为学习与记忆，怎样表现为语言，怎样表现为抽象思维。

对脑的探索最先从神经解剖和神经生理这两个角度展开，使我们对神经系统结构和功能的了解逐步深入。之后，生物化学、药理学、细胞生物学和分子生物学等其他学科逐渐介入这个领域，使我们得以从更广泛、更细微的层面上去探索脑的高级神经活动。

学习与记忆是大脑的基本功能，也是高级神经活动的基础。我们的大脑能够接受信息，对信息进行筛选和强化并形成经验，这就是学习；我们的大脑能够对学习到的经验进行存储和“读出”，这就是记忆。但是我们并不清楚，学习与记忆的过程怎样与神经元生理活动联系起来？怎样与脑内神经递质及蛋白质的变化联系起来？怎样与脑组织的结构联系起来？至于更高级的神经活动，如语言、思维、情感等，我们对其生物学本质则了解得更少。

由此可见，人类的高级神经活动仍然是医学的未知领域，长期以来，我们在这个领域一筹莫展。

你也许会说，我们不是有神经病学、精神病学和心理学吗？我们不是有脑电图和测谎仪吗？我们不是发明了“脑机接口”，可以用意识去操作计算机吗？很遗憾，上述的一切都与高级神经活动原理无关，只不过是在观察和应用神经活动的表面现象。

神经病学可以罗列出1 000多种疾病，涉及基因异常、先天发育缺陷、感染、炎症、外伤、中毒、血液循环障碍、营养代谢障碍、凝血障碍、免疫异常、肿瘤等，与高级神经活动不搭界。如果把大脑比喻为计算机，那么神经病学只管硬件，不管软件。

至于精神病学和心理学，本来应该是研究“软件”的，因为精神异常和心理异常都是大脑的工作程序出了问题。可是我们的精神病学和心理学根本不知道大脑的工作程序是什么，只能观察和研究“精神症状”，即心理过程中出现的障碍，包括意识、情绪、思维、语言、行为、知觉、记忆、智力等，这些只是高级神经活动的外在现象。换句话说，精神病学和心理学只能观察和研究高级神经活动的结果，而没有能力去研究高级神经活动的过程。(www.chuimin.cn)

脑电图是从头颅表面记录的脑电波，其节律和振幅随大脑的生理活动而不断变化。脑电图只能反映大脑活动过程的总体电位波动，它也是一种表面现象。通过观察各种生理状态（如睡眠、觉醒、情绪激动、深度思考）和疾病状态（如癫痫、脑死亡）的脑电图变化特征，我们可以利用脑电图来辅助诊断某些疾病。

测谎仪的工作原理，正是利用脑电波与大脑生理活动之间的联系，推测受试者的情绪变化。所谓“脑机接口”是一个工程学概念，在人脑和计算机之间建立一定程度的连接，用脑电波的变化去干预计算机的工作。脑电波只是大脑神经活动的外在表现，同样不能反映大脑的工作程序。

人类的大脑如此聪明，我们发明了计算机，在此基础上，人工智能突飞猛进。无论是一般的计算机，还是功能强大的机器人，我们对它的工作原理了如指掌，那就是在数据密码与千变万化的信息之间建立联系，二者相互翻译、转换，在微电路中流动、储存和读取。反过来，我们对自己大脑的工作原理却一无所知。高级神经活动相关的各种信息在大脑中怎样流通、翻译、存储和读取？是神经元回路中的电位和电流吗？是化学分子的合成和分解吗？是量子纠缠吗？是暗物质和暗能量吗？我们真的不知道。

系统科学中有一个名词叫作“涌现性”，其含义是，一个由大量微观主体构成的超级复杂系统，可表现出宏观上的超级功能。这种超级功能并非微观成分的功能叠加，而是质的飞跃和突变。例如在一个蜂群中，每一只蜜蜂只是按照其本能，重复地做着简单的事情。但是整个蜂群构成一个系统，就呈现出超级智慧和功能，可构筑精巧的蜂巢、酿制蜂蜜、防御外敌入侵等。诸如蜂群、蚁群这样的生命现象，常常被用作“涌现性”的例证。

涌现性的发生，有赖于系统内部的信息联络。人类社会进入互联网条件下的信息时代，“涌现性”无处不在，各个领域的技术创新以几何级数增长。由此联想，大脑的高级神经活动或许是一种“涌现性”。人的大脑由上千亿神经元构成，是一个超级复杂系统。单个神经元的功能并不复杂，好比计算机网络中的一个电子元件。可是这些神经元相互联络、相互作用，就“涌现”出宏观上的智慧。

也许，有朝一日我们会揭开高级神经活动的奥秘，就像了解计算机软件那样了解大脑。到那时，我们或许能读取大脑的工作程序，对其进行编辑和修正，使人类的智能产生新的飞跃。

医学探索：高级神经活动的未知领域

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