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引言 进入人体的火箭发射控制中心
◆ 感觉feeling/sense“感觉”是对外界的某些物理刺激（如颜色、声音、气味、温度等）的表达。感觉可能来自身体外的世界，也可能来自身体本身。科学家更喜欢用“sense”，但日常生活中我们会用“feeling”，“sensory information”则表示感官信息。
◆ 知觉perception也可翻译为“感知”。知觉是大脑对外界的整体理解，对外界的感官信息进行的组织和解释。请注意，知觉和感觉是不同的。知觉是所有感觉的总和。知觉≥感觉a+感觉b+感觉c+…+感觉z。
◆ 情绪emotion指各种各样的心理状态。人具有七大基本情绪：喜悦、愤怒、悲伤、恐惧、厌恶、惊奇、羡慕。随着不断成长，人在交流过程中会出现更复杂的情绪，包括窘迫、内疚、害羞、自豪等。在神经科学中，情绪又可以写作affection，研究情绪的神经科学叫作affective neuroscience。在日常生活中，如果描述自己的情绪（心情），不会用emotion或affection这两个词，而是用mood。good mood就是好心情，bad mood就是坏心情。
◆ 认知cognition指你通过个人思考进行信息处理，以此获取知识的过程。
01 大脑究竟长什么样？ 脑的形态、颜色和质地
成年人大脑重量大概为1.5千克，也就是我们常说的3斤。
02 脑细胞和身体其他部位的细胞有什么不同？ 神经细胞
神经细胞nerve cell又被称为神经元（neuron），这两个词的意思一样，可以互相替代使用，本书里统一使用“神经细胞”。如果你在其他的杂志或书里看到“神经元”，指的就是神经细胞。我们的大脑里有各种各样的神经细胞，形状各异，不过总体来说它们像长了很多条腿的章鱼。它们“腿连着腿”形成一张可以传递信息的网络。它们的“大长腿”叫作轴突（axon），而轴突的末端叫作突触，你可以把它想成脚掌。“大长腿”最长可以有多长呢？大概有1米。从你的大脚趾沿着腿一直到你尾椎骨的运动神经细胞就有这个长度，它也是人体中最长的细胞。
◆ 你的身体中最小的细胞是血管中的红细胞（red blood cell），最宽的地方也只有5微米。每次我开车出去玩儿，都会不由自主地联想到红细胞，感觉每辆车都是一个红细胞，而公路就是血管，密密麻麻的公路纵横交错，形成了网络，把我们送到各地。
03 谁是大脑的贴身保镖？ 胶质细胞
◆ 胶质细胞大致分为两大类，一类叫大胶质细胞，另一类叫小胶质细胞。
◆ 大胶质细胞（macroglia，我总是将其想成“大脚趾细胞”）下面又有很多小门类，每种细胞都长得特别不一样，分工明确。前面说的髓鞘，其实是由一种施旺细胞（Schwann’s cell，我总想写成“失望细胞”）构成的，起着绝缘的作用。另一种让我印象最深的是星形胶质细胞（astrocyte），astron在希腊语里是星星的意思，而cyto在希腊语里写作kyto，有细胞的意思，所以它的学名的直译就是星星细胞。它长得特别美丽，放射状的轴突好似星星的光芒。星形胶质细胞的功能有很多，简直万能，这里仅介绍其一：维持血脑屏障。血脑屏障是什么？是血管和大脑之间的一道屏障。我们的身体各处都需要血液，因为血液为细胞带来氧气和养分，而氧气对于（我们身体里的）细胞是必不可少的。虽然神经细胞也需要氧气，而且需求量最多，但血液对于神经细胞来说是剧毒，一碰即死。所以，虽然大脑里的血管密密麻麻，但血管和神经细胞是不会直接接触的。这个屏障就像一个非常细的筛子，只让特定的物质，譬如说氧气、二氧化碳、血糖穿过它，而大部分的药物分子或病菌因结构太大，都是不能通过的。星形胶质细胞也被认为是数量最多的胶质细胞，它填充了神经细胞之间的空隙，一般它和其他神经细胞只隔着20纳米，真的是脸贴脸、腿夹腿了，挤得跟沙丁鱼似的。胶质细胞glial cells神经细胞的好伴侣，全名为神经胶质细胞，已知的主要功能是为其他神经细胞提供帮助和支持。
◆ 小胶质细胞（microglia）虽然只占胶质细胞数量的20%，但它的角色非常重要——中枢神经系统里的免疫细胞。免疫的意思就是有保卫大脑健康的功能。它的工作任务是清除大脑和脊髓里的感染性物质和已经坏掉的神经细胞。在健康篇中，我们还会提到这类细胞，因为它和两种非常有名的疾病有关。血脑屏障blood–brain barrier血管和大脑之间的一道屏障，能够阻止很多物质由血液进入大脑。
04 神经细胞之间是用什么“语言”沟通的？ 化学突触和电突触
◆ 突触分两种，一种是上面提到的化学突触，宽度大概有2040纳米，靠神经递质来传递信息，这种占大多数；还有一种是电突触，宽度只有24纳米，可以直接用电来传递信息。这两种突触各有其优点。电突触最大的优点是传播信号的速度更快。所以电突触一般会在特别需要急速反应的功能中出现，如反射反应。比如你一脚踩上一颗图钉，脚会自动、快速地离地防卫。从脚到脊髓，全程就靠电突触，所经过的突触数量不会超过5个。
◆ 突触的结构
◆ 电突触有个致命缺点，那就是“缺乏增益”。这是什么意思？就是经过电突触后，神经信号强度要么不变，要么变小。一个信号从这头送到那头，往往要经过成千上万的突触，要是大多数信号强度都在路上被损耗，那这沟通效果也太糟糕了。
◆ 而化学突触更加灵活，可以增益，也可以减益，类型丰富，搭配起来能有奇效。神经递质neurotransmitter神经细胞与神经细胞之间的通信员。所谓有奇效，是能产生各种各样神奇的效果。这些效果和突触使用的神经递质有关。现在已知的神经递质至少有30种，最有名的有四种：多巴胺（dopamine）、血清素（serotonin）、去甲肾上腺素（norepinephrine）和乙酰胆碱（acetylcholine）。
05 脑和大脑是一个东西吗？ 脑的结构
◆ 脑（brain）由三个部分组成：大脑（cerebrum）、脑干（brain stem）和小脑（cerebellum）。
◆ 脑叶lobe大脑的六大区域：额叶、顶叶、枕叶、颞叶、岛叶和边缘叶。前四个脑叶在大脑外层，我们可以通过本书附带的大海报看到。在人类大脑中，额叶是最大的脑叶，但有些动物基本没有额叶，这证明额叶与进化可能有很大的关系。额叶和人的性格有关，很多复杂的认知功能，比如注意力、决策、审美等，都与额叶密不可分。本书里讲到的很多有趣的问题都和额叶息息相关，看到后面你会非常熟悉它。它将是这本书学习篇的主人公。在天灵盖位置的顶叶主要负责处理部分感知信息，包括触觉、痛觉。人的语言能力的控制中心也在这里。位于后脑勺的枕叶是前四大脑叶（额叶、顶叶、枕叶和颞叶）中体积最小的，它主要负责处理视觉相关的感知信息，也就是“看”。而位于左右两耳旁边的颞叶，则主要负责处理听觉信息，也就是“听”。这三个脑叶可以被称为“感知天团”，将是本书五感篇的主人公。如果用两个勺子沿外侧沟拨开，我们能看到里面还藏着一层皮层。它叫岛叶。它和味觉有些关系，还负责整合我们获得的各种各样的感官体验。关于味觉我们会在五感篇提到，比如舌头是怎么尝东西的（详见第14节），为什么无糖可乐没有灵魂（详见第16节）。岛叶还和情绪有关，特别是同情心，我们会在情感篇的最后分析“什么是恶”时专门聊到什么是同情心（详见第30节）。也有很多科学家认为岛叶应该隶属于颞叶，而不是独立作为一个脑叶。
08 为什么说眼睛是心灵的窗口？ 瞳孔缩放
◆ 瞳孔的缩放还可以解释照相时的“红眼”现象。在照相时，如果使用闪光灯，有时候照片会出现眼睛是红色的现象。这是因为在闪光灯拍照的瞬间，瞳孔来不及及时收缩，闪光灯的亮光透过瞳孔照亮了眼底的视网膜。视网膜上有丰富的血管，这样就会形成“红眼”现象。现在拍照大多都不会出现“红眼”了，这是因为照相机被设计为先闪一次光，让瞳孔在第二次闪光（正式拍照）的时候已经达到紧缩状态。
◆ 从理论上来讲，在做更复杂的心算的时候，你会需要做更多的努力，心算所占用的认知负荷也更大，而认知负荷越大，瞳孔就会放得越大。在过去的半个世纪里，科学家不断地观察到这一现象，但也一直不太明白为什么大脑和瞳孔会有这样的关系。直到最近几年，科学家才发现，原来瞳孔的大小和大脑里的去甲肾上腺素有关系！大脑里的去甲肾上腺素越多，瞳孔就会越大。去甲肾上腺素，我们在基础篇的第04节中提到过，是一种神经递质，是大脑中神经细胞之间的通信员。而去甲肾上腺素被认为和兴奋劲儿有关。大脑里去甲肾上腺素越多，你会越兴奋，反之你会感到没劲儿或非常疲惫。当你困到不行的时候，瞳孔往往非常小。现在自动驾驶设备也利用了瞳孔和疲劳感的关系，当驾驶员的瞳孔小于平时的75%的时候，就会提醒驾驶员去休息。
09 为什么世界是多彩的？ 视觉形成
◆ 我们能看到颜色，多亏了视锥细胞。不同颜色的光线激活不同种类的视锥细胞。人有三种视锥细胞，一种对红光敏感，一种对绿光敏感，还有一种对蓝光敏感。因为有三种视锥细胞，人类的视觉被称为三原色视觉。这并不是说我们只能看见红、绿、蓝三种颜色，而是指我们能看见红、绿、蓝及它们混合起来的一切颜色。虽然很多动物都拥有和我们相似的眼睛，但它们和我们所看到的世界不太一样。其中最有名的大概就是狗了。很多养狗的人可能都听说过，狗是色盲。这确实是真的，狗的视觉是二原色视觉，缺少对红色光线敏感的视锥细胞，这导致它们只能看见以蓝色和绿色为基础的颜色。
13 为什么桂花和便便闻起来不一样？ 嗅觉形成
◆ 我们时刻都在呼吸，吸入的空气就是化学物质，是氮气、氧气、二氧化碳及其他分子的混合体。绝大多数化学物质暴露在空气中时，会或多或少地分解，使得微量的化学物质溶在空气之中。而这些微量的化学物质被吸进鼻子里，经过嗅上皮的时候，被嗅上皮外层的液体粘住，进而被嗅觉感受器细胞识别。嗅上皮外层的黏液非常薄，而且每10分钟就会被自动替换。这也是为什么有时候明明气味一闪而过，但你似乎好几分钟都能闻到它。
◆ 这种机制也能解释另一个现象：为什么你有时候把鼻子凑上去快速地猛吸，反而闻不到什么味道。因为吸得太快了，气味还没有来得及和嗅上皮外面的黏液接触到，就进入你的肺部了。
14 舌头的不同部位尝到的味道不同吗？ 味觉形成
◆ 虽然不同地区、不同食材、不同的烹饪方式会产生不同的风味，但总的来说，我们能用舌头尝出来的味道主要分为五种最基本的味道：酸、甜、苦、咸和鲜（umami）。umami是发现它的日本化学家池田菊苗根据日语“美味的”将umai（うまい）和mi（味）结合创造的新词。味精是这个味道的最佳代表，但实际上酱油和番茄中也富含“鲜”的成分。
◆ 说到这里，要特别注意，味觉和味道是不一样的。味觉指的是把食物放在舌头上的感觉，基本上有五种感觉，就是上面说的酸、甜、苦、咸和鲜。味道是指口腔和鼻子同时感受到的一种综合感觉。你可能会注意到，当你感冒，鼻子堵了，就会吃什么都没味道，这就是因为你在吃东西的时候闻不到食物的气味了。鼻子闻到的气味，不一定全是从鼻孔吸入的。口腔后方也和鼻子相连，你在咀嚼的时候往往也能闻到气味，只是你没有注意到而已。
15 麻味、辣味不是味？ 特殊的感觉
◆ 麻和辣都不是味觉，麻是触觉，而辣是痛觉。
◆ 辣是一种痛觉，这其实在生活中非常容易理解。吃完火锅的第二天，便便的时候肛门都会感觉辣辣的。若辣只是个单纯的味觉，那肛门上也长味蕾了吗？痛觉其实也是一种触觉，我们的皮肤中有很多专门负责感知痛觉的神经细胞。你可以把神经细胞想象成一个管道。管道内外都充满了液体，有各种正、负离子。管道的表面有很多窗子。当窗子打开的时候，管道外的离子就涌入管道内。管道里有各种机关，能被不同的离子用不同的姿势解锁，进而激活神经细胞，让它向下一个神经细胞传递信息。一般情况下，窗子都是锁上的，而窗上的锁叫“受体”。这些负责传递疼痛信息的管道都是安安静静的，这样你就不会感觉到痛。而其中一种受体叫作辣椒素受体。这种受体只要一碰到辣椒素，二话不说就开窗。一开窗就不得了，引起管道里一系列“散播温暖，传递疼痛”的活动，让大脑误以为是一种灼热带来的疼痛感。但辣并不是烫，烫是实实在在地给皮肤进行物理加温，因此我们不能用喝冷水、吹凉风的方式来解辣。相反，因为辣椒素不溶于水，冷水不仅不能冲走辣椒素，还会使辣椒素扩散得更远，引起更多受体的反应。最有用的解辣方式还是喝冷牛奶或豆奶，甚至带糖的饮料，因为它们可以解除辣椒素和受体的结合。
16 为什么无糖可乐喝着不带劲儿？ 代糖工作原理
◆ 为什么代糖明明已经像普通糖一样激活了舌上的味蕾，却还是没有骗过大脑呢？美国哥伦比亚大学的神经科学家查尔斯·朱克（Charles Zuker）和他的团队一直都在研究这个问题。2020年他们发现，虽然代糖可以骗过舌头，但无法完全骗过大脑。背后的原因是，有一条从肠道通往大脑的神经也会感知糖分，只有真正的糖才能在肠道里激活这条神经，进而让大脑感到满足。
20 我们为什么要不断努力？ 多巴胺和快乐
◆ 简单来讲，奖励是一种事物的特性，而这个特性有三个关键的组成部分：1．愉悦感：奖励能够带来愉悦感；2．提前行动：即使你还没有得到奖励，奖励也会鼓励你为了得到它而采取行动；3．强化学习：一旦得到奖励，这份奖励就会刺激你更加努力地去得到更多奖励。这种良性循环让你不断地努力。这个过程在学术上，也就是神经科学和人工智能中，被称为强化学习（reinforcement learning）。后面两部分应该比较好理解，第一部分最容易被误解。换句话说，愉悦感为奖励提供了一种定义，让奖励能够使人产生渴望进而采取行动。但奖励不等于愉悦感，也不等于快乐。再换一种方式说，奖励是“想要”，而快乐是“喜欢”。虽然大多数时候奖励既是“想要”又是“喜欢”，但“想要”（或说“渴望”）和“喜欢”其实不是一码事儿。两者最大的区别是，有些东西你可能非常想要，但你并不一定喜欢它。对于瘾君子来说，毒品就是最好的例子。一旦尝试过毒品，就会对毒品产生不正常的极度渴望，瘾君子肯定恨死毒品了，而且吸食毒品的次数越多，它所带来的愉悦感会越来越少，但他们无法抵御对毒品的渴望。我们将会在健康篇再次谈论上瘾的问题（详见第46节）。
24 为什么压力会让人白头呢？ 去甲肾上腺素
◆ 说起来，为什么压力大会让人白头呢？人们直到2020年2月才知道这个问题的答案。美国哈佛大学的研究人员通过小鼠实验发现，压力会对头发毛囊中负责色素再生的细胞造成损害，使得头发色素枯竭，永久性变白。而压力的产生和上一节说的“战斗或逃跑反应”撇不开关系。身体会产生肾上腺素，而神经系统则会产生一种叫作“去甲肾上腺素”的神经递质。去甲肾上腺素会激活毛囊中的细胞，而过多的压力让人体出现高浓度的去甲肾上腺素，则会突然一下将毛囊中的这些负责色素的细胞过度激活，几天内消耗所有库存，导致头发变白。
27 爱情究竟是什么？ 爱的神经递质
◆ “肾上腺素决定出不出手，多巴胺决定天长地久，血清素决定谁先开口。”
32 为什么早上老是起不来？ 昼夜节律
◆ 2004年德国慕尼黑大学的神经科学家就发现，青少年的生物钟和成人不同。当人们进入少年时期，生物钟会慢慢推迟，虽然还是以24小时为一个周期，但你会逐渐想晚睡晚起，和其他人好像有时差一样。这个状态会一直持续到20岁，并在20岁达到高峰。这个生物钟推迟的现象非常明显，特别是到20岁左右，你的生物钟会让你特别想晚睡晚起。这个生物钟延迟的顶峰甚至被认为是一个生理标志，标志着青春期的结束。而过了20岁，你的生物钟又会逐渐提前。到55岁的时候，你的生物钟会回到10岁时的状态，自动变得早睡早起。
33 有没有可能在睡觉时学习？ 睡眠与学习
◆ 在睡眠状态下，大脑的活动依次进入不同阶段。在每个睡眠阶段，大脑都会产生不同节奏的脑电波，且不断循环。睡眠主要有两个阶段，一个叫慢波睡眠，这个阶段中大脑的脑电波呈现14赫兹（也就是每秒完成14个周期）。慢波睡眠也常被称为深度睡眠，因为如果你在这个阶段被强制叫醒，会感到迷迷糊糊的，可能反而比不睡还精神萎靡。快速眼动睡眠rapid eye movement sleep这个睡眠期最显著的特点就是眼球会快速地运动，梦境通常会在这个阶段产生。而另一个阶段叫作快速眼动睡眠。这个阶段特别有趣，脑电波看起来和你醒着的时候没什么两样，非常活跃、不规则，而且眼球会快速地运动，当然我们看不到，因为眼睛是闭着的。处于这个阶段时，睡眠中的你的身体几乎完全不会活动，而眼球和呼吸系统的肌肉会动，同时大脑还会做梦。大多数的梦都是在这个时间段出现的。每晚，你的大脑会不断从慢波睡眠进入快速眼动睡眠，然后回到慢波睡眠，再进入快速眼动睡眠，不断如此循环。慢波睡眠加快速眼动睡眠就是一个睡眠循环，大概需要一个半小时左右。
34 智力到底是什么？ 智力模型
◆ 智力intelligence一个衡量解决问题能力的复合型指标，包括八个方面：推理、理解、计划、解决问题、抽象思维、理解复杂思想、语言能力及从经验中快速学习的能力。
39 如何能够快速地掌握一项技能？ 从新手到专家
◆ 这里拿专业运动员举例。加拿大心理学教授琼·维克斯（Joan Vickers）通过观察发现，专业运动员在比赛过程中眼球的运动会比常人少，她把这个现象称为“安静的眼睛”（quiet eye）。那具体来讲少到什么程度呢？比如，她给两组体操运动员看一些照片，照片里有人在表演平衡木项目。通过用眼动仪观察运动员在看照片时的眼球运动，她发现，技术更优秀的体操运动员眼球运动得更少，而且会让视线固定在一个位置更长时间，还更常将视线聚焦在躯干上。相比之下，技术稍弱的运动员则更常将视线放在图片中的运动员的头、手和腿上。与之类似，她还去观察了篮球队里的罚球手，发现在成功投篮前，专业的罚球手会先盯着篮筐近一秒，而业余选手盯篮筐的时间不足半秒。除此之外，她还观察了网球、棒球、足球队员，都有类似发现：最精英的运动员往往眼动更少，并且在采取行动之前，会花更多时间盯着目标。在比赛时，大脑需要快速地分析收到的信息，快速做出反应，并调动全身的肌肉。如果收到的信息都不够精准，或收到过多无用的信息，效率就会降低。所以，通过这个神经科学实验我们能够获得一条建议：在做运动训练时，记住训练自己控制好视觉注意力，让这种控制变成自动的，你将会受益匪浅。
46 为什么有人怎么也戒不掉？ 成瘾
◆ 在“大脑决定是否要使用药物”这个过程中，有两个非常重要的大脑区域，一个是前额叶皮层（prefrontal cortex，常被缩写为PFC），另一个是腹侧纹状体（ventral striatum）。前额叶皮层在“决策”（decision-making）过程中起着重要作用。而腹侧纹状体负责“激励”，当人做出有益的选择的时候，就会释放多巴胺，激励我们，并对行为进行强化。因此，腹侧纹状体又被称为大脑的“激励中心”，是大脑奖励系统的重要组成部分。这两个区域的状态影响着我们的日常行为，而毒品会直接改变大脑中多巴胺的释放方式。
49 为什么有人四肢僵硬且无法控制地不断颤抖？ 帕金森病
◆ 从神经科学的视角来看，帕金森病的这些影响运动的症状应该来源于中脑里一个名叫黑质的区域里的神经细胞的大量死亡。这些死亡的细胞在生前负责生产多巴胺，所以它们的死亡会直接导致大脑里多巴胺的缺失。在情感篇中，我们曾提到过多巴胺的一个主要功能是奖励（回看第20节），它会让人愿意为了得到某种成就而努力。除此之外，多巴胺在运动中也有很重要的作用，缺乏多巴胺会出现类似帕金森病这样逐渐变得无法控制身体的症状。
50 为什么有人把一切都忘记了？ 阿尔茨海默病
◆ 如果用显微镜观察阿尔茨海默病患者的大脑，我们会发现大脑里神经细胞之间的连接消失了，而且细胞内和细胞外有一些“脏脏的东西”。这些脏脏的东西由蛋白质组成，这种蛋白质有个专门的名字叫作β-淀粉样蛋白（amyloid β，又译为淀粉样β），它们自动聚集在一起。我们可以用专门的染色剂将这种蛋白质标记出来，再通过显微镜观察，它们看起来像不规则的斑点，所以说像“脏脏的东西”。在学术上，我们又称这种斑为“老年斑”——要注意，这是大脑里的老年斑，而不是皮肤上长的老人斑哦。
– 来自微信读书
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《我的大脑好厉害》 赵思家