认识脑电波 [美] R.道格拉斯•菲尔茨 pdf-epub-mobi-txt-azw3

书名：认识脑电波

作者：[美] R.道格拉斯•菲尔茨

格式：EPUB/MOBI/AZW3

标签：脑科学 思维 科普

ISBN：9787521724394

思维的边界在哪里

你真的了解自己吗？

这是一本揭开人类思想之谜的书。

大脑是产生人类思想的器官，20世纪初期，对脑电波的检测是神经科学史上的重要进展之一。然而，人们对脑电波的意义甚至脑科学都知之甚少。那些位于神经科学领域的塔尖的科学家都在做什么？R•道格拉斯•菲尔茨博士的这本书带你一探究竟。我们随着博士的视角深入人体精密和高级的装置——大脑，了解思想的产生；深入梦境，了解记忆和遗忘的机制；去看看我们是如何学习的；以及在现代医学中，脑科学如何应用在疾病治疗中……

疯狂的企业家将人机互动提上议事日程，在这本书中，我们将看到这些实验室的理论如何走进市场，那些曾经出现在科幻电影里的场景究竟离我们还有多远。

作者简介：

R.道格拉斯•菲尔茨（R. Douglas Fields）

道格拉斯•菲尔茨博士是神经系统发育和神经可塑性研究领域的国际专家，美国科学促进协会会员。他取得了加州大学伯克利分校、圣何塞州立大学和圣地亚哥大学的研究生学位，曾在斯坦福大学和耶鲁大学做博士后，马里兰大学帕克分校神经科学与认知科学计划的客座教授。他在科学期刊和书籍上发表了150多篇文章。他的实验研究主要探讨经验如何塑造大脑以及记忆的细胞机制。他的科学研究成果也在报纸、杂志、广播和电视等国际媒体上出现，其中包括《国家地理》杂志（National Geographic）、ABC新闻晚间连线（ABC News Nightline）和国家公众广播电台早间档（NPR Morning Edition）。在2004年，他创办了科学杂志《神经元与胶质细胞生物学》（Neuron Glia Biology），以促进对神经元和神经胶质细胞之间相互作用的研究，并且他还是多个神经科学期刊的编辑委员会的成员。

除了科学研究以外，菲尔茨还撰写了许多关于大脑的书籍和杂志文章，其中包括《另一个大脑》（The Other Brain），介绍了不使用电进行交流的脑细胞（神经胶质细胞）；以及《为什么我们会抓狂》（Why We Snap），一本关于突发攻击性的神经科学的书。并为很多热门杂志和报刊、神经科学学会等媒体的在线专栏撰文，包括《户外》杂志、《华盛顿邮报》、《科学美国人》和《科学美国人——心理版》、《时代》杂志、《夜光》杂志（Undark），《量子》杂志（Quanta），《赫芬顿邮报》（Huffington Post）、《今日心理学》（Psychology Today）、《科学美国人》、《大脑因素》（BrainFacts）。

部分摘录：

在神经元之间进行交流的电脉冲只有大约1/10伏的电压，持续时间只有1/1 000秒，就像照相机闪光灯闪一下那么短。为了检测这些微弱且短促的信号，需要把尖锐的微电极刺入单个神经元来进行记录，插在大鼠大脑上的针就是这种微电极。之所以这么称呼，是因为这种针的尖端细得可以插进单个神经细胞里。它被夹在一个被称为显微操作器的设备上，通过一对导线连接到放在钢架上的高增益电子放大器，而昏迷的大鼠就躺在旁边的不锈钢操作台上。不锈钢操作台的四个脚分别装有四个空气活塞，可消除任何振动。通过旋转显微操作器的三个控制旋钮，我可以把电极以极高的精度在3D空间中进行定位，并让它前进或后退非常小的距离。

当我一边慢慢转动显微操作器的控制旋钮时，我还要一边监听着微电极通过放大器和扬声器反馈回来的声音，同时观察扫过计算机显示器的电压轨迹。我慢慢地把微电极刺进脑组织时，扬声器发出沙沙的声音，听起来就像是收音机里的无线电噪声。当我在背景噪声中听到轻微的爆裂声时，我知道自己找到了一个神经元，并且针尖已经离它很近了。这种爆裂声表示在离微电极尖端不远的地方有神经元在放电。现在，我像个找水的掘井人一样小心翼翼地操纵着电极缓慢地进退，留意着爆裂声是在逐渐变弱还是增强。

突然间，爆裂声大作，就像暴风雨中的冰雹砸在汽车引擎盖上一样。我果断地把电极往前一推，于是接入了单个神经元的生物电信号。每次神经元发出爆裂声时，我都能看到计算机显示器上的电压轨迹出现峰值后又回落，看起来像医院里的心跳监视器。

我必须非常小心，不要碰到任何东西，以免使电极产生哪怕最微小的移动。我开始疯狂地收集数据。我知道，能够用来记录这个神经元放电过程的时间可能非常短暂。多长时间？我无法预测，因为在任何时候，细胞都可能会被破坏或断开与电极的联系，因此几秒钟、几分钟或几十分钟都有可能。

这种记录神经元活动的方法很有启发性。例如，通过研究受刺激的神经元的放电反应，电生理学家已经掌握了大量有关神经元电学特性的知识。观察单个神经元的行为，可以让我们知道它们如何在神经回路中共同发挥作用。但是如您所见，记录单个神经元的脉冲是一个漫长、困难且乏味的过程：要会做精细的脑部手术，要注意保持处于麻醉状态的动物的呼吸和体温，要能在处理数据的时候争分夺秒地做实验。

与记录“单个神经元”的辛苦过程不同，大量相关的神经元同时放电会引起周围电场的波动。这种波动可以被放置在头皮上的电极检测到。是的，我们又回到了脑电波的话题。用脑电图在颅骨外部记录到的大脑活动有点儿像在停车场听到从体育场传来的欢呼声。你听不到个别观众的对话（即个别神经元的活动），相反，你听到的是集体的躁动——例如，进球时，人群的吼声会发生很大改变。不过，我们可以精确地在头皮的不同位置上安放十来个甚至上百个电极，每个电极的作用都相当于一个掌声计数器，它可以记录体育场特定区域内每个人的掌声。所有电极都会把各自收集到的来自脑部的信号传递给放大器，于是我们可以从头部的不同位置同时采集上百条不同的电压波动轨迹，然后再输入计算机进行回放和分析。因此，与单个神经元发放电脉冲产生的波形不同，脑电图描绘出的是摆动的波浪线，看起来就像测谎仪绘出的波纹。