人的大腦具有最令人歎為觀止的複雜結構。但是，隨著大腦成像技術、基因遺傳學和幹細胞研究等領域的進步，專家們已經開始揭開它的一些奧秘。下面就是有關人類大腦的9個問題和神經科學的最新發現。
人的記憶由什麼構成？
記憶是人進行思維的基本要素。每當人們執行一項任務，通過語言進行交流或者是闡明最簡單的概念時，都要使用自己所獲得的知識。然而，長期以來，有關記憶的物理形式一直是個謎。當載入新的記憶時，大腦會發生怎樣的變化呢？
專家已經知道的是，在記憶形成的過程中神經元之間的突觸聯繫會增強。2009年，美國加利福尼亞大學一個由凱爾希•馬丁領導的研究小組，利用海蛤蝓這種神經系統相對簡單的生物，首次觀察到記憶以新蛋白質形式在突觸中形成。
但是，知識存儲在哺乳動物複雜大腦的什麼部位呢？短期記憶，例如要使用的一個電話號碼等，似乎存儲在兩個稱為海馬的小小卷曲式結構中，埋藏在大腦兩個半球的深處。2008年，美國阿拉巴馬大學的庫特尼•米勒和大衛•斯韋特利用老鼠研究證明，在一件難忘的事情發生後的第一個小時裡，這個部位的神經細胞的DNA出現了化學變化，使所產生的蛋白質發生改變。在隨後的一星期裡，大腦皮質神經細胞的遺傳因子也發生了類似的變化。這些變化似乎是永久性的，這表明長期記憶存儲在那裡。這兩位研究人員認為，他們觀察到短期記憶形成在海馬中，然後在大腦皮層中變成長期記憶。
能夠使大腦重生嗎？
有一種說法曾經流行了幾十年：人出生時所擁有的腦細胞就是其一生中所能擁有的全部腦細胞。
到了20世紀90年代，這個長期流行的教條被推翻。研究人員發現，包括人在內的哺乳動物在其一生中能夠產生新的神經細胞。在人類身上，這種“神經發生”出現在兩個地方：嗅球中生成的神經細胞似乎與識別新氣味有關，而海馬中生成的神經細胞與學習和記憶有關。新的神經細胞能夠與成人大腦結合為一體這一發現引起了人們的興趣。這個過程可以被控制，進而被用來治療帕金森氏症和阿爾茨海默氏症等腦部疾病嗎？在美國哈佛大學研究皮質發育和神經發生的傑弗裡•馬克利斯說，方法就是使用合適類型的神經細胞替換病變細胞。據一些人估計，神經系統是由1萬種不同的神經細胞構成的。
鏡像神經元具有什麼作用？
鏡像神經元（位於動物大腦皮層的一種神經細胞）是20世紀90年代發現的。當時，研究人員對植入獼猴大腦內的微電極進行記錄，從而發現了鏡像神經元。當動物進行一種活動時，許多神經元變得活躍；而當動物們看到研究人員進行相同的活動時，一些神經元也會變得活躍，不同種類的鏡像神經元會因為不同的活動而變得活躍。
專家們推測，在人類身上，鏡像神經元也許是移情作用的神經基礎。它們可能還有助於模仿甚至學習語言。
研究人員一直難以確定人類是否擁有鏡像神經元，但核磁共振成像掃描顯示，當人們在做某種動作或者注視同樣一個動作時，大腦中被稱為鏡像系統的某個部位會“發光”。許多研究表明，鏡像系統活躍的人好像能夠更好地理解別人的感情。
意識擁有幾種狀態？
英國埃克塞特大學半島醫學院的亞當姆•澤曼說，人們過去認為意識只有三種狀態：1、醒著；2、睡著了做夢；3、睡著了沒有做夢。但是腦部成像表明，意識還存在更多狀態。澤曼以夢遊為例說：“夢遊者的大腦確實處於半清醒半睡著狀態。”研究人員曾設法給一名夢遊者進行腦部掃描。雖然他們看到夢遊者的與知覺和意識有關的很大一部分大腦皮質處於“脫機”狀態，但大腦其他部位卻是活躍的，包括那些與情感有關的部位。
與之類似的現象也許可以解釋其他奇怪的意識狀態。在睡夢中，也稱為快速眼動睡眠過程中，人靜靜地躺著是因為腦幹中稱為橋腦的部位抑制了發送給肌肉的信號。快速眼動睡眠行為紊亂的人喪失了這種抑制，因此會將他們的夢付諸行動。
專家們認為，在意識和昏迷之間可能還存在一些至今還未引起人們注意的抑制點。英國劍橋大學一個由阿德里安•歐文領導的研究小組不久前發現，人們是有可能與植物人交流的。處於植物狀態的人反應能力完好，可以自行呼吸卻對周圍環境完全沒有意識。研究人員將植物人與大腦掃描儀連接，讓他想象打網球或是在自己家裡四處走動的情形，他們能夠從植物人那裡得到同意或拒絕的回答。目前這類病人被當作是沒有意識的，但是他們卻可以聽懂問題並進行交流。他們也許能夠表達對治療的意見以及是否應該放棄治療。
心靈和身體的聯繫有多大力量？
假如你不幸生病住院了，要設法住進一間可以看到風景的病房。因為如果能夠遠眺一片樹林而不是看見一堵磚牆，你可能會恢復得更快。
有關心靈和身體之間聯繫的研究就和行醫一樣古老。例如，聰明的醫生知道，對於身體症狀很難解釋的病人，要研究其精神狀態。為什麼一些疾病受精神狀態的影響比其他疾病更大？令人難以置信的安慰劑效應背後的原因是什麼？人們能不能學會通過思考自我治癒？
專家們認為，這其中有許多可能是免疫系統在起調節作用。研究結果表明，巨大壓力會降低人體中免疫細胞的活性。大腦似乎可以利用多種方式影響免疫系統，從化學調節到直接進行神經控制。美國紐約范士丹醫學研究所的凱文•特雷西說：“來自於大腦的信號通過迷走神經傳遞，它們在這裡改變脾臟免疫細胞的行為。”
為什麼有些人更聰明？
在1955年對著名科學家愛因斯坦的屍體進行解剖時，他的大腦令人感到失望，因為它比普通人的大腦還要略小一些。事實上，後來的研究表明，大腦的體積與智商之間的聯繫微乎其微。看來，大腦的質量而非數量才是關鍵。
人的神經元在互相交談方面是否發揮得好似乎是一個重要因素。荷蘭烏得勒支大學醫學專家馬蒂因•範登赫維爾發現，比較聰明的大腦神經元之間似乎存在更多高效網絡——換句話說，在大腦不同區域之間傳遞信息所需要的步驟較少。一個族群的智商差別大概有三分之一是由此決定的。
精神病與創造力有什麼聯繫？
現在，歷史上頗具創造力的天才人物被追溯診斷為患有精神病的事例已經有許多。精神分裂症和其他種類的精神病是最常提到的病症，著名科學家牛頓和愛因斯坦是其中最有名的研究對象。荷蘭著名畫家文森特•梵高和英國作家弗吉尼婭•伍爾夫，則與躁狂抑鬱症聯繫在一起。
很少人會認為完全患有精神病有助於取得創造性成就，不過略有一些精神病可能是有幫助的。
對大腦左右半球相對優勢的研究提供了一些證據。通常認為，語言和邏輯分析主要與大腦左半球有關，而創造性思維則更多地與大腦右半球有關。各種研究似乎確實表明，精神分裂症患者右腦更為活躍。
另外還有與一種蛋白質有關的遺傳學證據。這種蛋白質稱為“神經調節蛋白-1”，與大腦在子宮中的發育有關。英國愛丁堡大學的傑里米•霍爾經過研究發現，為這種蛋白質進行編碼的基因發生突變會加大患精神分裂症的危險。
潛意識具有多大力量？
近來潛意識深受人們關注。它在創造力中佔據中心位置，為解決問題帶來靈感，在學習和記憶中起著關鍵作用，並且比理性分析更有助於做出艱難決定。
法國醫學專家斯坦尼斯拉斯•德哈納揭示了潛意識思維和意識思維之間微妙的相互作用。在他的試驗中，志願者看到屏幕上閃現一個詞，緊接著立刻出現一幅圖畫，用來阻擋意識理解這個詞。當兩者出現的時間間隔加大時，這個詞突然在意識裡出現，同時腦掃描顯示大腦出現特有的活動。這通常發生在間隔時間達到50毫秒左右時。但是，當使用的是“愛”或“恐懼”等具有情感意義的詞時，這種現象會早幾毫秒出現，就好像詞語的重要性與是否值得關注是由潛意識自行決定的。
這樣的試驗改變了人們對意識思維和潛意識思維兩者關係的看法。潛意識牢牢掌握著控制權。將意識比作一盞聚光燈，潛意識對什麼時候打開它並將光束投向哪裡起著控制作用。一位專家說，意識思維並不是自由自在的，人們所認為的“自由意志”實際上存在於潛意識之中。
是否能夠製造出有意識的機器人？
製造出有意識的機器人是一種巨大的挑戰，一些人懷疑是否能夠實現，或者是否應該去做。但是，勇於進取的研究人員從來沒有放棄。
目前最接近有意識的軟件機器人，也許就是2003年由美國田納西州孟菲斯大學的斯坦•富蘭克林設計的智能分配代理軟件“埃達”（IDA）了。當美國海軍水兵的服務期結束以後，“埃達”給他們分配新的任務，此外還要負責協調海軍政策、工作要求、成本變化和水兵需求等。
與人類一樣，“埃達”分為“有意識”和“無意識”兩種操作等級。在無意識等級，它調配軟件代理程序來收集數據和處理信息。這些代理程序通過競爭進入“埃達”的“意識”工作空間。在這裡，它們進行互動並得出結論。更新版學習型“埃達”，或稱“利達”（LIDA），已經於今年完成。它學習進入其意識的東西並利用這些來指導未來決策。“利達” 還具有“情緒”特徵。情緒是用來指導其決策的高級標杆。
設計機器人的另一個進步，是在它們受到損壞後仍然能夠保持其功能。2006年，美國佛蒙特大學的喬什•邦加德設計了一種行走機器人，具有可以不斷更新的自身內部模型。如果受到損壞，這種機器人對自身的瞭解使它能夠利用依然具備的功能設計一種替代步法繼續行走。具有一種“想象的”自身內部模型，被認為是人類感覺能力的重要組成部分，機器人具有這種功能使其更接近於自我意識。
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