闲话脑神经科学：普罗大众漫游脑科学殿堂的敲门砖 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　普罗大众漫游脑科学殿堂的敲门砖

　　本书出自谢丰舟医师在台大医学院的授课精华，33个关于脑神经科学的生活议题。

　　适合
　　．想了解脑效能的社会人士
　　．对神经科学有兴趣的理工医学生
　　．大专院校及高中的科普通识读物

　　你 可知道世界上从神经科学研究赚到最多钱的人是谁吗？那就是日本东北大学的川岛龙太（Ryuta Kawashima）教授。任天堂公司根据川岛教授的一系列脑力训练书籍开发出来的电玩游戏「Brain Age: Train Your Brain in Minutes a Day」，光在日本就销售了300万套。许多神经科学家对这种脑力训练有着颇为正面的期许，老人院里的老人们每天接受15－20分钟包括读书及计算的练 习，有效地改善了老年人的行为。

 　　〈你的脑子高龄多少？〉

　　一 般认为，人在睡眠时失去知觉（consciousness），而且人对睡眠时的心智活动缺乏记忆，让我们将睡眠时脑部活动减少的说法视为当然。不过 1950及60年代睡眠时快速眼球运动（rapid eye movement, REM）与非快速眼球运动（non REM）有周期性交替的发现，颠覆了睡眠时脑部活动剧减的说法。REM睡眠的发现与它和清晰幻觉做梦（vivid hallucinatory dreaming）的关连，证明了睡眠时，脑部是处于高度活跃状态。
〈脑与睡眠〉

　　不 管实际上喝到的是可口可乐或百事可乐，许多人对标示为可口可乐的可乐有强烈偏好，而且海马回（hippocampus）与中脑（midbrain）对可口 可乐的红色标帜产生强烈的反应，对百事可乐的蓝色标帜则否。可见商品标帜对人的情绪及决策的影响力超乎我们的想像。难怪Montague说：「广告是非常 生物性的游戏」（Advertising is a deeply biological game）。

　　〈可口可乐大战百事可乐──浅谈神经经济学〉

作者简介

谢丰舟

台湾大学医学院医科毕业

◎奖项
行政院杰出科学与技术人才奖
国科会研究成果杰出奖
台湾大学九十一、九十三、九十五学年度教学优良奖

◎现职
台湾大学教授，任教于：
医学院 — 临床医学研究所妇产科
分子医学研究所
工学院 — 医学工程研究所
生命科学院 — 生命科学系
社会科学院 — 新闻研究所
神经生物与认知科学研究中心
系统生物与生物资讯研究中心
血管生成研究中心

神经科学的边界与未来：探索意识、疾病与认知的深层奥秘 一、引言：我们如何理解“心智”的物质基础 本书旨在为对神经科学前沿领域抱有浓厚兴趣的读者提供一个深入而全面的视角，探讨人类大脑这一宇宙间最复杂的结构，在理解意识的本质、解析精神疾病的根源以及革新认知功能研究方面所取得的突破性进展，并展望其未来的发展方向。我们不会专注于基础的神经元结构或信号传导机制的普及性讲解，而是将焦点置于那些挑战现有理论框架、涉及多学科交叉的尖端议题。 二、意识的哲学与计算神经科学交汇点 意识，这个“最简单却又最难解答”的问题，是当代神经科学和哲学界的核心战场。本书将详细剖析当前主流的意识理论，如整合信息论（IIT）和全局工作空间理论（GWT）的最新发展与实验验证困境。 1. 涌现性与复杂系统： 深入探讨大规模神经环路如何从简单的生物物理事件中“涌现”出主观体验。这部分将涵盖非线性动力学在模拟大脑状态转换中的应用，以及时间序列分析如何揭示意识状态（如清醒、睡眠、麻醉）背后的动态特征。 2. “难问题”的计算模型： 介绍利用人工神经网络（ANNs）和类脑计算（Neuromorphic Computing）尝试模拟或复制特定意识属性（如自我指涉、意向性）的最新尝试。重点分析这些模型在解释“感质”（Qualia）方面的局限性与潜力。 3. 脑机接口（BCI）与意识边界： 讨论先进的侵入式和非侵入式BCI技术（如光遗传学、超高场MRI）如何被用来解码或调控特定意识内容，以及这为我们理解意识的物理载体提供了哪些新的实证证据。 三、精神与神经退行性疾病的分子与网络病理学 本书将超越传统的将疾病简单归因于单一神经递质失衡的观点，转而聚焦于疾病发生的复杂网络层面和分子机制的精确干预策略。 1. 精神分裂症与情感障碍的连接组学： 详细介绍利用扩散张量成像（DTI）和功能性连接组学（Connectomics）研究发现的精神分裂症、双相情感障碍中存在的功能性和结构性连接异常模式。讨论这些模式如何与认知缺陷（如执行功能障碍、社交认知受损）相关联。 2. 阿尔茨海默病与帕金森病的蛋白质错误折叠动力学： 重点分析淀粉样蛋白和Tau蛋白的寡聚化过程在驱动神经元功能障碍中的角色，以及利用先进的冷冻电镜技术（Cryo-EM）对这些蛋白质复合物进行原子级结构解析的进展。同时，探讨针对特定错误折叠蛋白清除的新型免疫疗法。 3. 靶向特定神经环路的干预： 介绍经颅磁刺激（TMS）、深度脑刺激（DBS）的最新参数优化，以及如何结合实时神经反馈技术，实现对抑郁症、强迫症等特定功能回路（如前扣带回、基底神经节环路）的精确调控。 四、高级认知功能与决策制定的神经基础 认知神经科学正逐步揭示我们如何学习、记忆、规划未来以及做出复杂决策。本书关注这些高级认知过程背后的空间编码和时间整合机制。 1. 情景记忆与时间编码： 深入探讨海马体和内嗅皮层中“地点细胞”（Place Cells）和“网格细胞”（Grid Cells）的概念，以及它们如何构建认知地图。更进一步，分析“时间细胞”和“边界单元”如何帮助大脑构建对事件序列的时间框架。 2. 执行功能与前额叶皮层的动态规划： 研究前额叶皮层（PFC）如何通过其独特的放电模式（如延迟活动、动态核态）来维持和操作工作记忆，以支持目标导向的行为。讨论“认知灵活性”的神经基础，即大脑在面对规则变化时快速重置内部模型的机制。 3. 经济决策与风险评估的神经生物学： 介绍神经经济学领域的研究，特别是腹侧纹状体、腹内侧前额叶皮层（vmPFC）在价值编码和效用计算中的作用。讨论多巴胺系统如何调节预期奖励和延迟满足的权衡过程。 五、神经科学的工具箱革命与伦理挑战 当代神经科学的飞速发展得益于革命性的成像、遗传学和计算工具。本书将审视这些技术带来的机遇与随之产生的深刻伦理问题。 1. 高通量、高分辨率成像的突破： 详述光片显微镜（Light-Sheet Microscopy）在全脑追踪发育轨迹中的应用，以及在活体动物模型中实现单细胞分辨率记录的技术进展。讨论钙成像技术在解析大规模神经元群体活动中的最新算法突破。 2. 基因编辑与神经回路重塑： 探讨CRISPR/Cas9技术在动物模型中对特定神经元亚型进行基因修饰，以研究其功能和疾病易感性的前沿应用。这包括对神经发生和神经元迁移的精确控制。 3. 神经伦理学的未来议题： 随着我们对大脑控制能力的增强，本书将探讨神经增强（Neuro-enhancement）的公平性、认知隐私的界限，以及神经科学知识在司法和教育领域应用的伦理规范构建的紧迫性。 六、结论：迈向整合的“全脑科学”时代 本书的最终目标是展现神经科学正在从孤立的细胞、分子或行为研究，转向一个高度整合的“全脑科学”时代。未来的研究将更多依赖于跨尺度的建模，从量子效应到宏观行为的统一解释框架，并致力于将基础发现转化为可行的临床干预手段。读者将获得对当代神经科学最前沿、最具挑战性问题的深刻洞察。

序

1-1　脑力即国力
1-2　乌鸦真的聪明吗
1-3　从麻省理工学院进军神经科学看台湾大学的神经科学发展
1-4　给孩子们看的神经科学网站
1-5　啄木鸟为什么不会脑震盪--Ig诺贝尔奖

2-1　网络新世界--社会网络分析
2-2　马勒为何那么天才
2-3　你的脑子高龄多少
2-4　迷幻药──忧郁症的新救星
2-5　使用脑深部刺激唤醒脑伤病人
2-6　从睡眠研究看帕金森症
2-7　脑与睡眠
2-8　从脑的架构看意识
2-9　恆河猴基因体序列
2-10 果蝇──研究大脑的敲门砖
2-11 从黑猩猩基因体序列看人之所以为人
2-12 从蜜蜂基因体看人类之社会行为
2-13 Arvid_Carlsson的故事

3-1　嘴巴说的会影响眼睛看的和心里想的
3-2　百事可乐大战可口可乐
3-3　从错觉寻找真实；用知识孕育艺术
3-4　从「心灵宇宙」到「哥本哈根」
3-5　神经科学与建筑
3-6　音乐与大脑--真的有莫札特效应吗
3-7　鸣禽的叫声为何如此悦耳
3-8　从催产素，同理心到慷慨
3-9　神经科学与教育
3-10　会计师与经理人携手合作
3-11　你的脑子里有个购物中心吗？

4-1　血管新生与神经病变
4-2　额叶皮质内侧主司社会认知
4-3　唐氏症的挑战
4-4　由全身麻醉剂的分子机转探索人类知觉

附录一
医学名词解释
附录二
台大医院成力

自序

The Impossible Dream

　　我一向相信，做为一个学者，若不将自己所学或自己的想法写成专书出版，以供他人研读、参考、评析，则「学者」生涯不算完整。因此近几年来，自己以一年出版一本书为原则，勉力写作。2005年出版《从基因体科学到基因体医学》，介绍基因体在科学与医学的入门知识；2006年出版《给医学生的60封信之一———白色斜塔》；2007年出版《给医学生的60封信之二———上医医国》，以自己混迹医界近四十年的经验，给医学界一些谏言与期许；2008年出版了《台大真好玩》，这是汇集台大李嗣涔校长请我写给台大学生的电子信而成，此书旨在尝试界定通识教育的范畴；2009年则把这几年来自己有关神经科学的文章编印成《闲话脑神经科学》一书，希望能做为有意踏进神经科学领域者的垫脚石或敲门砖。

　　我从2005年开始好像着了魔般地在台湾大学推动神经科学，许多人都会问我一个问题：「为什么一个妇产科医生会去推动神经科学？」或是「为什么台湾大学的神经科学要由一个妇产科医生来推动？」甚至曾有学术高层写电子信给我，要我不要以「神经科学推手」自居。事实上，妇产科最重要的课题就是发育（development）：一个受精卵如何发育成一个具有各种器官的人。我们妇产科医生将胎儿视为一个个体（fetus as a patient），在超音波之下，从妊娠九週就可以观察胎儿的脑部发育一直到出生，我们也可以观察胎儿嵴髓的发育是否正常，更可以观察胎儿在子宫中的四肢及躯体的运动、吞嚥、唿吸、排尿，甚至可以看到胎儿阴茎的勃起，更奇妙的是经由观察胎儿水晶体的REM（rapid eye movement）运动，我们可以看到胎儿也会做梦。

　　这些其实都是胎儿神经系统发育的表征。

　　胎儿的主要先天性异常（major birth defect）发生率约为3%，亦即1,000个胎儿，会有30个带有major birth defect，其中中枢神经系统约10个、先天性心脏病8个、肾脏异常4个、四肢异常2个，剩下则分属其他各种器官，因此诊断胎儿脑部异常：如无脑儿、水脑、空前脑症、小脑症、嵴椎裂……等，其实是我们妇产科医生致力多年且每天在作的工作。智障最主要的原因——唐氏症更是我
30年来努力不懈的工作，从产前诊断的建立到产前母血筛检的全面推广，成功地使台湾唐氏症病患减少了至少70%。目前则以微阵列晶片进行唐氏症基因表现的系统生物学研究，因此说笔者研究的是神经发育学（neurodevelopment）或神经基因学（neurogenetics）可说并不为过，接到那封要我不要以「神经科学推手」自居的电子信，令我啼笑皆非，这恐怕也是台湾神经科学迟迟未能起步的
背景因素之一吧！

　　此书名为《闲话脑神经科学》，可见不是正经八百的一本书，因此内容从基因体、音乐、语言、智力、经济、建筑、错觉、睡眠到最抽象的意识（consciousness），可说五花八门、毫无章法。「闲话脑神经科学」这名字源起于台北爱乐电台Zoe主持的「室内闲话」，节目中古典音乐有关的话题，天南地北，无所不谈。所以本书中如此五花八门的内容也不足为怪。我是以一个门外汉的眼光来看浩瀚的神经科学，觉得可以引发门外汉对神经科学产生兴趣的东西，就拿来介绍，希望此书能引领不同背景的人踏入神经科学的世界。当然，我虽对胎儿的神经发育学略有所知，但神经科学的绝大部分对我仍是陌生的，因此，文章的内容多半来自Nature、Science……等杂志，为了传达正确的讯息，有些免不了加以直译再附上原文，以供读者自行揣摩。

　　从2005年开始推动神经科学，虽然撞得满头包，血压也升高不少，但总算台湾大学成立了校级的「神经生物与认知科学研究中心」，及时拿到五年五百亿的经费，购置了功能性MRI、micro PET等重型武器，建立了鼠类行为测试实验室。最令人欣慰的是：原本没人认为可能成立的神经科学专门研究所———Institute of Brain and Mind也已定案。对一个被认为对神经科学一无所知的妇产科医生而言，这个过程可以说是An impossible dream comes true。

　　其实在整个过程中，我只是扮演一个dreamer的角色，或是某学长给我下的诊断：一个无可救药的理想主义者。实际上，成就这些的还是台湾大学多年来默默耕耘不被瞩目的上百位神经科学先进。在2005年9月24日至10月1日，台湾大学神经科学週的「International Symposium on cerebral cortical organization andfunction」我受邀致词，相当令大家意外的是，我的讲题竟然是「The Impossible Dream」。

　　The Impossible Dream

　　InMay2004, when we started to organize “NTU Neuroscience Study Group” ,people said: It is “The Impossible Dream”
　　To dream the impossible dream
　　To fight the unbeatable foe
　　To bear the unbearable sorrow
　　To run where the brave dare not go

　　Rev. Martin Luther King Jr. said, onAug28, 1963 at the steps of The Lincoln Memorialin Washington D.C.

　　“I have A Dream”
　　Let us not wallow in the valley of despair.
　　I say to you today, my friends that in spite of the difficulties
　　And frustrations of the moment, I still have a dream.
　　I have a dream that one day this nation(university) will rise
　　Up to and live out the true meaning of this creed…
　　I have a dream that one day in the state (campus) of
　　Alabama (Taida) little black boys (neurobiology) and black
　　Girls (cognitive science) will be able to join hands with little
　　White boys (computation) and white girls (genomics) and
　　Walk together like sisters and brothers.
　　We at Taida also have a dream

　　We have a dream that
　　One day Taida will be worldly renown for it's neurobiology We have a dream that
　　One day Taida will be worldly renown for its cognitive science

　　So, we

　　Fight for the right without question or pause
　　be willing to march into the hell for a heavenly cause
　　try when our arms are too weary

　　On Oct. 1 , 2005 here we have National Taiwan University Neurobiology and Cognitive Science Research Center

　　Now, we can say

　　We have a dream:
　　The Impossible Dream
　　With our glorious quest
　　the university is better for this
　　That men scorned and covered with scars
　　Still strove with their last ounce of courage
　　To reach the unreachable stars

　　「The Impossible Dream」是电影「唐吉诃德传」的主题曲，而「We have a dream」是美国黑人人权领袖金恩牧师的历史性演说。这两段文字，正好可以做为我在台湾大学推动神经科学的心路历程最好的写照。

谢丰舟

台湾大学学术副校长序

读「闲话脑神经科学」有感

　　2008年12月的某一天，谢丰舟教授到学术副校长办公室来，适逢我外出开会，他留下这一本书，希望我写序。随后的日子，我就尽量找时间来读它的每一篇文章，原以为很快就可以交卷，没想到今年 2月中旬寒假结束，才能提笔写出读这本书的感想。

　　谢教授常跟我说他永远有个梦想，梦想实现是他最快乐的时刻。能够出版这本书是他的梦想之一，因为他是妇产科医师、教授，对于胎儿的神经发育学有深入的了解和研究，深知神经科学在学术与应用上的重要性。他的个性开朗，总希望就他的新知、见解、观点、看法等与别人分享。谢教授谦称这本书内容五花八门、毫无章法，但我细读每一篇文章内容，却发现它们是那么地具有专业性、知识性、趣味性，且还常具通俗性与本土性，特别是他常以所身处的台大所见所闻做为例子，更让人有临场感。此外，内容铺陈注重跨领域的连结与由科学观点看待问题的态度，也是很多篇文章的特色。虽然每一篇文章之间乍看似不甚相关，但细看整本书却仍具结构性，它涵盖了临床科学（医学）、科学普及教育、神经科学应用以及认知科学等范畴。

　　谢教授希望这本书，能作为有意踏进神经科学领域者的垫脚石或敲门砖，我赞同，但我认为，即使不想踏进神经科学领域，读这本书也会获得新知与启发。

陈泰然
国立台湾大学学术副校长

评分☆☆☆☆☆

《闲话脑神经科学》这本书，给我最大的感受就是“原来是这样！”。作者非常擅长把那些看起来高深莫测的脑科学概念，用最通俗易懂的方式呈现出来。我之前对神经递质、突触连接这些词汇都感到非常陌生，但在这本书里，作者用非常生动的语言，解释了它们在我们大脑中的作用，就好像是在给我的大脑绘制了一幅详细的地图。我特别喜欢书中对“学习”和“记忆”的解析，让我明白了为什么有些人学东西快，有些人学东西慢，原来跟大脑的连接方式和可塑性有很大的关系。读这本书的时候，我常常会有种豁然开朗的感觉，很多之前困扰我的关于行为、思维的问题，似乎都有了更清晰的解释。而且，作者在书中也提到了一些关于脑部疾病的科普知识，虽然篇幅不多，但让我对这些疾病有了初步的了解，也更加关注大脑健康的重要性。

评分☆☆☆☆☆

我是在朋友的推荐下拿到这本《闲话脑神经科学》的，原本以为会是一本比较严肃的科普读物，没想到读起来比小说还吸引人。作者的写作风格非常独特，他好像有一种魔力，能够把那些听起来就觉得很“硬”的脑科学知识，变成一个个引人入胜的故事。我尤其喜欢他对大脑不同区域功能的描述，用了很多比喻，比如把海马体比作“记忆的档案管理员”，把杏仁核比作“情绪的报警器”，这些生动的比喻一下子就让复杂的概念变得清晰明了。书里还穿插了很多有趣的脑科学实验，虽然没有亲身参与，但通过作者的描述，我仿佛也跟着一起进行了那些神奇的探索。读完之后，我发现自己对很多日常现象都有了新的认识。比如，为什么我们会容易忘记事情？为什么有些人会对某些事物特别敏感？这些问题的答案，在这本书里都能找到一些线索。最重要的是，这本书没有贩卖焦虑，也没有鼓吹某种“成功学”，而是以一种平和、客观的态度，引导读者去了解我们这个最神秘的器官。

评分☆☆☆☆☆

这本《闲话脑神经科学》真的就像是一本精心准备的“敲门砖”，让我这个对科学一窍不通的普通人，也能踏入脑科学的殿堂，而且一点也不觉得门槛高。书里的内容，没有那些晦涩难懂的术语，也没有复杂的公式推导，更多的是用一种非常生动、有趣的语言，一点点地揭开大脑的神秘面纱。我印象最深刻的是，作者把一些大脑的复杂功能，比如记忆的形成、情绪的波动，甚至是我们做梦的原因，都用生活中的例子来解释，好像在我们身边就能看到这些过程一样。读这本书的时候，我常常会惊叹，原来我们的大脑这么神奇！它就像一个超级电脑，每天都在进行着无数精密的计算和运作，而我们却浑然不知。作者也分享了一些最新的脑科学研究成果，但绝不是枯燥的数据堆砌，而是将其融入到一个个小故事里，让人读起来津津有味。我特别喜欢其中关于“大脑的可塑性”那一章，了解到即使成年后，我们的大脑依然能够不断学习和改变，这给我带来了很大的启发和鼓励。感觉这本书不仅仅是科普，更像是一次与自己内心深处的对话，让我开始重新审视自己的行为和思考方式。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对大脑充满了好奇，但总觉得脑科学离我太遥远，专业术语多得让人望而却步。直到我翻开了《闲话脑神经科学》，才发现原来脑科学的世界也可以如此亲切。这本书没有选择那种高高在上的科普方式，而是像一位老朋友在跟你聊天一样，用一种非常轻松、幽默的语调，带你一点点走进大脑的奥秘。作者在书中提到的很多关于“认知偏差”的内容，让我恍然大悟，原来我们很多时候的判断和决策，都受到了大脑某些“小习惯”的影响。比如，书中解释了为什么我们会更容易相信自己看到的东西，即使它可能是错误的，这让我开始反思自己在信息爆炸时代如何更理性地思考。此外，关于“大脑疲劳”的章节也让我印象深刻，原来我们认为的“想不开”或者“精力不足”，很多时候都跟大脑的实际运作状态有关。这本书让我不再害怕去接触科学，反而激发了我进一步探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的就像是为我量身定做的“脑科学入门指南”。我一直觉得自己是个对科学不太感冒的人，但《闲话脑神经科学》却让我沉迷其中，无法自拔。作者的写作功底非常深厚，他能够将抽象的大脑运作原理，转化为一个个生动的场景和故事，让我感觉好像亲身经历了一样。我最喜欢书中关于“情绪控制”和“注意力机制”的探讨，这些内容直接关系到我们的日常生活，让我开始审视自己是如何管理情绪，又是如何集中注意力的。作者也分享了一些关于“脑健康”的建议，比如如何通过饮食和运动来改善大脑功能，这些实用的信息让我觉得这本书不仅有趣，而且非常有价值。总的来说，这本书让我对大脑不再感到神秘和遥远，而是充满了敬畏和好奇，也让我更加珍惜我们这个宝贵的器官。