我们的感觉和身体活动的指令来自何方，情绪、意识、学习与记忆等认知活动的居所又在哪里？自有文字记载起，人类对这些问题就从未停止过好奇。漫漫几千年来，我们对这些问题的认识从朴素、粗浅的心灵中心观，走到了精细、深入的脑中心观。脑，这个“已知宇宙中最复杂的物体”，吸引了人类历史上很多聪颖的头脑去破解它的秘密。
在认识脑工作机制的过程中，人类一直在使用各种隐喻，这些隐喻无一不受技术、时代以及人类当时对脑认知水平的限制，在完成自己的历史使命后会被新的隐喻所取代。在《大脑传》中，作者马修·科布以脑的隐喻为切入点，介绍了人类脑的认识史上一个又一个里程碑，以及那些做出伟大发现的科学家。从心智源自心脏的观点到把脑视作机器的机械观，从电与神经活动的关系到神经系统的神经元学说，从神经信号如何表征信息到脑功能的局域化定位与分散式分布之争，从把脑看作一成不变的电路到把脑视作一个具有可塑性的网络，作者历数了人类对脑认识的曲折演进历程，讲述了脑科学研究对计算机、人工智能等领域的诞生和发展产生的深远影响，勾勒出了一部群星闪耀、波澜壮阔的科学史诗。

马修·科布（Matthew Cobb），英国曼彻斯特大学动物学教授、神经科学家、科学作家，研究兴趣主要是昆虫的嗅觉和行为。科布此前出版过多部科学史题材的作品，其中讲述17世纪的科学家探索性、生命和机体生长的作品《卵子与精子的竞赛》获得了伦敦动物学会年度图书奖，讲述科学家破解遗传密码的作品《生命的最伟大秘密》不仅入围英国皇家学会科普图书奖决选名单，还获得了世界著名生命科学期刊《细胞》杂志的盛赞，推荐遗传学和分子生物学相关专业研究生都阅读此书。
2021年，英国著名的遗传学学术组织英国遗传学会将该年度的霍尔丹奖（JBS Haldane Lecture Award）授予科布，表彰他在向公众普及遗传学方面的杰出贡献。

导读暨推荐序（Ⅰ）
导读暨推荐序（Ⅱ）
绪论
第一部分 过去
第1章 心：史前时代至17世纪
第2章 力：17世纪至18世纪
第3章 电：18世纪至19世纪
第4章 功能：19世纪
第5章 进化：19世纪
第6章 抑制：19世纪
第7章 神经元：19至20世纪
第8章 机器：1900至1930年
第9章 控制：1930至1950年
第二部分 现在
第10章 记忆：1950年至今
第11章 环路：1950年至今
第12章 计算机：1950年至今
第13章 化学：1950年至今
第14章 定位：1950年至今
第15章 意识：1950年至今
第三部分 未来
致谢
注释

1665年，一小群思想家
在法国巴黎南部郊区的伊西
齐聚一堂。丹麦解剖学家尼
古拉斯·斯丹诺向他们做了
一次演讲。这次非正式会谈
是催生法国科学院的原因之
一，现代对脑的认知方式也
是从这一刻开始的。斯丹诺
在他的演讲中大胆地指出，
如果我们想要理解脑的功能
以及脑的运作方式，而不单
单是描述其组成部分，那么
我们就应该将脑视为一台机
器，并拆解开来观察其如何
运转。
这是一个革命性的理念
。在此后的350多年里，我
们研究脑的方式一直都遵循
着斯丹诺的建议：窥探死亡
的脑组织；切下活脑的一小
块并加以研究；记录神经细
胞（神经元）的电活动；甚
至在最近，通过改变神经元
的功能来诱发惊人的结果。
尽管大多数神经科学家从未
听说过斯丹诺这个人，但他
的远见卓识深刻地影响了其
后几个世纪的脑科学研究，
并且是我们对脑这个非凡器
官的认知能够取得显著进步
的根源所在。
现在，我们可以使一只
小鼠记住它从未嗅过的气味
，使健忘的小鼠获得良好的
记忆力，甚至可以使用电流
改变人类感知人脸信息的能
力。我们也正在越来越详尽
地描绘出人类和其他生物复
杂的脑功能图谱。我们可以
随意改变一些物种特有的脑
部结构，进而改变其行为。
我们还能使一个瘫痪的人通
过意识控制机械臂，这体现
了我们对脑日益深入的理解
所能带来的深远影响。
但我们也并非无所不能
。至少在目前，我们无法在
人脑中人为地创造精准的感
官体验（致幻剂能做到这一
点，不过是通过一种我们无
法控制的方式），尽管我们
已经可以在小鼠实验中进行
这种精准的操作。在最近的
一组实验中，两个科学家团
队训练小鼠在看到一组线条
后舔食瓶子中的水，并用仪
器记录下小鼠脑中视觉中枢
的少量细胞对这些图像的反
应。这些研究者随后使用复
杂的光遗传学技术，在小鼠
相关的脑细胞中人为地重现
了这种神经元活动的模式。
这时，尽管小鼠处于完全黑
暗的环境中，它们却表现得
仿佛看到了这些线条一样。
对于这种现象，一种解释是
对于小鼠而言，这种神经元
活动的模式与“看见”在本质
上是相同的。我们需要更多
巧妙的实验来验证这种猜想
，但现在，对于神经元网络
的活动模式是如何创生出知
觉的这个问题，我们距离答
案已经不远了。
本书讲述了几个世纪以
来有关脑的发现，向读者展
示那些超凡脱俗的智者（尽
管他们中的一部分人已被世
人遗忘）是如何发现脑是产
生思想的器官并探索脑的运
作机制的。本书还描述了我
们在试图理解脑的功能时所
取得的一些非凡发现。这些
深刻的见解源自一些设计巧
妙的实验，这些实验天才般
的设计本身就令人惊叹。
但这个令人惊叹的发现
过程中存在一个明显的缺陷
，而许多声称解释了脑如何
运作的书籍都鲜少承认这个
缺陷。尽管我们对脑已经有
了相当程度的基本认知，但
对于数十亿个、数百万个、
数千个甚至仅仅数十个神经
元是如何协同工作，从而产
生脑活动的，我们仍然没有
清楚的认识。
对于脑是如何工作的，
我们已经有了一些宽泛的了
解：脑与世界互动，然后和
我们身体的其余部分一起，
用先天和后天形成的神经网
络来表征有关外界刺激的信
息。脑会预测这些信息可能
发生何种变化，以便准备随
时做出反应。作为身体的一
部分，脑还负责组织各项身
体活动。这一切都靠神经元
及其复杂的相互连接以及浸
淫神经元的化学信号共同完
成。事实上，在你的脑中并
不存在一个超脱于肉体的人
在注视着这些活动，无论这
与你内心深处的感受多么背
道而驰。脑中只有神经元、
神经元之间的连接以及在这
些神经网络间传递的化学物
质。
……
历史上曾多次出现过与
目前相似的时刻，当时的脑
科学家们不知道该如何继续
推进对脑的理解。19世纪
70年代，在电报隐喻渐渐退
出历史舞台时，脑科学界疑
虑丛生，许多研究者断言意
识的本质也许永远都无法被
破解。一百五十年后的今天
，我们仍旧不知道意识是如
何产生的，但即使困难重重
，科学家们仍对我们最终能
够解答这个问题变得更有信
心。
为了实现这个目标，我
们应当熟悉过去的思想家们
为了理解脑的功能付出过怎
样的努力，这一定程度上能
指导我们把精力投入到需要
投入的领域。我们应当把当
前的无知视作一种需要克服
的挑战，而不是失败的迹象
，这是我们前进的动力。有
了这个动力，我们才能集中
注意力和资源，去发掘那些
需要破解的难题并制订寻找
答案的研究计划。这是本书
关于未来的部分的主题。这
最后一部分内容充满了推测
性，有些读者也许会觉得这
些内容很容易引发争议，但
这正是我的目的所在。我想
刺激大家反思脑是什么、脑
有什么功能以及脑是如何实
现其功能的，并在此基础上
鼓励大家去思考，在没有新
技术性隐喻指导的情况下，
我们下一步该如何做。这也
正是本书不仅是一部历史著
作的原因之一：本书希望强
调为什么科学中最重要的五
个字是“我们不知道”。
2019年9月于曼彻斯特

漫漫四千年人类对脑的认识走过了哪些里程碑。
积淀数十载有关脑的关键思想正在等待何种变革。
罕见的中文通俗脑科学全史。
首都师范大学哲学系资深教授陈嘉映、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心高级研究员仇子龙作序导读。
神经科学家、清华大学药学院教授鲁白、复旦大学新闻学院教授马凌联合推荐。
2020年唯一入围英国著名非虚构图书奖贝利·吉福德奖决选名单的科普图书。

这是我一生中出版界出
版的所有关于脑的图书里最
好的那一本（没有之一）。
——理查德·C.阿特金森
美国五院院士（会士） 美
国科学基金会前主席 美国
科学促进会前主席
一部雄心勃勃的思想史
——《自然》
如果你对神经科学一无
所知，并且希望快速了解这
门科学，不妨试试这本精彩
的书。
——《科学美国人》
如果你想只读一本书来
了解脑科学的过去与现状，
这本书大概是不二之选。
——陈嘉映 首都师范大
学哲学系资深教授
这是一部有趣而又引人
思考的科普著作……作者不
仅知识渊博，而且对大脑的
工作机制有着自己独到的见
解，并常常进发出一些闪光
的思想。
——鲁白 神经科学家、
清华大学药学院教授

科学的历史与其他历史颇为不同，因为科学是不断演进的，每一个时期的科学都是建立在对前一时期观点的整合、拒绝或转化上的。科学演进的结果是对世界越来越精确的理解，尽管所获的知识永远都不可能完整，未来的新发现也可能会推翻曾经被视为真理的知识。由于科学这种不断演进的特性，很多科学家往往将其所研究的学科的历史视作伟大学者（大部分是男性）的群体性传记：如果一个学者的发现被证明是正确的，那么他就会获得认可；如果他的发现被证明是错误的，那么就会遭到批判或者被忽视。事实上，科学的历史远非高明理论和发现的进步那么简单，其中充满了错误、疑惑和随机事件。
正确理解过去有助于明了当前的理论和框架的背景，甚至有助于想象未来会怎样发展。我们必须清楚的一点是，过去的那些思想并不曾被认为是我们获得当前见地的必经之路。这些思想本身往往就全面而复杂，但又不甚明确。每一种思想，不管现在看起来多么过时，都曾经新颖、前卫和激动人心过。我们可以觉得过去的怪异思想很好笑，但不应当心怀傲慢。因为那些对我们而言显而易见的事实，其实都源自大量的辛勤工作和深入的思考对过去错误的纠正，而这些错误在当时通常都是难以被发现的。
真正的挑战是弄清楚为什么过去的人们会接受错误的或是现在看来难以置信的思想。通常情况下，一种研究方法或者整套思想中现在看来模棱两可或含混不清的地方，正好可以解释为什么当初的人们会接受这些思想：这些不甚精准的理论能够允许持不同见解的科学家接受一个共同的框架，等待着决定性实验证据的现世。
我们永远都不应该用愚蠢这样的字眼来描述过去的思想和人。我们也终将成为过去，我们的思想毫无疑问也将会被后来者认为是奇怪而好笑的。和我们的先人一样，我们也只是在尽自己的所能。而且就像前几代人面临的情况那样，我们的科学思想不仅受到科学证据本身的影响，也会受到外在的社会和技术背景的影响，正是在后者的框架下我们发展出了这些科学思想。未来的实验证据会发现我们现在的理论和解读中存在的错误和不完整之处，而我们将会弃旧图新。这就是科学的力量。
第1章 心：史前时代至17世纪
人脑由十亿数量级的细胞构建而成，是已知宇宙中最复杂的结构。科学界的一个共识是，通过我们目前仍不甚了解的方式，这些细胞的活动使我们产生了思想。你可能会感到惊奇，我们对脑的关注似乎是很晚近才开始的事情。事实上，纵观史前时代和之后的历史，在大部分时间里，我们都认为心脏，而不是脑，才是产生思想和感受的基本器官。这些古老、前科学时代的观点的影响力至今仍可以在日常的语言中感受到：“铭心”“心碎”“衷心”等等（其他语言中也有类似的例子）。这些词语仍旧承载着这些古老的世界观赋予的情感张力。这种源自古旧世界观的情感张力按道理早就该消失了，却并没有，不信你可以试试把这些词语中的“心”换成“脑”感受一下。
从人类最古老的书写作品中可以看出这一思想对古文化来说有多么重要。4000年前的《吉尔伽美什史诗》成书于现在的伊拉克，其中明确指出了情绪和感受发源于心脏。3200年前的印度吠陀梵文赞美诗《梨俱吠陀》中写道，心脏是思想的起源地。夏巴卡石碑是一块古埃及的闪亮玄武岩灰色石板，现藏于大英博物馆。这块石板上镌刻着象形文字，描述了一个3000年前的埃及神话，强调了心脏在思考中的重要性。《圣经·旧约》中则提到，在古埃及人雕刻夏巴卡石碑的同一时期，犹太人认为人类和上帝的思想都源于心脏。
美洲大陆上也存在这种心脏中心观。无论是玛雅帝国（公元250-900年）还是阿兹特克帝国（公元1400-1500年），中美洲伟大帝国的人们都坚信情绪和思想源于心脏。从北美洲和中美洲那些未曾发展出城市文明的民族的信仰中，我们也能看到这一点。20世纪早期，美国的民族学家深入到这些地区的原住民中，记录他们的传统和信仰。尽管我们无法确定这些记录中的观念在欧洲人抵达这些地区之前是否就已经存在，但大部分参与这些研究的原住民都认为，某种类似“命-魂”的东西，或者说一种情绪意识，都与心脏和呼吸相关。心脏中心观流传甚广，从格陵兰岛到尼加拉瓜都能找到记载，并且各种各样的生态地域的人都可能持这种观念，比如因纽特人、北美洲西北海岸的萨利希人，以及美国亚利桑那州的霍皮人。
这种观念与瑞士精神分析学家卡尔·荣格的观点非常一致。他曾于20世纪的前几十年间到美国的新墨西哥州考察。在陶斯高原上某个普韦布洛人建造的白色土坯建筑的屋顶上，荣格与普韦布洛人欧奇维·比埃诺展开了一场对话。比埃诺告诉荣格，他很不理解白人，认为白人残暴、不安、瞎折腾。比埃诺说：“我觉得他们都是疯子。”荣格感到好奇，便问比埃诺为什么会这样想：
“他们说他们用脑袋思考。”他答道。
“难道不应该吗？那你用什么思考？”我惊奇地问他。
“我们用这里思考。”他边说边指向自己的心脏。
并非所有文化都认同这种心脏中