探访大脑的私人空间

你必须只有内心丰富，才能摆脱这些生活表面的相似。

文/卢鑫鑫    

当你无所事事的时候，你的大脑却在卖力工作。大脑也有属于自己的私人空间。

1953年，路易斯·索科洛夫医生请一位20岁的大学生志愿者躺在轮床上，把电极连接到他的头皮上，并把一个注射器插进他的颈静脉。志愿者躺在床上做了一个小时的算术题，而索科洛夫医生则在一旁全程监控他的脑电波，记录他血液中氧气和二氧化碳的含量。

索科洛夫是宾夕法尼亚大学的一名研究人员，致力于研究大脑积极思考时的能量消耗。他原以为志愿者的大脑在解决疑难问题时会消耗更多的氧气，但事实并非如此，志愿者做题时其大脑的耗氧量并不比闭眼休息时多。这让索科洛夫很吃惊。

长期以来，人们一直认为大脑就像是一台处于待机状态的电脑，在没有接到做数独、读报纸等任务指令前，一直处于休眠状态。然而，索科洛夫的实验首次揭示了另一个真相：大脑也有自己的私人空间。

不过，当时，索科洛夫的发现并未引起人们的关注。直到20世纪80年代，研究人员才逐渐认识到表面看来大脑正在休憩，其实在做重要的事情。

大脑休憩时消耗着大量能量，它在做什么呢？华盛顿大学的神经科学家马科斯·雷克利和其他一些研究人员发现了一套潜藏在大脑内部的系统。有人称之为“白日梦的发电机“。有人则赋予它更神秘的角色：选择记忆内容并将其编织成一个完整的故事。

表面看来大脑在休憩，其实在消耗着大量的氧气。“这是一项非常重要的发现。”威斯康星大学的神经学家朱利欧·托诺尼说，“在大脑中确认一个新的功能系统并不容易。事实上，我也不知道有多少年没有这样的发现了。这就像是发现了新大陆。”

偷听大脑私密

正电子发射计算机断层成像术（PET）是一种非常流行的脑部扫描技术。研究人员利用这种技术监测大脑内部的工作。研究人员先让志愿者闭眼躺着，对其脑部进行扫描，然后让志愿者做一些智力题，再对其脑部进行扫描，之后对比两次扫描结果，找出大脑中活跃的区域。

雷克利试图用PET技术找出与语言对应的大脑区域时，发现了一些奇怪的现象：有些大脑区域在志愿者休息时“快速运转”，一旦志愿者开始使用大脑，这些区域马上就平静下来。多数人对这种奇怪现象只是耸耸肩，认为这只不过是偶然现象而已。但是，雷克利的同事戈登·舒尔曼在1997年有了新的发现。

舒尔曼仔细研究了134个人的大脑扫描结果，发现无论是在阅读还是注视屏幕上的图像，只要志愿者的注意力开始集中，他们的大脑的同一区域的图像总会暗淡下来。“如此一致的结果令我非常惊讶”，舒尔曼说。这并不是偶然现象，“一定存在着之前没有发现的神经网络。”

2001年，雷克利和舒尔曼发表论文，提出了这个神经网络。它位于大脑皮质的中轴线上，从前额一直延伸到后脑，他们称它为“默认网络”。新陈代谢活动的测量数据显示，该网络的某些区域消耗的能量比大脑其他区域几乎多出30%。那么，大脑消耗这些能量做什么呢？科学家们开始深入探访大脑的私人空间。

享受白日做梦

“默认网络”的核心区域大概位于大脑内侧前额叶皮质，它与人的自我认知密切相关，帮助人们自行评估事物的好与坏。如果内侧前额叶皮质受到损伤，人就会变得无精打采，沉默寡言。

“默认网络”中的部分区域与大脑中的海马也有密切联系。海马主要用于记录及回忆自传式记忆，比如昨天早餐吃的什么，第一天在幼儿园做了什么。

雷克利认为“默认网络”在做白日梦。通过海马，“默认网络”能够连接上白日梦的原始素材——记忆。之后，内侧前额叶皮质会依照自身标准对记忆进行评估。雷克利推测，“默认网络”可能在大脑做出最终决策前预先进行“内部彩排”。

这种迹象描绘出了涉及大脑系统的白日梦典型行为：思考过去的经历并且预测未来。哈佛大学的兰迪·布克纳说：“我们很擅长想像和思考未来的世界，这可能正是借助‘默认网络’的帮助。”

不过，大脑的白日梦并非“黄粱一梦”。布克纳和他的同事丹尼尔·吉尔伯特认为，白日梦是一种将过去经验整合到未来计划的基本工具。这项工程如此浩大，以至于我们的大脑一有机会便开始享受白日梦，只有在它不得不将有限的血液、氧气和葡萄糖用于另一个更紧急的任务时才会中断。

更新记忆库存

但是，人们开始怀疑“默认网络”不仅仅只做白日梦。2003年，斯坦福大学的麦克·格雷丘斯开始用一种新方法研究“默认网络”。他让志愿者安静地躺在磁共振成像扫描仪中，只观察他们的大脑行为。由此，他发现“默认网络”存在一种静息状态波动——有序传送神经活动的慢波，将大脑各区域连接为一个有序的整体。

利用磁共振成像技术，科学家们有了意外的收获。2007年，雷克利指出，尽管一只猴子进入重度麻醉状态，但其“默认网络”的静息状态波仍然在继续发射。格雷丘斯在最近的报告中提到服用镇定剂的人也出现类似的情况。其他研究人员则发现人在浅睡状态时，“默认网络”是活跃的。

这就打破了“默认网络”只与白日梦有关的假设。格雷丘斯承认，“这让我很吃惊。我不得不重新认识所看到的现象。”人在浅睡眠状态下，“默认网络”是活跃的，它可能与真正的做梦有关。但是，雷克利怀疑它的夜间活动另有目的——分类及储存记忆。

我们每天都存入大量的短期记忆，但只有少量记忆是值得加入到指导我们生活的记忆库中的。雷克利现在认为，“默认网络”会从个人角度依照记忆的重要性，有选择地分类及更新记忆，而无论这些记忆是好是坏。为防止未储存的记忆片断积压，“默认网络”一有机会就返回岗位继续工作。

为了证明这一观点，雷克利指出，“默认网络”与大脑中的海马持续保持联系。“默认网络”消耗着大量的葡萄糖。雷克利认为，“默认网络”多消耗的葡萄糖不是用来产生能量，而是作为原料生产氨基酸和神经递质，构筑及维护记忆的关键结构——突触。雷克利说：“大脑的大部分能量消耗在这些突触连接上。”

如今，距离索科洛夫的首次发现已有56年。通过观察处于休息状态中的大脑，科学家们窥探着大脑私人空间的内部活动。这是一个富于神秘色彩的私人空间，也是一个充满挑战的全新领域。科学家们相信，这个神秘的“默认网络”将有助于解开人类的记忆之谜。下次，当你无所事事的时候，提醒自己一下，你的大脑还在卖力工作——前提是你能迫使自己从白日梦中醒来。

时下，人们的压力很大，一个人往往要扮演多种角色，大脑要同时应对多种突发事件，解决问题和释放压力都在耗损着我们的脑细胞。如果，我们每天腾出一点时间做做白日梦：想像自己坐在牙买加尼格瑞尔的海滩上，喝着冰镇的啤酒，吃着火辣的烧烤；或者站在静谧的星空下，满天的繁星触手可得……脑海中像放电影似地闪过一幕幕美丽的画面，这不仅可以改善脑部机能，还能让大脑保持灵活，也有利于思维能力向着最高水平运转。

 

——选自《科学画报》