2021-12-09 17:25

大脑如何绘制地图

Mapping the brain

医学院精神病学系博士后研究学者丽贝卡·施瓦兹洛斯在她的处女作《脑景:在你的大脑中书写的扭曲的、奇妙的地图以及它们如何指引你》中描述了大脑是如何创造地图的:神经元集合在一起,支持你的感觉、移动你的身体、理解抽象概念、记住你的过去等等。

地图的存在是因为大脑没有无限的空间。经常相互作用的神经元需要靠得很近,而且它们的分布并不均匀。如果你看一下身体的大脑地图,你会认为我们最大的附属物是我们的手,因为更多的神经元致力于来自手的信号,而不是我们的背部。这就变成了一个“先有鸡还是先有蛋”的问题:我们的大脑以这种方式映射是因为我们用手感知事物,还是我们用手感知事物是因为我们的大脑映射?

写这本书的想法来自施瓦兹洛,当时她正在麻省理工学院攻读神经科学博士学位,并写了一篇关于帮助我们识别面孔的大脑部分的文章。她说:“它旁边有一个区域可以识别人体。”这两张地图“总是紧挨在一起。这让我更广泛地思考是什么决定了专业化在大脑中的位置。”

最终出版的这本书,因其生动的散文和故事情节而受到《纽约时报》的好评,它不仅让读者深入了解了我们的大脑是如何工作的,而且还讲述了一些神经科学的历史。Schwarzlose解释了Mosin-Nagant 91型枪如何导致V1初级视觉皮层的发现;英国神经学家约翰•休林•杰克逊如何通过研究癫痫患者来识别初级运动皮层的区域;以及为什么“约翰”,一个中风患者,能够准确地描述胡萝卜,却不能在看到胡萝卜的画像时认出它,甚至不能在镜子里认出自己的脸。

Schwarzlose发现所有的大脑都很迷人,无论是人类还是动物。“大脑地图的故事是一个艰难的权衡,而不是优势,”她写道。“大脑地图不能根据其内在品质来判断优劣;它的价值只能根据生物的生存环境和生存需要来确定。”

例如,当试图写猪鼻子有多敏感时,Schwarzlose如此彻底地设想了一头猪会是什么样子(基于它的大脑地图),以至于她现在不能再吃猪肉了。

此外,在展示我们的大脑如何创建它们的地图时,Schwarzlose问了一些关于我们是谁以及我们是如何变成这样的基本问题。例如,如果进化是我们成为现在这样的主要驱动力,那么为什么大脑会根据早期生活环境绘制全新的地图呢?幼鼠在2G的重力(重力的两倍)下长大,它们的爪子周围产生了新的感觉地图。没有在2G重力下成长的祖先,他们的大脑是如何做到这一点的?

答案是,大脑已经适应了几千年,并基于早期的经验进行了适应。盲童的大脑会重新定位视觉皮层。一个出生时只有半个大脑的女孩开发出了不需要另一个半球的大脑地图。视觉皮层受损的雪貂利用听觉皮层看东西。

通过观察我们的大脑如何绘制地图,Schwarzlose深入研究了大脑如何发展,我们如何导航世界,人工智能和计算机大脑接口的缺点和挑战,以及更多。“大脑地图对思想、健康和技术的影响是深远而深远的,”施瓦兹洛泽写道。“它们不仅对科学家很重要,而且对地球上的每一个人和生物都很重要。”