我的大脑好厉害

老师不教但你该了解的一门课

我始终觉得被低估、被一般人所忽视的学科是脑科学。

因为人类的终极问题中不少是和脑科学相关的：什么是意识？精神和物质的关系是什么？借助人工智能，我们可以永生吗？这些大问题的解答，都依赖于脑科学的发展。《科学》杂志作为科学界的期刊，在2005 年和 2020 年两次汇总了人类需要回答的挑战性的问题，如果你扫一眼问题清单，就会发现不少都是脑科学的问题。另一方面，和我们生活息息相关的 “小” 问题也和脑科学相关。人为什么要睡觉啊？为什么我打电子游戏时注意力高度集中而做功课的时候却老走神呢？

这些问题都和脑科学相关。但是为什么我们总觉得大脑很神秘？为什么这些知识小学和中学不教呢？甚至到了大学，这些与世界之奥秘和生活之规律相关的知识还是不教呢？

我姑且猜猜原因。一是这些问题和脑科学、心理学都相关，把它们用一个课程讲清楚挺困难的。目前学校教育的古板的条块分隔让这些知识难以传递。二是脑科学的大发展也就近 20 多年的事，大量问题的解答并不成熟，而我们的教育倾向于讲授有相对确切答案的知识。

所以，脑科学虽然重要，既深刻又有用，但就是难以科普，难以讲清楚。你手上拿的这本书可能会给你一个不同的体验。赵思家博士目前在牛津大学做博士后，也是我的科研合作者，科学训练扎实而充满对科研的热情。更重要的是，她能把脑科学讲得有趣而且生动。所以，你会在这本书里面看到很多好玩的脑科学知识。小孩能听到大人听不到的声音吗？麻味和辣味不是味觉那是什么 “觉”？！为什么会有一见钟情？听音乐做作业到底好不好？

你看，你是不是特别想知道这些问题的答案？它们是不是勾起了你的好奇心？对，好奇心其实是学习的原始动力之一，那我们就从这本书开始来认识我们厉害的大脑吧！

提醒一下，这本书不是脑科学的知识罗列，系统介绍学科那是教科书做的事情。甚至，书里面很多问题并没有被完全解答，或者有些答案 N 年后会被证明是错的。这，就是脑科学这个年轻科学的特点。

欢迎你来到脑科学的新奇世界。

 魏坤琳

北京大学心理与认知科学学院教授

[作者自序]

脑科学是怎样改变我的

我一直希望能有机会进入名校读书。

我为此做了很多努力，但 17 岁的时候还是被剑桥大学给拒绝了。当时查询结果需要直接给剑桥大学打电话，我还记得那是一个晚自习的课间，我专门到厕所里打的电话。

知晓结果后，我有点蒙。站在茅坑旁边，我傻乎乎地想了很多问题。为什么呢？我到底输在了哪里？是不是不够自信？是不是不够聪明？还是不够努力？……那些问题就像旋涡一样让我深陷其中，我好像很理性地在分析，又好像很情绪化地不想停止对自己的质疑。

我当时感觉自己好像输了什么，又不太确定。我不是非去剑桥读书不可，但愿望落空的那一刻，我觉得有些不可思议。它让我意识到，我不够出色，出乎意料的是，这一点意外地让我非常难过。

不甘于平庸，努力成为一个不平凡的人。我相信这个理念在今天依然是教育的主流。

在追逐 “成为不平凡的人” 的过程中，我遇到了很多比我更聪明、比我更有毅力、比我更能沉得住气，哪怕只是在一些小技巧上比我更有天赋的人。每当我意识到自己在某一方面可能只是普通水平的时候，我多少会心有不甘。凭什么别人在这方面比我强？这种不甘的感受甚至会被放大到觉得自己处处不如人、事事不如意。

落榜剑桥之后，我去了伦敦的一所大学，叫伦敦大学学院。这个学校在中国没什么名气，但其实是一所好学校。在那里我误打误撞地选了 “神经科学”（neuroscience）为大学专业。这是一个以研究大脑为核心的专业。我选这个专业有两个原因：其一，它是我们大学好的专业，世界排名第二，既然我不能去一个世界排名第二的大学，那我得在专业上 “找点儿安慰”；其二，也是更重要的原因是，我期待能找到一种让自己变得更出色的方法，它可以是变得更聪明、更有口才、更有音乐天赋、更有创造力，或是仅仅提高记忆力。

但对大脑了解更多之后，我反而放下了这些执念。我次感受到学习是一件多么快乐的事情，不是为了考试得更高的分数，也不是为了在朋友圈炫耀自己的博学多才。大脑的美惊艳了我，我意识到自己的大脑真的好厉害，而我的存在本身就是一个奇迹。大脑能让我感受自己想感受的、选择自己想获得的东西，这本身就弥足珍贵。

可以说，神经科学让我客观地认识了自己，从一个客观的角度来观察自己的存在，并发现自己无论平凡还是不凡，都十分珍贵。

博士毕业后，我来到牛津大学从事神经科学研究工作。

次给大一学生上课的时候，我观察着他们，暗自将十年前的我与他们做比较：为什么十七岁的我没有机会进入牛津大学、剑桥大学这样的学校呢？和他们相比，当时的我缺少什么呢？我想我缺少的大概就是那份少年人该有的好奇心吧！

知识不应该和考试成绩画等号，它自有其独特魅力和价值。阅读也不仅是为了完成任务，它能带来游戏和美食无法带来的满足感。

我希望这本书能够给你打开一个新的世界，一种新的看待自己、与他人相处、与世界相处的方式。

赵思家

2021 年 1 月 1 日清晨

于英国伦敦

《我的大脑好厉害》是牛津大学神经科学博士后、科普作家、知乎大V赵思家写给青少年的脑科学启蒙书。作者通过孩子们感兴趣的55个日常问题，带来了一门学校的老师不教但非常重要的课——脑科学。在作者笔下，脑科学不再是高冷、复杂的，而是和每一个孩子息息相关的学问：一方面，脑科学与青少年的学习生活密不可分，比如如何效率更高地学习、更有效地休息、更科学地玩耍；另一方面，脑科学还能从科学角度解释孩子们关心的情绪、道德等问题。

全书以基础篇、五感篇、情绪篇、学习篇、健康篇和未来篇六大篇章，为读者搭建了一个科学完整的脑科学知识框架。作为科普作家，赵思家很擅长把复杂、艰深的脑科学知识转化成俏皮有趣又不失严谨的文字，帮助每个孩子都能以轻松有趣的方式认识自己厉害的大脑。书中还加入了作者多年来科研工作的思考和实践方法，设计了有助于孩子培养科学思维的栏目。

这是一本孩子自己就能看懂的脑科学书，也是值得家长和孩子共读的、培养科学思维、激发好奇心的科学启蒙读物。

赵思家

牛津大学神经科学博士后，科普作者，知乎神经科学领域大V，46万关注，擅长为充满好奇的读者提供新鲜、有趣又不失严谨的神经科学知识。2013年毕业于伦敦大学学院神经科学本科，2014年获伦敦大学学院计算机科学硕士学位，2015年攻读同校的神经科学博士，并于2018年毕业获哲学博士学位。现于牛津大学做博士后。著有科普畅销书《大脑通信员》，被《人民日报》推荐为中国好书。

推荐序  / 老师不教但你该了解的一门课

自  序 / 脑科学是怎样改变我的

指  南 / 本书使用攻略

个问题：本书的哪些内容可以跳过？

第二个问题：本书的内容是否值得信任？

第三个问题：引用的文献怎么看？

引  言 / 进入人体的火箭发射控制中心

基础篇

01 大脑究竟长什么样 ? 脑的形态、颜色和质地

02 脑细胞和身体其他部位的细胞有什么不同 ? 神经细胞

03 谁是大脑的贴身保镖 ? 胶质细胞

04 神经细胞之间是用什么 “语言” 沟通的 ? 化学突触和电突触

05 脑和大脑是一个东西吗 ? 脑的结构 

06 教科书里说的 “视觉信号左右颠倒” 对吗 ? 信号传导

07 小脑的用处小吗 ? 小脑功能础篇

本篇小结

五感篇

08 为什么说眼睛是心灵的窗口 ? 瞳孔缩放

09 为什么世界是多彩的 ? 视觉形成

10 耳朵是怎样识别声波的 ? 听觉形成

11 小孩能听到大人听不到的声音吗 ? 内耳的工作

12 为什么有些人受不了别人吧唧嘴 ? 恐音症  

13 为什么桂花和便便闻起来不一样 ? 嗅觉形成 

14 舌头的不同部位尝到的味道不同吗 ? 味觉形成

15 麻味、辣味不是味 ? 特殊的感觉 

16 为什么无糖可乐喝着不带劲儿 ? 代糖工作原理  

17 为什么吃太多会觉得困 ? 消化时的脑

18 你以为你以为的就是你以为的吗 ? 知觉偏差

本篇小结

情感篇

19 人为什么需要情绪 ? 理智与情感

20 我们为什么要不断努力 ? 多巴胺和快乐

21 如何在生活中获得更多惊喜感 ? 多巴胺和奖励

22 人为什么有时会犯懒呢 ? 多巴胺和懒惰 

23 恐惧是怎么产生的 ? 肾上腺素

24 为什么压力会让人白头呢 ? 去甲肾上腺素

25 没有恐惧我们就能变得无敌吗 ? 杏仁核

26 是谁让蝗虫实现了超进化 ? 血清素

27 爱情究竟是什么 ? 爱的神经递质

28 从科学的角度来讲，到底有没有一见钟情 ? 人际吸引

29 嫉妒之心是怎么产生的 ? 嫉妒的脑区 

30 我们为什么会区分善与 ? 共情

31 大脑里有道德中心吗 ? 道德与决策

本篇小结

学习篇

32 为什么早上老是起不来 ? 昼夜节律 

33 有没有可能在睡觉时学习 ? 睡眠与学习

34 智力到底是什么 ? 智力模型

35 智力是不是天注定的 ? 智力的影响因素

36 玩游戏真的百无一用吗 ? 注意与学习

37 听音乐做作业到底好不好 ? 音乐与学习

38 考着试，怎么脑海里就开始循环播放神曲了呢 ? 耳虫和耳鸣

39 如何能够快速地掌握一项技能 ? 从新手到专家

40 看英语电影时该不该看字幕 ? 阅读能力

41 为什么有些人运气更好 ? 成功与运气

本篇小结

健康篇

42 为什么有人不能理解别人在想什么 ? 孤独症

43 为什么有人一直没法集中注意力 ? 注意缺陷多动障碍

44 为什么有人阅读非常吃力 ? 阅读障碍

45 为什么有人怎么也开心不起来 ? 抑郁症

46 为什么有人怎么也戒不掉 ? 成瘾  

47 为什么有人身体里住了好几个 “我” ? 多重人格障碍  

48 为什么有人不能理解什么是真实什么是虚幻 ? 精神分裂症

49 为什么有人四肢僵硬且无法控制地不断颤抖 ? 帕金森病

50 为什么有人把一切都忘记了 ? 阿尔茨海默病  

51 不同颜色的丝带代表着什么 ? 丝带行动  17

本篇小结

未来篇

52 谁说了算 ? 脑与意识  

53 什么是人工智能 ? 人工智能  

54 技术奇点何时到来 ? 强人工智能

55 机器人与人的区别是什么 ? 人的本质

265

本篇小结

后 记

《我的大脑好厉害》是牛津大学神经科学博士后、科普作家、知乎大V赵思家写给青少年的脑科学启蒙书。作者通过孩子们感兴趣的55个日常问题，带来了一门学校的老师不教但非常重要的课——脑科学。在作者笔下，脑科学不再是高冷、复杂的，而是和每一个孩子息息相关的学问：一方面，脑科学与青少年的学习生活密不可分，比如如何效率更高地学习、更有效地休息、更科学地玩耍；另一方面，脑科学还能从科学角度解释孩子们关心的情绪、道德等问题。

全书以基础篇、五感篇、情绪篇、学习篇、健康篇和未来篇六大篇章，为读者搭建了一个科学完整的脑科学知识框架。作为科普作家，赵思家很擅长把复杂、艰深的脑科学知识转化成俏皮有趣又不失严谨的文字，帮助每个孩子都能以轻松有趣的方式认识自己厉害的大脑。书中还加入了作者多年来科研工作的思考和实践方法，设计了有助于孩子培养科学思维的栏目。

这是一本孩子自己就能看懂的脑科学书，也是值得家长和孩子共读的、培养科学思维、激发好奇心的科学启蒙读物。

赵思家

牛津大学神经科学博士后，科普作者，知乎神经科学领域大V，46万关注，擅长为充满好奇的读者提供新鲜、有趣又不失严谨的神经科学知识。2013年毕业于伦敦大学学院神经科学本科，2014年获伦敦大学学院计算机科学硕士学位，2015年攻读同校的神经科学博士，并于2018年毕业获哲学博士学位。现于牛津大学做博士后。著有科普畅销书《大脑通信员》，被《人民日报》推荐为中国好书。

听音乐做作业到底好不好 ?

音乐与学习

我特别喜欢自习的时候听音乐，但老师不允许做作业时听音乐，我总是被老师逮住，音乐播放器至少被没收过三次。自从读博士期间开始研究听觉和注意力，我一直都很想证明这个问题的答案是 “好，我们就是应该边听音乐边做作业”。然而，2019 年 2 月初，针对这个问题的一个新研究已经提供了有效答案。

先公布答案，答案是：不好。听任何类型的音乐，无论你喜欢不喜欢、听不听得懂歌词，甚或有没有歌词，它都会明显损害你的工作表现。相比之下，图书馆里的杂音不会有明显影响。

在这个实验中，被试被要求在听不同音乐的情况下做一些测试，看这些音乐是怎么影响测试结果的。这个实验有两个关键，一个是听什么音乐，另一个是做什么测试。让我们依次来看看这两个关键点，以及它们相对应的结果。

首先，音乐的选择。这个实验中，研究人员测试了五种情况：毫无背景声音；模拟图书馆噪声的背景声；有歌词的音乐，且歌词是被试熟悉的；有歌词的音乐，但歌词是外文的且被试从未听过；无歌词的乐器演奏音乐。结果发现，前两种的结果没有区别，但后面三个，无论是听怎样的音乐，做出来的测试成绩都不如没有音乐的好。

那为什么听图书馆噪声的背景声会比音乐效果还好呢？从声音工程角度来说，背景声虽然可能是随机、略显嘈杂的，但总体来讲是平缓的，其间没有发生特别令人关注的事件，用英文来说就是 uneventful。相比之下，音乐，即使是比较舒缓的音乐，也会包含很多引人注意的地方，无论是某个音还是某段曲调，用英文来讲就是太 eventful 了。换言之，除了图书馆噪声，其他的平缓的环境性声音（ambient sound）都应该对工作没有明显影响，譬如下雨的声音、树林里鸟儿叽喳的声音。当然，这些声音不能太响，吵得让人无法忽视肯定比音乐还影响学习。

有些令人意外的是，无论在被试非常喜欢这首歌、明显情绪被带动起来的状态下，或者被试平时也在学习工作时听这首歌的情况下，被试的测试成绩都明显受到了负面影响，而且效果差不多。

其次，做什么测试。这个研究选择测试被试的 “创造性表现”，也就是他们的 “创造力”（creativity）。写作文、画画、做数学题其实都需要创造力，特别需要灵光一闪的那个瞬间。在心理学上，创造力测试多以发散性思维为指标，一般分为语言和绘图两种。在这个研究中，他们用的是语言式的创造力测试，叫作 “远距离联想测试”（compound remote associate tasks，缩写 CRAT）。实验是在英国做的，我从中文版中取两个例子。

1.线索字为 “睛” “泪” “眨”，目标字为 “眼”。（这个题目的目标字为单音字。）

2.线索字为 “窝” “隐” “宝”，目标字为 “藏”。（这个题目的目标字为多音字。）

这个实验主要探索的是听音乐对创造力的影响，但如果仔细思考这个实验使用的任务本身，其实代表的是语言记忆、顿悟、问题解决这三大能力。语言记忆能力影响你的语文、英语成绩，顿悟能力影响你的数学成绩，而问题解决能力影响所有科目。所以，只要这个测试针对的是创造力，就和日常学习工作没关系了。

但话又说回来，为什么艺术家在创作时有时会播放音乐呢，而且往往是情绪高昂、很难被忽视的音乐。这是不是和这个研究的结论相反呢？也不是。因为艺术创作中往往需要大量的情绪输入，而音乐能够很好地带动情绪。所以“艺术创造时听音乐会更带劲儿”并不是“听音乐会降低人的创造性表现”这个研究结果的反例。当然，这是一种解释，说不定这个研究结果在未来会被推翻。上面的所有讨论都以 “这个研究结果是真的且有普适性”为前提。

总体来讲，这个研究设计得比较完善，确实回答了一个长期以来大家感兴趣的问题。就此来看，无论你喜不喜欢、熟不熟悉，听音乐对创造性工作或者包含问题解决能力的工作都可能有负面影响。

当然，我也明白，有时候写作业时听歌，根本就不是为了提高效率，而是为了把写作业变成开心的事儿。

脑科学虽然重要，既深刻又有用，但就是难以科普，难以讲清楚。你手上拿的这本书可能会给你一个不同的体验。赵思家博士目前在牛津大学做博士后，科学训练扎实而充满对科研的热情。更重要的是，她能把脑科学讲得有趣而且生动。我们就从这本书开始来认识我们厉害的大脑吧！

——魏坤琳 北京大学心理与认知科学学院教授

这是一本引人入胜的脑科学启蒙读物，面向充满了好奇心的少年。作者用类似“十万个为什么”的问答方式，将神秘大脑的工作原理以浅显的文字、生动的例子和连环画式的图解，层层展现在读者眼前。书中涵盖了我们的感知和认知功能、情绪和情感体验、认知和心理障碍、大脑与人工智能等丰富而有趣的话题。精心构思的内容和别具一格的呈现方式不仅可以激发孩子们的求知欲，而且还可以培养他们基于实证的科学观念和逻辑推理能力。

                    ——李武　北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室主任

该书在保证科学性的前提下，以尽量科普的语言介绍了脑科学，既诠释了人类日常行为背后的科学原理，也纠正了一些生活中的错误观点和认识，使读者了解了大脑的组成和神经系统的工作机理，是一本很好的神经科学启蒙读物。

——袁中果 中国人民大学附属中学信息技术教研组长、中国人工智能学会中小学工作委员会秘书长

难得可贵的认知神经科学科普佳作！能把复杂、艰深的脑科学知识转化成俏皮有趣又不失严谨的类比，一直是赵思家的强项。在这本写给青少年的科普书中，她更是用新鲜的笔触，勾勒出了一个复杂的大脑世界。面向青少年的科普书籍中，脑科学一直是个非常有挑战的领域，本书很好地契合了少年人的好奇和科学家的研究成果，以至于我在阅读时分外嫉妒，为什么我在上大学学习认知神经科学前，没有机会读到这本书。

——叶壮 儿童心理学专家、知乎大V