銀河系:Neuralink 與大腦的神奇未來·第二部分：大腦_銀河系幣是什么幣

除了起到保護和絕緣的作用以外，髓鞘還是影響神經元信息傳遞速度的主要原因——當軸突被髓鞘包裹時，動作電位的傳導速度會快很多：

多發性硬化是由于身體免疫系統失靈導致的一種疾病，這種失靈會破壞神經元的髓鞘，如下面的GIF所示，神經元在失去髓鞘后會嚴重影響身體內部傳遞信息的能力。電影《羅倫佐的油》中的腎上腺白質退化癥也是由髓鞘受損引起的。

下面舉個例子來說明髓鞘對信息傳遞速度的影響：比如當你的腳趾踢到什么的東西的時候，你會馬上意識到自己剛才的動作，但是你可能要過一兩秒的時間才會開始感受到腳趾隱隱作痛。

你立刻可以感到自己踢到東西和一陣劇痛，因為劇痛信息是通過經過髓鞘包裹的軸突傳到大腦的，而你后來才開始感到隱隱作痛是因為這種痛感是通過沒有髓鞘保護的「C類神經纖維」傳遞的，它的傳遞速度為每秒1米左右。

神經網絡

在某種意義上，神經元跟電腦的晶體管很相似——它們都是用「1」和「0」的二進制語言傳遞信息。但是跟電腦晶體管不同的是，大腦的神經元會一直處于變化之中。

你肯定有過這樣的經歷，你學會了一種新技能，掌握得還不錯，但是到了第二天你發現自己又不會了。你第一天之所以能學會這項技能，是因為在神經元之間傳遞信號的化學物質的數量或濃度發生了變化。

不斷重復的行為會導致這些化學物質的改變，讓你可以取得進步，但是到了第二天，之前調整過化學物質會回歸到正常水平，你之前取得的進步也會隨之消失。

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但如果你接下來繼續堅持練習，你最終會長久地掌握這項技能。在這個過程中，你其實在告訴大腦，「這不是一次性的工作」，然后大腦的神經網絡便會做出可以長期持續的結構性調整。神經元會改變自己的形狀和位置，強化或弱化不同的連接，根據需要學習的技能搭建一套固定的路徑。

神經元能夠在化學上、結構上、甚至是功能上改變自己，根據外部世界不斷優化大腦的神經網絡，這種現象就叫做神經可塑性。

嬰兒的大腦擁有最高的神經可塑性。嬰兒出生后，他的大腦完全不知道自己以后會有什么樣的人生：擁有一流劍術的中世紀勇士？擅長彈奏大鍵琴的十七世紀音樂家？還是既要記住并整理海量信息，又要管理復雜人際關系的現代學者？不管怎樣，嬰兒的大腦都已經準備好不斷調整自己，可以應對未來任何形態的人生。

雖說嬰兒擁有最強大的神經可塑性，不過這種能力將會伴隨我們的一生，所以人類才能不斷成長、改變和學習新知識，同時這也是我們可以養成新習慣、改變舊習慣的原因——習慣其實是大腦現有神經結構的反映。

如果你想改變自己的習慣，你就需要付出巨大的意志力來推翻大腦之前建立的神經路徑，但如果你可以堅持足夠長的時間，你的大腦最終會得到指示，改變之前的路徑，新的行為習慣將不再需要意志力的支撐。大腦已經為新的習慣做出了相應的生理變化。

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這個難以想象的巨大神經網絡是由大腦內部的大約1000億個神經元構成的——這個數量與銀河系的恒星數量相仿，或者說是全球人口的十幾倍。其中有150到200億的神經元位于皮質，剩下的神經元都在大腦的低級部位。

現在我們再縮小一點，看看另一張大腦的截面圖——不過這次不把大腦切成兩個半球，而是從中間切開：

大腦的內部物質可以分為灰質和白質兩種。

灰質看起來的顏色要更深一些，由大腦神經元的細胞體、樹突和軸突等東西組成。

白質的主要成分是負責在神經細胞體之間或身體其他部位傳遞信息的軸突。白質是白色的原因是這些軸突通常都會被髓鞘包裹，后者是一些白色的脂肪組織。

灰質主要存在于大腦的兩個區域——我們上面提到的邊緣系統和腦干部位的內部，以及跟硬幣一樣厚的大腦皮質。而在這兩者之間的大塊白質主要由皮質神經元的軸突組成。

皮質就像是大腦的總指揮中心，它會通過存在于下方白質的大量軸突傳達自己的指令。

下面是我見過最漂亮的關于灰質和白質的，由格雷格·A·鄧恩博士和布萊恩·愛德華茲博士制作。大家可以清晰看到外層的灰質和底下的白質之間的結構區別：概念圖解

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這些皮質軸突可能會將信息傳遞到皮質的其他部位、皮質下方的大腦部位，或者通過脊髓傳遞到身體的其他部位。

一位神經外科醫生向我解釋了為什么人在頭部受到重擊之后會昏迷。灰質和白質擁有不同的密度，所以當你的頭部受到重擊，或者出現嚴重腦震蕩的時候，你的灰質和白質會以不同的加速度發生震蕩，這樣可能會導致皮質上的部分灰質嵌入白質，或者部分白質嵌入腦干中的灰質。

如果是后一種情況，你的皮質與腦干之間的溝通會被短暫切斷。由于你的意識存在于腦干，所以這時你會陷入昏迷。上面兩種情況都有可能導致部分軸突受到損傷。如果只是輕微的損傷，沒有破壞軸突上的髓鞘，那么受傷的軸突會重新生長和恢復；但如果是特別嚴重的沖擊就會破壞掉髓鞘，這樣的話軸突就永遠無法恢復了。

這也是為什么一記揮向下巴的上勾拳，或者后腦勺受到沖擊會導致昏迷——因為這種沖擊會導致大腦發生劇烈震蕩；而額頭或者兩側受到的沖擊就不容易導致昏迷。

下面我們來看看完整的神經系統是長什么樣的：

神經系統分為兩個部分：中樞神經系統和周圍神經系統。

大多數的神經元都屬于中間神經元——負責與其他神經元交流的神經元。你在思考的時候其實就是一大堆中間神經元在互相傳話。中間神經元主要存在于大腦。

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除此之外還有另外兩種神經元：感覺神經元和運動神經元(motorneuron)——它們是通向脊髓和組成周圍神經系統的神經元。這些神經元的長度可以達到1米。下面是各種神經元的典型形態。

大家還記得之前提到的兩個條狀結構嗎？

這兩個部位就是周圍神經系統的源頭。感覺神經元的軸突會從體覺皮質出發，經過大腦的白質，然后進入脊髓。這些軸突會從脊髓延伸到身體的各個部位。你皮膚上的每一寸下面都布滿了源自體覺皮質的神經。

順便一提，我們所說的一條神經其實是一束束的軸突被捆在一起。下面是一條神經放大后的樣子：

圖中被紫色圈出來的部分就是一條神經的截面，里面的四個圓形就是無數被捆在一起的軸突。

所以當有一只蒼蠅停在你的手臂上時，你的身體會發生如下的情況：

蒼蠅會碰到你的皮膚，并刺激了那里的感覺神經。這些神經里面的軸突末梢會受到激發，開始發出動作電位，將發現蒼蠅的信號向大腦傳遞。

這些信號會經過脊髓，一直到達體覺皮質的神經細胞體。然后體覺皮質會拍拍運動皮質的肩膀，告訴它：「我們手臂上有一只蒼蠅，你得想辦法搞定它。」

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這時運動皮質上專門負責手臂肌肉的神經細胞體就會開始發出動作電位，這個信號會重新經過脊髓傳遞到手臂的肌肉。接下來，相關神經元的軸突末梢會刺激你的手臂肌肉，讓它們產生收縮，這樣你的手臂就會擺動，那只煩人的蒼蠅也被趕走了。

隨后你的杏仁體意識到剛剛有只蟲子在自己身上，它就會叫你的運動皮質讓你尷尬地跳起來，而如果剛才在你身上的是一只蜘蛛，它還會叫你的聲帶發出一聲尖叫，讓周圍的人一臉驚愕的看著你。

所以現在看來我們其實已經比較了解大腦了，不是嗎？但為什么之前那位教授的問題：「如果大腦總共包含的知識是一英里，我們已經在這個路程上走了多遠？」，他給出的答案是「三英寸」呢？

好吧，其實是這樣子的：

我們都知道電腦是怎么發郵件的，也明白互聯網的大致概念，比如互聯網有多少用戶，主流的網站有哪些，還有未來的主要發展趨勢等，但是那些中間的過程——也就是互聯網的內部工作原理，就不是那么好懂了。

經濟學家可以告訴你個體消費者的行為原理，也可以告訴你宏觀經濟學的主要概念，還有各種看不見的手是如何推動市場的——但是沒有人能透徹地向你闡釋一個經濟體詳細運作方式，或者準確預測下個月或明年的經濟會怎樣。

大腦有點類似這些東西。我們掌握了微觀的細節——我們完全了解了神經傳遞信息的方法；我們也掌握了宏觀的概念——我們知道大腦里面有多少個神經元，知道主要的腦葉和結構負責控制什么，也知道這個整體系統會消耗多少能量。但是在微觀和宏觀中間的東西——大腦各個部分究竟是怎么做到這些的？

是的，我們對此一無所知。

想知道我們到底有多么無知，你只要聽聽神經科學家是如何談論大腦中我們最熟知的部分的。

以視覺皮質為例，我們已經很了解視覺皮質，因為我們很容易找到它與現實世界的聯系。

研究科學家保羅·梅洛拉向我這樣描述道：

從解剖學的角度來看，視覺皮質擁有精美的功能和結構。它確實就是一張對應周圍環境的地圖，當某物體出現在你的視野中某個空間位置時，視覺皮質上代表這一空間位置的一小塊區域就會被點亮。

當物體移動時，這個亮點也會隨著物體的軌跡產生相應的移動，這幾乎就像是把現實世界的直角坐標系套進了視覺皮質的極坐標系里面。如果你看到了現實世界中的某一個點，你可以從視網膜、丘腦，一路追蹤到視覺皮質上這個點對應的位置。

到這里為止好像沒什么問題，不過他還繼續說道：

所以如果你想研究視覺皮質的某個部位，這種一一對應的特性確實會很方便，但是視覺對應的區域有很多，而且當你更進一步了解視覺皮質時，你會發現一些模糊不清的地方，之前對應關系也不管用了……

大腦中有很多類似的情況，視覺感知就是一個很好的例子。我們在觀看周圍環境的時候只會看到一個三維的實體世界——比如你看著一個杯子，你就能看見一個杯子——但是你的眼睛所接收到的其實只是一堆像素，這時你的視覺皮質上可能有20到40處不同的映射。比如「V1」是第一個映射區域，它負責追蹤物體邊緣和顏色之類的信息，還有其他區域負責處理更復雜的細節，所以你的大腦表面上會有各種各樣類似的視覺呈現，這就是你能看見東西的原因。

這些信息會以某種方式整合成一條信息流，在經過某種方式的處理之后，你只會認為自己看到的是一個簡單的物體。

運動皮質是我們熟知的另一個大腦區域，但是它在細節上的理解難度可能要比視覺皮質更高。因為雖然我們知道各個身體部位所對應的大致運動皮質區域，但是在這些區域上的單獨神經元并沒有像地圖一樣的對應關系，而且它們協同產生身體動作的特定機制也完全未知。

保羅·梅洛拉還說：

同樣是命令手臂做出動作，每個人的大腦和手臂之間都有一套不盡相同的神經溝通機制——神經不會說話，不會對著手臂說「動一下」——這是一種特定的電流活動模式，而且每個人的模式都不太一樣……

我們需要身體可以順暢地理解「這樣移動手臂」，或者「將手臂伸向目標」，或者「往左移動手臂、往上提、抓住、以某種力度抓住、以某種速度伸出去」這樣的指令。

我們做動作的時候不會想這些東西——而是行云流水地把動作做出來了。所以每個人的大腦都有一套跟身體交流的獨特暗號。

雖然大腦的神經可塑性讓我們如此強大，但這也導致我們的大腦變得如此難以理解——因為每個大腦的工作方式都取決于它之前塑造自己的方式，取決于它所在的特定環境和人生經歷。

再說，這些已經是我們最了解的大腦區域了。

一位專家惆悵地告訴我：

如果是一些更復雜的運算，比如語言、記憶和算術，我們真的不知道大腦是如何運作的。

例如，每個人對母親的概念都會以不同的方式編碼，并儲存在大腦的不同部位，每個人都不一樣。而且大腦額葉的內部——「你」真正存在的大腦部位——「根本找不到任何的對應關系」。

但是上面這些都不是讓建造腦機接口如此困難，或者說如此令人望而卻步的原因。腦機接口的難點在于它背后的工程難度是非常浩大的。正是需要實打實地與大腦打交道，才讓腦機接口成為世界上最艱巨的工程難題之一。

現在我們已經掌握了大腦背景知識的樹樁，接下來我們應該向上爬到第一個樹枝。

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