大脑

论文通讯作者、美国西奈山伊坎医学院的CameronMcAlpine指出，大脑是一个显而易见的研究切入点，因为大脑是控制睡眠的核心。

在对小鼠的研究中，由应激引发的快乐感缺失形成了一种特殊的大脑特征。

从生理上讲一个人醒着的时间越长，对睡眠的渴望就越强烈，所以和生物钟同步的睡眠-觉醒周期具有生理的内在驱动力，它和大脑活动紧密相关。

但生物体需要睡眠的真正秘密可能在于大脑，因为当我们睡眠打鼾的时候，大脑的活动不仅没有减弱甚至依然活跃。

每天随着夜幕降临，大脑开始释放睡眠激素如褪黑激素，人的困意逐渐增强，而当每天早晨随着光线的到来，身体停止释放褪黑激素，褪黑激素水平下降对大脑活动的抑制减弱，人就会逐渐苏醒。

(5)大脑活动的副产品:

图5大脑活动核磁共振动态图像(来自STAT网络)

既然梦是大脑活动的结果，那从生理上去研究大脑梦活动也许更能揭示梦的作用和本质。

现在，神经科学家怀疑快速眼动睡眠(即做梦)期间的大脑活动对学习至关重要。

这种观点认为做梦只是睡眠过程中大脑活动的副产品，没有根本的目的或意义。

用多人干细胞培育的三维大脑模型面世

美国哈佛大学科学家将来自5个捐赠者的干细胞，浸泡在一种精确配制的混合溶液中，培育出首个包含多人细胞的3D大脑模型。

利用干细胞和特殊营养液培育大脑模型，听起来是不是有点科幻？

上面所讲述的成瘾神经生物学的理解和证据都是建立在实验技术的发展上，现在利用功能神经成像技术可以直接研究大脑机制和行为之间的关系(例如图7)。

上面所讲述的成瘾神经生物学的理解和证据都是建立在实验技术的发展上，现在利用功能神经成像技术可以直接研究大脑机制和行为之间的关系。

构建有韧性的大脑有韧性的小鼠在杏仁核和海马体之间的通信很稳健，而在易受快感缺乏症影响的小鼠中，这两个大脑区域之间的通信是断断续续的。

大脑损伤的可塑性可以通过一个被称为轴突发芽的过程发生，在这个过程中，未受损的轴突生长出新的神经末梢来重新连接因损伤而断开的神经元。

当然以上的这些功能损伤性神经可塑性在儿童大脑中比在成人大脑中更容易发生，这说明儿童大脑的损伤可塑性要远远高于成年人。

renRPaludan团队联合，利用全基因组CRISPR筛选技术，发现了神经元细胞特异表达的TMEFF1蛋白，在中枢神经系统中对单纯疱疹病毒（HSV）存在显著的限制作用，首次报道了一种独立于干扰素系统的、神经元独有的抗病毒因子，为大脑抗病毒免疫机制研究提供了全新的视角。

科学家为大脑抗病毒免疫机制提供新视角

“下一个前沿是理解Ozempic对大脑影响的生物学。

血液之所以不能和大脑直接接触，是因为血液无法给大脑提供养分和氧气，在血管和大脑之间有一道血脑屏障，保证了人脑这个人体司令部和外界隔绝开来，只有脑脊液可以在人脑中流动，它从脑室流向中脑导水管，供大脑正常工作，既能确保大脑不轻易受到外界有毒物质的入侵，也限制了体外一些激素对大脑的影响。

那么，睡眠对大脑的影响是什么？

它们需要一个加工的过程，才能更好地被大脑巩固和内化。

图3大脑学习过程的神经元可塑性链接

成瘾背后的生物学的机制是由基因决定，还是通过后天大脑的奖赏回路的改变发挥作用？

成瘾物质作用于大脑的奖赏回路，激活回路对刺激产生愉悦感，从而改变人的预期行为，不断去寻求生理记忆的刺激。

生理成瘾必然是心理成瘾，它可以通过行为治疗转为心理性依赖，这同时也是生理性成瘾容易复发的原因。

题记：上瘾会破坏大脑的奖赏回路。

然而奇怪的是，从古人类化石中推断的人类大脑大小和形状的变化数据，并没有为人类现代行为的起源提供明确的证据。

首先，从动物到人转变的生物学基础应该是人类大脑的进化(见图4所示)。

因此，这些神经元不得不伸展得更远，工作得更努力——每个形成超过两百万个突触——在更大、更复杂的人类大脑中。

正如直立行走导致了膝盖和背部问题，颚结构和饮食的变化导致了牙齿问题一样，人类大脑在进化过程中的快速扩张为其细胞创造了挑战，研究的合著者、加利福尼亚大学旧金山分校的神经科学家亚历克斯·波伦（AlexPollen）表示。

波伦及其同事使用一种成像工具显示，人类大脑中两个需要多巴胺的区域比猕猴大得多。

“真正试图理解人类大脑的特殊性是非常有趣且重要的，这有可能开发出新的治疗方法，甚至在未来完全避免疾病。

这些尚未经过同行评审的发现是“理解人类大脑进化以及随之而来的所有潜在的负面和积极事物”的一步，威斯康星大学麦迪逊分校的神经科学家安德烈·索萨（AndreSousa）说。

人类大脑不仅能够感知眼前的状况，还能对即将到来的变化进行推演。

如人类大脑通过快速地整合记忆和经验来形成对某个场景或事件的预测。

比如，在高速公路上开车时，人类大脑不仅依赖即时的环境感知（例如观察其他车辆的位置、道路的状况），还会预测前方的交通状况，并提前做出反应。

《自然》人类大脑长的大，是因更能抗氧化！

人类大脑长的大，是因更能抗氧化！

探索这种权衡的科学家们发现了独特的基因特征，展示了人类大脑细胞如何处理维持大脑运作的压力。

因此，关于围产期大脑的神经科学研究也应考虑分娩大脑的瞬态程序6.

此外，一些在怀孕时表现出最明显变化的大脑网络，特别是奖励回路和默认模式网络（处理自我指涉思维），也与情绪障碍有关。

精神分裂患者可以与人交流但自闭症似乎难以交流(当然和自闭的程度有关)，这些症状都来源于大脑神经系统某些区域的生理病变，通常可以在2岁时就能表现出来症状并被确诊，但目前医学上并不知道自闭症患者的大脑在分子层次的病变是什么，因此通常还是难以被彻底治愈的。

图1睡眠中大脑周期性的洗脑过程

分布式处理是人类计算的重要特征，它通过多区域、跨区域的并行活动和连接，实现了高效的信息处理和复杂功能的执行，这种处理方式允许大脑同时在多个区域进行并行活动，通过广泛的神经元连接实现复杂的认知功能。

大脑同时处理多种信息，具有高度的并行性和分布式处理能力，使得大脑能够高效地进行复杂任务的同时处理多个信息流。

虽然神经可塑性随着年龄的增长而逐渐下降，但大脑的可塑性究竟有多大的潜力或限制却没有定论，也就是成熟的大脑究竟是否可以通过后天学习重塑语言能力到达母语的程度，并没有达成共识，这就是有些人反对语言存在关键期的重要理由。

另一方面科学家们仍然不确定大脑可塑性背后的分子机制，虽然语言学习存在关键期，但是否不仅仅是语言能力，其他的学习如音乐、舞蹈、体育等也存在关键期，这就说明是否语言学习能力所对应的大脑语言中枢神经元的可塑性存在一个确切的时间，然而这个时间窗口的上界和下界依然是模糊的，所以语言学家对于关键期的定义并没有被普遍接受，一些争议也是由于不同的研究者使用不同的定义而引起。

2000年Maguire等人的研究证明了大脑的可塑性，通过对伦敦出租车司机的大脑核磁共振扫描显示，开车的时间越长的司机其大脑海马体后部的灰质体积越大。

与关键时期相反，语言敏感时期(也被称为“弱关键时期”)应该发生在大脑对影响行为的外部因素比平时更敏感的时期，但此时大脑的可塑性没有关键时期高，但是由于大脑具有几乎无穷的可塑性潜力使得敏感期持续的时间始终没有一个确切的结论。

图1大脑的可塑性及可塑性分类

在人类进化中，神经可塑性不仅在处理创伤方面为人的生存提供了保护作用，比如大脑可塑性能更好地应对中风后由血液供应不足造成的脑损伤及其所产生的功能影响，而且学习音乐或第二语言等行为同样可以增强神经的可塑性，这为生物神经系统重新调整自己以适应变化，从而提高生物在不可预测的环境中的适应和生存能力。

大脑可塑性或神经可塑性(见图1)通常是指大脑受损后重组和适应的能力，是大脑重组其结构和功能的生物、化学及物理能力，涉及神经元创造新的连接和通路的能力。

大脑的可塑性原因

显然语言CPH的存在和大脑的可塑性有重要联系。

甚至对僧侣的研究发现冥想训练可以提高γ脑电波水平增加大脑的可塑性，让大脑产生永久性的结构变化；

研究人员认为可能是文化因素，也可能是大脑可塑性的生理变化，也许更直接的原因是与人记忆能力下降所导致的智力水平在18岁以后开始下降。

虽然传统上认为大脑可塑性与儿童时期的脑部发育有关，但最近的研究表明，成熟的大脑由于学习能继续表现出很强的可塑性。

这个过程虽然可以贯穿一生，但在早期的“关键时期”尤为重要，因为这个时期大脑的可塑性使感官、语言和其他技能得以最有效地发展，所以孩子语言能力的发展更多地揭示了语言学习与神经可塑性之间的关系，一个人的某些神经细胞被编程为语法模块，为了使这些功能正常运行，大脑必须在关键时期通过学习来加强语言区的神经关联，这种神经可塑性使大脑能够快速处理语言响应。

随着年龄的增长，虽然神经可塑性会下降，但是人通过训练可以改善大脑的可塑性，从而延缓认知的衰退。

在对这些大脑变化的解释中忽略这一点，就忽视了分娩的进化意义。

怀孕期间的大脑变化首次被详细绘制出来。

要了解围产期情绪障碍是如何产生的，使用对一大群参与者进行反复的大脑测量来研究这些大脑变化的变化至关重要。

科学家们已经知道一段时间，GLP-1似乎具有作为饱腹信号的次要功能——向大脑发送停止进食的信号。

(4)其他影响大脑发育的因素，包括在怀孕期间的感染、自身免疫性疾病、糖尿病或高血压，以及孕期服用某些药物等都会导致婴儿大脑发育的问题，从而增加孩子患自闭症的风险。

图2正常大脑和自闭症大脑发育结构上的差异

这个在暗示发育不良、低体重或早产的孩子由于其大脑发育不足(如图2所示)将导致自闭症风险。

自闭症最为显著的特征是大脑发育障碍所导致的社交能力丧失。

为了检查心脏病发作后被招募到大脑的单核细胞的活动，作者使用了一种称为单细胞RNA测序的技术来分析单个脑细胞中的RNA表达。

当然大脑的非正常发育根本来源于基因，但也能够来源于后天的刺激、营养或感染等因素，到底是什么基因导致管理人类社交能力的大脑区域发生问题，而且究竟发生了什么问题，有没有早期的某种生物学标志物可以用来诊断，可不可以通过后天干预或治疗来修正这个问题？

另一方面，是哪个大脑区域的怎样的发育不正常导致了患者社交能力的丧失，比如语言交流能力、表情互动反应能力、交流过程的注意力或回应能力等等，而且不同程度的自闭症患者这些社交能力的丧失程度也千差万别。

这些大脑区域都通过肠道-大脑轴网络感知信号，科学家发现它们密布着GLP-1受体。

北卡罗来纳大学教堂山分校内分泌学和代谢科的负责人JaniceJinHwang解释说，“这些大脑区域的网络已经被很好地特征化了，主要是在成瘾文献中，它们控制我们对食物以及成瘾事物的欲望和动机。

相比之下，白质束（由允许大脑区域之间交换信息的神经纤维组成）的完整性在整个怀孕期间增加并恢复到基线水平。

除了皮质变化外，作者还观察到皮层下方大脑区域的灰质体积减少。

附注[1]：瑞典药理学家和神经科学家阿尔维德·卡尔森(ArvidCarlsson)因对多巴胺的研究而获得2000年诺贝尔奖，该研究显示了多巴胺对大脑功能的重要性。

实验设计和观察是收集数据的关键，适当的实验设计可以帮助验证理论和模型，同时观察到的实验数据可以提供对大脑功能机制的直接洞察。

所以，模型、数据和算力是研究大脑计算基本原理的必要因素，但它们需要与理论、实验和观察结合使用，才能在理解大脑功能和开发人工智能系统方面取得进展。

数据是理解大脑功能的基础，包括神经元活动、连接模式、大脑区域的活动等，神经科学通过记录和分析神经元的活动模式和大脑功能区域之间的信息传递来获取数据，数据常常是训练和优化模型的基础，通过大规模数据的处理和分析来发现模式和规律；

Huynh及其同事发现，心脏病发作后发生的心脏损伤被大脑的免疫细胞检测到，这触发了血液中循环的单核细胞迅速前往大脑产生促进睡眠的细胞因子。

颈动脉作为大脑供血的“

颈动脉就像大脑的供血“

显示这个位置似乎涉及快速思考，这些结果与过去传统认为思考只能发生在头颅内的大脑位置有所不同。

大脑会将血液从消化系统抽离到那些运动的肌肉。

当你的消化系统有负载时，你的大脑会将血液和氧气转移到这些器官，使其有效运作。

通过fMRI图像，科学家对做梦过程中大脑的代谢活动进行了研究，发现了著名的“洗脑”现象，在梦中血流量会如涨潮一样出入大脑，而此时脑脊液也会随血流的退潮而周期进入大脑。

那成瘾物质是如何作用在大脑产生奖赏回路，发生了怎样的改变，如何建立成瘾行为的？

当你真的心理压力很大时，你下腹部的那种内脏感觉或迫切需要排出一些粪便并不是心身疾病——似乎下腹和大脑之间确实存在直接联系。

看来直肠和大脑之间确实存在着直接的联系郭教授指出，人体随时调节血液资源分配；

大脑“换水”经常发生在我们睡觉的时候，就像马路清扫车和垃圾车一样，一般都在清晨、傍晚，甚至凌晨工作。

这相当于给人脑这个“大鱼缸”装上了过滤器，不停地给大脑“换水”。

重要的是人可以通过神经反馈来控制自己的脑电波，比如一个人提高自己的注意力时大脑的β波和γ波会上升，而当人做白日梦(清醒状态下的想象)、冥想或催眠时会产生α波。

你可以把颈动脉比作大脑的“

颈动脉：大脑的“

，并不是脑血管，而是大脑的“