凯瑟琳·洛芙迪(Catherine Loveday)，凯瑟琳博士是英国威斯敏斯特大学高级讲师，担任神经认知科学专业本科学生及认知重建项目研究生的教学工作。她撰写发表了多篇学术论文，也是英国心理学学会的活跃会员、《心理学家》杂志编委会成员。

引言 我们独特的大脑
第一章 探索和了解我们的大脑
第二章 大脑如何工作
第三章 药物如何影响以及为什么能影响大脑
第四章 应激状态下的大脑
第五章 大脑形成记忆的机制
第六章 女性大脑与男性大脑是否存在差异
第七章 为什么我们看电影时会哭泣，听笑话会笑
第八章 大脑如何感知时间
第九章 脑海中的音乐
第十章 幼儿的大脑及大脑的发育
第十一章 大脑的垂暮之年
第十二章 大脑如何形成语言
第十三章 感知我们的世界
第十四章 意识改变状态
第十五章 构建和重塑人类大脑
词汇表
索引

探索和了解我们的大脑
文艺复兴时期的意大利伟大的艺术家、科学家和发明家列奥纳多·达·芬奇曾经留下一句名言：“眼泪来自内心，而非来自我们的大脑。”
这也许是一句充满浪漫气息的美丽描述，但是达·芬奇的这句话却不折不扣地错了：大脑在最终端控制着我们的所有行为。眼泪和欢笑是心灵与肉体之间联系的最完美的证明——它们是心理状态的外在物质表现。因此，在我们深入了解大脑的结构和功能之前，我们最好先看看大脑是如何构成的，以及神经系统是如何组织一个整体进行运转的。神经系统的组成
中枢神经系统（CNS）包括大脑和脊髓。脊髓，就像它的名字所揭示的那样，它位于脊柱的中心部位，从大脑下方开始贯穿了脊柱，将我们身体内感觉感受器接收到的外界信息传递到身体各处的肌肉和腺体。如果脊髓受到了损伤，那么后果可以说是灾难性的，因为身体感受器获取的信息无法传递给大脑，大脑发布的指令也无法传达到身体的其他部分，患者的感觉将变得迟钝，甚至消失，身体也可能会处于瘫痪状态。
神经系统中剩下的部分被称为外周神经系统（PNS），它包含了所有将感受器收集的外界信息（这些信息包括触摸、疼痛、血糖水平、血中盐分的含量等）传递给大脑的神经，以及所有将中枢神经系统发布的指令传递给肌肉和腺体的那些神经。中枢发出的绝大多数指令都处在我们有意识的控制之下，比如那些传递到肌肉的信息可以使我们行走和交谈，但是还有一部分传出的信号与不随意运动有关，比如我们肠道和心脏的肌肉收缩、肺脏的扩张、口腔中唾液的分泌，这些运动都不受我们的意念控制。这一类外周神经构成了自主神经系统（ANS），它的作用是调节机体对休息、消化的需求与机体对战斗一逃跑反应之间的平衡。在之后的第四章中我们会详细介绍这种机制，有时它会被压力激活，它可以对我们的生理健康和心理健康产生一定影响。
研究大脑
我们目前究竟对大脑了解多少？科学家和思想家又在什么时候对大脑的准确作用进行了首次研究？早在公元前342年，哲学家亚里士多德强调了大脑的重要意义，他宣称动物大脑体积的大小反映了其智力水平的高低。大约500年之后，希腊一位名为盖伦的著名医生在罗马角斗士身上观察大脑受损后的症状，通过研究得出了正确的结论，那就是我们的大脑控制着我们躯体的运动。因此，我们对大脑的迷恋已经有了很长一段历史，但是直到18世纪，科学家才对大脑的确切结构和工作机制有了更清楚的认识。到19世纪，科学家发现了构成大脑的细胞，也是在这一时期，科学家于瞵逐步确定大脑各部分区域所具备的独特功能。
当然，早期所有的科学研究都利用死者的大脑进行实验，当时并没有任何技术手段可以用来研究活体的大脑。直到20世纪早期，神经外科的先驱、加拿大神经医生怀尔德·彭菲尔德（Wilder Penfield）发现在意识清醒的人身上使用电流刺激他大脑皮质的不同区域，可以引发出特定的情绪和感觉。几乎在同一时期，德国精神病学家汉斯·伯格（Hans Berger）发明了世界上第一台脑电图仪（Electroencephalo-gram，EEG），它能够监测大脑的神经电活动。20世纪后半叶，科学界迎来了一场技术爆炸，出现了一批可以观测活体大脑活动的技术——电子计算机断层扫描技术（Computerized Tomography，CT）、正电子发射断层成像技术（Positron Emission Tomography，PET），以及磁共振技术（Magnetic Resonance Imaging，MRI）。同时，实验心理学在这一时期也获得了重大发展，该学科的出现为解开大脑产生意识之谜提供了可靠而有力的方法。
早期探索大脑的尝试
让我们回到19世纪初期，当时，很多人坚信，只需要简单地测量一个人头骨的外形就可以准确地判断他的人格、性格甚至是聪明程度。比如一个人的前额很突出，那么他天生就是一个乐善好施的人，如果一个人耳朵上方有隆起，就预示这个人有破坏欲望。这种测量手段被称为“颅相学”，这种理论和测量方法最早由德国神经解剖学先驱弗朗兹·加尔（Franz Gall）在18世纪晚期提出，他的一生都耗费在测量精神病患者、艺术家和犯罪分子头骨上的隆起、凹陷、皱褶上。他的创新性理论认为，颅骨的外形和埋藏在颅骨之下的大脑形状相符，大脑的形状又可以反映出一个人性格上的优点和缺陷。
加尔的研究方法是调查拥有某项特殊行为和／或天赋的人在头骨的形状上有什么相似点和不同点。他辛勤的研究最终使他确定了一共27种基本特征，他将这27种特征分别定位在颅骨上的不同区域，并绘制一本图集来描述各种行为特征和颅骨各个区域的对应关系。此后，这张“地图”成为人们广泛使用的工作手册：颅相学家接受训练后能够精确细致地测量头骨，用测得的数据给出一份关于被试者性格和行为特点的详尽评估报告。这项检测类似于现在的某些工作面试，你都不需要回答某些问题和完成测试题，你只需要坐在那里，对方就可以测出你的内心情况。事实上，由于这种技术在当时还被精神病学家应用到临床工作中，因此诞生了

人类意识的本质是什么？
男人和女人的大脑有何区别？
大脑如何影响人类的感知？
大脑在塑造人格中起到什么作用？
大脑怎样影响我们的情绪？
青春期的叛逆和大脑有何联系？
做什么可以减缓大脑衰老？
毒品是如何影响大脑功能的？
先进的脑科学研究，让人类得以了解大脑，从而更了解自身，最终提升我们的科技、教育、医疗和生活水平

我们独特的大脑
你是否曾经思考过这
样的问题：当我们听到一
个笑话会心一笑时，或者
是电影中突然出现的感人
一幕让你流泪时，我们的
大脑中究竟发生了什么？
你是否曾经思考过这
些问题：为什么割草时，
青草散发的芳香会瞬间将
你的思绪带到另一个时空
？又或者为什么音乐可以
如此强烈地影响我们的情
感？你是否希望知道我们
在喝下咖啡之后为什么会
立即睡意全无？你想知道
酒精为什么可以影响人们
的行为吗？这些问题的答
案都藏在大脑的运行机制
里……复杂的灰质
大脑是人类身体构造
中最为复杂的器官，同时
它也控制着我们机体的绝
大多数中枢，它赋予我们
阅读书籍、计算数字、背
诵诗词的能力，它使我们
拥有了铭记过往、规划未
来的能力，它使我们能够
品尝巧克力的美味，它使
我们能够解决问题，它让
我们体验到快乐与忧伤，
它让我们坠入爱河，它赋
予我们鉴赏艺术和高声歌
唱的能力，还有很多我们
在日常生活中习以为常的
能力，皆是拜它所赐。这
个仅有1．5千克重、富含
脂肪的细胞团块非同寻常
——尽管新鲜的大脑无论
是外形还是质感都类似于
一块大米布丁，看上去极
其普通，但它却是决定我
们是谁、我们能感觉到什
么，以及我们将如何行动
的关键所在。
当然，人类并非唯一
拥有大脑这种结构的生物
。我们最喜爱的宠物，比
如狗、猫和马，它们都拥
有进化程度较高的大脑，
这也使它们拥有了完成复
杂行为的能力。事实上，
即便是常见的蚯蚓，体内
也有一个专门负责调控神
经通路的区域，因此我们
可以称这个结构为原始的
大脑，如果你愿意，也可
以将它称为大脑的雏形。
和脊椎动物相比，蠕虫的
神经系统非常简单，因此
它们并不需要太高级的神
经中枢进行调控。蠕虫的
神经系统就像是一个由几
个员工组成的办公小组，
彼此间相互协调就能胜任
相对简单的任务。相反，
人类进化的程度要远远复
杂于蠕虫，我们具有一个
相当复杂的神经系统，人
类的神经系统更像是一个
巨型公司，所有的员工必
须在一名老板的统领下才
能有效地完成各种必要的
任务，因此人类必须要有
一个大脑。
反射与安排
日常生活中，我们的
神经系统需要完成各种各
样的任务，就像上面比喻
中所说的那样——有些任
务需要员工及时迅速地处
理，并没有太多必要或根
本不需要汇报给上级。人
类机体的某些活动也确实
如此：当我们被针刺到或
者皮肤接触到滚烫的物体
时，我们的身体会做出躲
避的反应，这一过程被称
作“反射活动”。反射活动
由位于脊髓的几个简单的
神经连接完成，在这个过
程中，我们并不需要将信
息传入大脑进行处理。但
是，我们绝大多数的行为
是由许多不同的简单活动
按顺序排列组成的，比如
我们回忆过去发生的事情
和所学的知识，又或者是
我们制订未来的计划。简
而言之，体积越大的动物
，它们的神经系统越复杂
。也就是说，它们的社会
技能越精妙，大脑的作用
就越重要。
因此，人类的大脑是
非常复杂的，但是人类的
大脑足够聪明到理解它自
己本身吗？数个世纪以来
，哲学家一直都在争论这
个驳论，有的哲学家声称
一个系统只能理解比它更
为简单的系统。他们认为
人类的大脑永远也无法完
全理解它自身，试图去理
解人类大脑本身就如同试
图闻到自己的鼻子一样。
一名药剂师曾经说过这样
一句名言：“如果人类的
大脑系统简单到我们可以
理解它，那么我们的大脑
就太过简单了，那样它就
不足以理解它自己。”
脑科学研究计划
尽管对于人类能否理
解自己的大脑尚有争论，
但是美国前总统贝拉克·
奥巴马仍然在2013年4月
宣布启动雄心勃勃的脑科
学研究计划，该计划初始
投资就高达1亿美元。在
人类基因组计划（一项以
探索人类DNA组为目的的
国际间合作研究项目）的
促进下，人类脑科学研究
计划将国际上多个大规模
的研究中心联合在一起，
共同协作，试图探索和理
解人类的大脑。这项计划
预计将持续10年以上，还
需要无数项技术上的突破
，同时可能需要花费数千
亿美元的预算。这项计划
遭到一些著名科学家的质
疑，他们认为这将会使那
些原本计划支持独立研究
项目的资金转移到这项计
划上，同时这项研究过于
注重科学技术的开发。但
是，也有不少科学家觉得
，只有通过像人类脑计划
这样的项目才有可能凝聚
和协调全世界的研究力量
来攻克人类大脑研究中的
各种令人沮丧的困难。
奥巴马总统的计划也
许可以使我们对人类大脑
的认识向前迈进一大步，
也有可能毫无收获，但是
无论该计划结果如何，我
们都不应该低估我们目前
对大脑的认识程度。这是
数个世纪以来，无数聪颖
的思想者——科学家、哲
学家和医学家共同努力奉
献给我们的财富，他们揭
示了大脑内的大量解剖结
构和发生在其中的化学反
应：犬脑是如何发育和衰
老的？大脑如何调节我们
的应激反应？我们的情绪
调节系统出错之后又会发
生什么？我们是如何存放
和提取记忆的？我们睡着
之后大脑发生了什么？语
言是如

大脑是人体内最为重要的部分，这个神秘的控制中枢控制着躯体和各个器官的运转。我们的所有行为都由大脑发号施令，是它负责告诉身体的其他器官应该在何时做出何种反应。
随着科技的进步，科学家运用各种先进技术在神经科学领域进行了大量突破性研究。本书就基于这些研究成果，展现了大脑的工作机制，揭示了大脑调控躯体各项基本功能的方式、大脑如何影响我们的感知、大脑在人格塑造上所发挥的作用，以及它如何影响情绪，最终解开萦绕在我们心中的那些疑问。
今天，探索大脑的运转机制依然是科学研究最伟大的挑战之一，因为还有诸多关于大脑的秘密正等待我们去破解。或许有一天，随着科学技术的发展，大脑的潜能被进一步发掘，它将无所不能。