“醉醺醺”的腦科學（簡體書）

這是一本由近40位世界杰出神經科學家撰寫的文集，神經學家大衛·林登找到一群杰出的大腦研究者，與他們分別對酒暢談，每當喝到微醺之時，林登博士總會提出一個相同的問題:“關於大腦功能，你想向世界解釋什麼?” 研究者們不會嘮叨近期所做實驗的細枝末節，也不會滿口專業術語，而是一下子提起神來，給出清晰而富有見地的答案。《“醉醺醺”的腦科學》就是這些對話的成果。

是什麼決定了我們的性格？為什麼我們總是喜新厭舊？樂於助人是我們的天性嗎？這群思維活躍的科學家們談論的內容觸及了個性、感知、學習、美、愛等一系列有趣的話題，覆蓋了分子遺傳學、進化生物學、心理學等多個領域。本書並非一本微型的神經科學綜合教科書，而是神經科學們想要迫切分享的科學故事。

《“醉醺醺”的腦科學》打開了一扇通向人類心理景觀和神經科學前沿世界的新窗戶，科學愛好者和專業人士都將從中受益。

作者：大衛·林登 David J. Linden

l 知名神經科學家，約翰斯 · 霍普金斯大學醫學院神經科學系教授，《神經生理學雜志》總編，著有《觸感引擎》《尋找爽點》《進化的大腦》等多部作品。

l 在近30年的研究工作中，大衛·林登在大腦記憶存儲和突觸可塑性等研究領域獲得了豐碩的成果。相關研究論文發表在國際知名科學刊物上，如《科學》《自然》《細胞》《神經元》等。

l 更重要的是，大衛·林登對於人腦的理解已經超出了科學工作者的研究範疇，很大程度上改變了人們對於人腦的固有認識，展現了大師級的水平。

譯者：

沈穎

浙江大學求是特聘教授，國家杰青。作為課題負責人的研究課題包括973項目國家自然科學基金、NSFC-RGC項目、浙江省自然科學基金等項目。發現了影響神經信息傳遞、整合和功能的多個重要分子和機制。

韓俊海

東南大學生命科學與技術學院院長。擔任《神經科學公報》和《BMC神經科學》的編委會成員或聯合編輯。

● 一場多視角的智識探險，看一群聰明的大腦講大腦！

本書是由包括哈佛大學、哥倫比亞大學等10余所高校在內的杰出學者共同撰寫的一本科普佳作！很多情況下，你讀到的只是一位或幾位科學家的創作，科學家的集體創作使得本書物超所值。在書中，你能接觸到許多杰出科學家的思想和領悟。

● 兼具科學性與趣味性的科普佳作

本書的每篇文章都是科學家對自身研究的感悟，講述的是他們各自熟悉的領域，內容覆蓋了遺傳學、生物學、心理學等多個領域，討論話題接地氣，科學性和趣味性兼具，此外，本書的一大特點就是充分的科普性，它能讓沒有足夠腦科學知識的讀者輕鬆閱讀並領悟要點。

● 三大中國科學院院士聯袂推薦，認知神經科學之父邁克爾·加扎尼加、《科學美國人》盛贊！

● 中國科學院、北京大學、清華大學、浙江大學、復旦大學的31位專家聯手翻譯，匠心打造。

● 湛廬文化出品。

神經科學家的微醺時刻

通常，受過職業訓練的科學家在談及自己的工作時，總會表現得小心謹慎，所以，每當我有求於從事神經科學研究的同事時，我會先請他們喝酒，喝到微醺。多年來，每次請他們喝酒之後，我都會問他們同一個簡單的問題：“關於大腦功能，你最想讓人們知道的是什麼？”他們的回答很合我意，他們不會直談最近所做實驗的細枝末節，也不會滿口專業術語。他們會坐得更直一些，睜大雙眼，然後給出清晰而富有見地的答案：往往不可預測或違背直覺。

本書即是這些對話的成果。我邀請了30 多位杰出的神經科學家以短文的形式解釋關於大腦功能的關鍵問題。他們是一群思維異常活躍、博學且思路清晰的專業研究人員，組成了我的夢之隊。盡管我邀請了具有不同專長的科學家，但我並不想將本書打造成一本微型的神經科學綜合教科書。我只是請不同的科學家自選話題，講述他們迫切想要分享的科學故事。

事實上，當下許多關於大腦的書籍並不是由腦科學研究者所寫，絕大多數這類書籍寫得並不好。許多書籍很枯燥，而那些能讓人讀得下去的書籍的信息量往往又不夠，甚至傳播錯誤信息。當下雖是一個腦科學時代，但樂於深思的讀者依然會對腦科學產生懷疑，這很容易理解，因為他們已經被大量與神經科學相關的謬論淹沒了，如“多看藍色會讓人更有創造力”“文科生和理科生的大腦結構不同”等。我相信讀者渴求的是可靠且引人入勝的、關於人類活動的基礎生物學知識，比如在神經功能方面，什麼是已知的，什麼是值得懷疑但還未得到證實的，以及什麼是完全未知的。讀者渴望相信自己讀到的東西。

本書並非想通過發表長篇大論來駁斥有關神經科學的謬論，而是坦誠且正面地講述日常活動背後已知的生物學知識，讓讀者在了解神經系統、治療神經系統疾病以及神經系統與電子設備接合等知識的同時，展望未來。本書將探索人格形成的遺傳學基礎、審美過程的大腦基礎及愛、性行為、食物和精神藥物的潛意識驅動源頭。此外，本書還將探討人類個性、共情和記憶的本源。簡而言之，本書將盡力解釋人類心理和社會生活的生物學基礎，以及它與個人經驗、文化和長期進化的相互作用和重塑方式。本書對已知和未知將誠實以待。

在我們一起進入“醉醺醺”的腦科學世界之前，先來上一堂大腦預習課。

序 神經科學家的微醺時刻 /I

前言 遇見日常生活中的科學 /X

主題 1 進化：超乎想象的大腦可塑性

01 是什麼決定了我們的性格 杰裡米·內森斯 /004

02 複雜的神經元連接中的簡單規則 亞歷克斯·科洛德金 /010

03 與自己不斷“對話”的大腦 薩姆·王 /016

04 孩子的大腦不一樣 埃米·巴斯琴 /022

05 不可思議的神經灌木叢 琳達·威爾布雷希特 /026

06 倫敦出租車司機的海馬 梅利莎·劉、霍利斯·克萊因 /031

07 當工具成為我們的身體 艾莉森·巴思 /037

08 上癮的大腦 朱莉·考爾 /042

主題2 信號：神經元之間的隱秘對話

09 為什麼我們總是喜新厭舊 英迪拉·拉曼 /050

10 人機能力大比拼 駱利群 /055

11 從恒星到神經遞質 所羅門·斯奈德 /061

主題3 傳感：了不起的感覺和學習過程

12 眼睛“知道”什麼對我們有好處 阿尼魯達·達斯 /068

13 “格格羅”最想擁有的超能力 查爾斯·康納 /075

14 除了品嘗味道，味覺還能幫我們做什麼 保羅·布雷斯林 /080

15 奇形怪狀的觸覺神經末梢 戴維·金蒂 /086

16 當我們感覺痛時，腦袋裡發生了什麼 艾倫·巴斯鮑姆 /093

17 家門口的館子還是幾裡外的餐廳 馬歇爾·侯賽因·舍勒、維賈伊·南布迪裡 /099

18 每一種神經活動都能被解碼嗎 戴維·福斯特 /107

19 我們能從動物身上學到什麼 辛西婭·莫斯 /112

20 避免碰翻咖啡杯的運動物理學 斯科特·艾伯特、禮薩·沙德梅赫爾 /117

21 卒中恢復的腦科學新發現 約翰·克拉考爾 /122

22 我們做的每一件事都是一種習慣 阿德裡安·黑思 /128

主題4 聯繫：剪不斷、理還亂的人際紐帶

23 大腦如何從聲音中識別身份和情感信息 達西·凱莉 /136

24 讀心術、社交與捕食 君爾·德倫 /143

25 樂於助人是我們的天性嗎 佩姬·梅森 /150

26 熱烈而浪漫的愛情 露西·布朗 /155

27 性取向是我們的選擇嗎 大衛·林登 /160

主題5決策：逐漸顯露的意識真相

28 其實，我們都是科學家 耶爾·尼夫 /168

29 比金錢更吸引人的是什麼 邁克爾·普拉特 /172

30 是什麼決定了美 安簡·查特吉 /177

31 人能做他想做的，但不能要他想要的 斯科特·斯特恩森 /183

32 大腦被高估了 阿西夫·加贊法爾 /189

33 有一種魔藥，讓我們這樣做 特倫斯·謝諾夫斯基 /194

34 真正的萬物締造者 米格爾·尼科萊利斯 /200

35 我們離創造會思考的機器還有多遠 邁克爾·毛克 /206

結　語 科學的任務從未結束 /213

致　謝 /218

譯者後記 /219

為什麼我們總是喜新厭舊

幸福，可以說是我們每個人都在追求的目標。我們常常認為，如果能做出正確的抉擇，便會獲得足夠的滿足，比如舒適感、滿足感、溫情及其他一些愉悅感，這樣我們就會感覺幸福。但實際上，即使是最令人愉悅的體驗，也常常轉瞬即逝，而且我們會逐漸產生厭倦，轉而渴望新事物的刺激。作為一名神經科學家，我常常在想：滿足感的短暫易逝能否真正避免？它能否揭示大腦的工作模式，以幫助我們找到處理滿足感的方式？

大腦時刻都在自然地運轉，我們幾乎無法置身事外地進行思考。當我們考慮做某件事時，大腦的基本工作模式就是感知，進而進行分析及評估；而通過評估，大腦會做出決定。這項工作由神經系統中的神經元來完成。神經元感知並呈現來自外部世界和內心世界的輸入，分析數據，然後通過恰當的行為來響應。涉及運動時，神經元會發出信號促使肌肉收縮，以完成動作。輸入是感覺，分析是聯想，輸出是運動。“感覺- 聯想- 運動”三聯體其實就是神經系統版的感知、評估和行動。

那麼，神經元是如何探測及分析世界上正在發生的事情的呢？最簡單的解釋就是，它們首先依賴感覺信息。我們的眼睛、耳朵、鼻子、舌頭及皮膚等感覺器官上含有感受器細胞，可以接收外界信息。這些細胞的細胞膜上分布著微小的蛋白質分子，能接受外界的物理刺激，如光、聲、化學物質和熱等，並將其轉化為大腦的語言——動作電位的電信號。帶電粒子（如鈉離子和鉀離子）通過轉導蛋白連接的微小通路或離子通道進出細胞。離子的運動產生電信號，而電信號通過其他離子通道蛋白沿著神經元傳遞，最終導致神經遞質的釋放。下一個神經元通過受體蛋白接收神經遞質，這些受體蛋白本身也是離子通道或與離子通道偶聯。我們的感知能力主要依賴於體內的這些離子通道蛋白。

有趣的是，幾乎所有上述蛋白質都會對刺激的變化做出反應，但在長時間持續不斷的輕中度刺激下，它們當中的許多通道會完全關閉，阻止離子通過。我們將此過程稱為適應，或脫敏、失活，這取決於其物理基礎。什麼是適應呢？舉例來說，當你從一個光線明亮的空間進入一個光線昏暗的房間時，這個房間起初看起來很昏暗，但一段時間之後你就不再覺得昏暗，光線似乎也正常了。只有當你回到陽光下時，光線變化才能讓你意識到房間之前的昏暗，或現在的光明。同樣，大多數人進入餐館後會很快適應餐館中烹飪的氣味，在炎熱的天氣裡跳進涼爽的遊泳池也不覺得冷，或者自己早已習慣屋裡冰箱“嗡嗡”的背景聲。氣味、溫差或噪聲，經過短暫的體驗後，除了極個別情況，對大多數人來說，它們都將變得難以察覺且不易為人注意。換句話說，人們已經習慣了。部分原因在於我們身體中的適應性離子通道的調節，導致我們對許多事物的感知是通過其與之前事件的對比，而並非通過其絕對值。

目前，研究人員已經能夠通過穩定視網膜上的圖像來證明這種現象。眼睛通常是以所謂的“微眼跳”的方式掃視四周，使得視網膜細胞可以比較明暗環境中反射出的不同光線。視覺神經科學家通過監測人的眼球運動和相應的移動投射圖像發現，當圖像被人為地固定在視網膜某一固定位置時，被試“看到”的圖像將會消失。因此，沒有明暗和動靜的對比，世界將變得一片灰暗。換句話說，變化不僅僅是生活的調味品，也是我們感知世界的根本所在。

這種對變化的敏感和對靜態的不敏感並不僅局限於感受器水平。在大腦深處，幾乎每個神經元都有多種離子通道蛋白，尤其是誘發動作電位的鈉離子通道和終止動作電位的鉀離子通道。鈉離子通道和鉀離子通道種類繁多，其中許多會失活。也就是說，它們會隨著使用而自行關閉。因此，即使神經遞質對神經元進行長時間或重復的刺激，離子通道由於自身固有特性也會限制動作電位的生成。例如，對一些神經元來說，在不斷的刺激下，其鈉離子通道會失活，動作電位很難生成。同時，特定的鉀離子通道通過逐漸增加其離子流，在生成幾個動作電位後有助於減緩或切斷神經元信號的傳遞。由於鈉離子和鉀離子之間的這種相互作用，神經元僅在刺激開始時產生電信號，這一作用過程即被稱為適應。盡管也有例外，但大腦皮層和海馬的大多數主要興奮細胞，尤其是接受興奮性刺激的神經元，更易於適應。盡管我們並不知道這些興奮性神經元攜帶何種信息，但它們對刺激強度變化的反應最強烈。

同樣，神經遞質受體蛋白也可以經歷脫敏：當持續不斷的刺激到達神經元時，它們的離子通道會關閉。神經元還有一種有趣的能力，即能在幾天或更長一段時間內對持續增加的神經遞質刺激做出反應，可能是通過特定的神經回路發出強烈的信號來實現的——通過單純地消耗自己的神經遞質受體，以減少細胞表面可用的受體。從某種程度上來說，這種機制可能是藥物耐受、藥物濫用甚至辛辣食物耐受的原因。當神經遞質釋放水平下降時，特定的神經元又可以通過產生更多的受體蛋白和相關的離子通道來響應刺激。通過這種方式，過度刺激會使神經元調節到正常程度，而低強度刺激則會構建出對微小的信號格外敏感的神經回路。各種各樣的細胞反饋系統利用鈣離子的特殊生化性質，使得神經元能夠在過多和過少之間找到最佳設定點。當最初的愉悅或厭惡刺激一次次襲來，這些機制就會發揮作用。當大腦找到合適的設定點時，最初那種強烈的感覺就會逐漸消失。

反復的刺激會削弱感知，發生變化之後會再次恢復，整個生物體就是以這樣的方式產生波動的感受。海兔就是一個實例。最初，海兔會因輕微的觸碰而縮鰓，但經過一系列無害性觸碰後，海兔會習慣並停止縮鰓，直到遇到擊打等傷害性刺激時它們又會恢復縮鰓反應。在另一個實驗中，饑餓的老鼠會為了獲得各種食物而付出努力，而已經吃飽的老鼠只會在食物特別美味時才願意付諸行動。通過藥物干擾老鼠的先天阿片類受體和多巴胺受體，可以降低其對食物的渴望，因為阿片類物質和多巴胺是神經回路中能發出獎賞信號的神經遞質。也就是說，對食物的期待和進食過程刺激了獎賞回路，繼而能產生滿足感。對吃飽的老鼠來說，只有當食物比之前的更美味時，獎賞回路才會受到刺激。換句話說，沒有必要為甜點留肚子，只要它比之前的更美味，吃的時候同樣會感到愉悅。

此外，熟悉的刺激及其產生的體驗可以引發離子通道和神經遞質受體的修飾（modification），從而改變整個神經回路。事實上，包括人類在內的許多動物的大腦中，某些神經回路非常擅長預測已知刺激的結果，它們發出的反向信號可以主動抵消對正在發生之事的感知。有機體甚至察覺不出正在發生的事情，直到情況發生變化或產生意外的干擾。對於那些穩定、熟悉、可預測且無害的信息，我們能逐漸習慣並最終忽略其存在。這種行為很有益，它提供了一種進化優勢。假如我們每天時時刻刻都在持續關注衣服輕觸自己的感覺或洗滌劑的芳香，這會分散我們的注意力，甚至會干擾我們對重要信息的感知能力，如有人輕拍我們的肩膀。事實上，無法預測和無法適應可能是導致孤獨症譜系障礙（ASD）等病症的一個因素。此外，向大腦發送信號來報告已知信息也是一種浪費。當離子從細胞中出來傳遞信息後，它們還要回到之前的位置。也就是說，為了產生動作電位，鈉離子進入神經元，鉀離子從神經元中泵出，這一過程完成後，還需要消耗能量將鈉離子從神經元中泵出，並將鉀離子泵回神經元，因此，最節約能量的方法就是不產生無信息價值的動作電位。

這是否意味著，只有新奇的事物最重要，一旦這種體驗消失，所有熟悉的事物都將被拋棄？答案是否定的，我們完全可以根據大腦的運作方式找到通往幸福的鑰匙。感受熟悉刺激的能力通常可以通過使用簡單的口腔清潔劑來恢復。口腔清潔劑可以使人從脫敏狀態恢復過來，以加強後續體驗。

在我看來，大腦的感知能力在一定程度上對如下問題進行了解釋，即為什麼我們付出努力去獲得長期的滿足，但在很大程度上都並不令人滿足。原因在於，大腦是按信號強度進行評分的，它不斷地將當下與之前發生的事情進行比較，所以幸福的秘訣很可能是不幸福。當然並非一點兒也不幸福，而是說短暫的寒意可以讓我們感受溫暖，饑餓感可以讓我們感覺到飽足之美好，經歷近乎絕望的時刻可以讓我們體驗勝利的驚人喜悅。因此可以說，滿足是通過對比來獲得的。