在生命的最初兩年裡，人類腦部的變化超過一生中其他任何時間，意識反應、人格特徵、氣質性情、個體能力等，都開始逐漸顯現出來，而這些最初開始發展的訊號卻會逐漸消失。這一時期也是最難探索的，因為嬰兒不會說話，聽不懂指令，還常常粗暴地打斷實驗，人類神經科學中的諸多標準工具都派不上用場。怎樣才能知道他們在想什麼？英國倫敦大學伯克貝克嬰兒實驗室正在進行一些複雜的實驗，以探索人類早期的心智是如何發展的。

早期嬰兒理論：從“一張白紙”到“有所偏好”

自上世紀中葉以來，科學家一直想對嬰兒做實際研究，瑞士心理學家吉恩·皮亞蓋特是最早的實踐人員之一。他對嬰兒做了詳細觀察，揭示了嬰兒是如何理解這個世界的——他的實驗包括了把某個物體藏起來讓嬰兒尋找。他們的研究結論是，在8個月之前，嬰兒不能理解不在其視野範圍內事物的概念。皮亞蓋特提出的嬰兒理論認為，嬰兒剛出生時基本是一張白紙，但卻擁有某種裝置，促動他們去探索這個世界，吸收消化所得的知識。

上世紀60年代初，嬰兒神經科學有了巨大發展。美國發育心理學家羅伯特·範茨開始檢測嬰兒看某個物體的時間，以此作為他們對某事物感興趣的衡量指標。據範茨報告，在一個例子中，兩個月大的嬰兒看一張臉畫像的時間是看一個圓的兩倍。研究人員透過“目光實驗”得出結論，嬰兒遠遠不是一張白紙，他們天生就有著對數字和人臉的評審能力，還能識別出是否是自己的媽媽在講話。這項研究還提出了一個已被廣為接受的建議：讓未出世的寶寶聽媽媽講話以促進其發育。

2005年，伯克貝克嬰兒實驗室主管馬克·約翰遜和同事把“觀看時間”和腦活動檢測儀結合起來，研究皮亞蓋特做過的實驗——9個月以下的嬰兒無法理解一個從眼前消失的物體還存在（物體的永續性）。當大人看到一個物體消失了，他們的右顳葉皮層一種特殊的神經波動會增加。約翰遜和同事一起證明了6個月大的嬰兒腦部也會顯出類似模式，而當物體被破壞後，就不再有這種模式——這表明他們能在心裡記住被藏起來的物體。

類似這樣的研究讓約翰遜相信，嬰兒並非生來如一張白紙，他們只是沒有像成人那樣的對事物（如數字）的概念。他認為，新生兒對外界事物有著基本的注意偏好，如臉部、聲音，這些偏好在腦發育時對腦部有塑造作用。根據約翰遜的觀察，嬰兒更喜歡直接的目光接觸，這讓他們成為社會關係中的焦點，反過來也讓他們能學習語言及其他社交訊號，如面部表情等。

先進嬰兒實驗室：研究早期腦發育

美國哈佛大學心理學家傑羅姆·卡甘說：“人們在做許多研究，想證明嬰兒能理解大人的意圖，理解因果關聯和數量等，99%的這類實驗只能檢測到嬰兒看一些物體的時間是不同的。”

伯克貝克嬰兒實驗室應用了許多新技術，走在了全世界嬰兒實驗室的前列。如嬰兒近紅外光譜儀（NIRS），能透過各種顏色檢測嬰兒的腦活動，不同顏色代表血液中的氧氣含量不同。NIRS讓科學家能看到嬰兒的哪些腦區變得更活躍，更積極地響應外部事件。但NIRS技術也不完美，它不能檢測重要的內部腦區，如海馬體或杏仁核的情況。為了檢查這些更深層的腦區，還需要更多技術，如功能磁共振成像（fMRI）。fMRI技術能深入成人腦部，但卻對運動極為敏感，所以只能在嬰兒安靜或睡覺時才能做掃描，這一點極大制約了它的應用。還有肌電圖（EMG）技術能反映嬰兒面部肌肉的電活動，只要眼眉區域活躍，就會在肌電圖上顯示出來，即使面部肌肉看起來並沒有動。

實驗室的孩子年齡從18個月到三四歲，透過無線腦電圖描記（EEG）、近紅外光譜分析和眼動跟蹤技術，在他們四處走動、玩耍、與其他孩子互動時監視著他們，旨在理解腦部在兒童時期是怎樣發育的，這一時期孩子開始區別自我與他人，發展出複雜的語言，並開始形成最初的長期記憶。

模擬實驗是實驗室混合方法中的一個例子。伯克貝克嬰兒實驗室的卡琳娜·德克拉克說：“在成人之間，模仿有著重要的社交功能，甚至被認為是把人和人聯絡在一起的‘社交膠水’。”但模仿是怎樣以及從何時開始發展的，人們對其還知之甚少。有人認為，嬰兒天生就有模仿能力，因為有觀察顯示，當大人伸出舌頭時，新生兒也會伸出舌頭。但人們並不清楚他真的是在模仿，還是他在興奮時自己伸出舌頭。實驗室2009年的一項研究顯示，5個月大嬰兒在與大人玩躲貓貓遊戲時，其腦部已能顯出類似成人的活動模式。這能在一定程度上回答模仿是否天生的問題。

研究腦發育問題：控制自閉症和多動症

英國約4%的人受自閉症和多動症的影響。在過去20年裡，人們對自閉症和多動症的認識越來越多，這兩種症狀也是嬰兒實驗室的研究焦點。自閉症在3歲以前通常很難診斷出來。研究人員希望，早期腦部差異能提供更多關於自閉症的資訊或標誌。

“觀看時間”是一個重要指標。伯克貝克團隊在2014年對104個嬰兒進行了調查研究，發現自閉症高風險的嬰兒第一次看一張臉時，他們觀看的時間總體上比“神經正常”嬰兒看任何物體時都要少——那些繼續發展成了自閉症的嬰兒的觀看時間最少。去年初，他們還發表了一項獨立的眼球跟蹤實驗，顯示那些會發展成自閉症的孩子在9個月時，他們在看螢幕上的一群字母時，更可能去看與眾不同的那個。

研究人員還不清楚為何會這樣，但一個合理的假設是，這些嬰兒更注意他們所看的東西的細節，負責這項研究的泰奧德拉·格里伽說，對那些會發展成自閉症的孩子來說，讓他們對自己看到的東西做個一般性結論更加困難。

他們的一項臨床實驗表明，早期干預有一定效果。治療專家讓孩子的父母看影片，影片中是他們如何與孩子們互動的，以幫父母們理解嬰兒是如何努力地想要與大人溝通，大人該如何應對。他們也找到了一些線索，能幫助提高嬰兒的參與性、注意力和社交行為，這些實驗都與對照組做了對比。但團隊也承認，許多結果的可信度並不令人滿意，現在就斷言干預療法能否產生長期效果，還為時過早。

約翰遜希望，透過實驗室的這些探索，最終能找到切實可行的方法，設計出能增進認知能力，提高注意力，增強記憶的方法。

心智是指人們心理和智慧的表現。表現是人的外在形式。

心智是先天的，是一個人潛意識和潛能力的總和。潛意識是人們人們末能覺知的意識，大家對此多少都有些知識，而人體內還有一種人們不能覺知的能力，我稱之為潛能力，很多人可能就比較陌生了。

潛能力我把它分為三個層次:

第一個層次為人固化了的能力。象心臟的跳動，鼻子的呼吸，已從意識中獨立出來且固化了，它是人類生存必需，有固定的模式，只能在小範圍內調式。

第二層次為人在外界資訊刺激下的應激能力。這種能力屬於本能反應，人類事後透過反省能覺知到，但人類往往忽略它，不會尋根追底地追問其產生的緣由。我們走路，能避開障礙物，便是潛意識不斷地根據路況分析比對校正後，指引我們的腳邁步。我們看到某個人，是否認識，也是潛意識分析比對的結果。

人類透過長時間的進化，大腦己具備資訊的分類能力。外界資訊與體內記憶儲存的資訊比對分析的結果，形成人的覺知，進而指導人的行為。

第三層次是人對體內記憶儲存的資訊，能重新進行整理分析歸納，這就是人的聯想能力，人的想象力能力。

人的心智是內因，外界資訊是外因，內因與外因相互作用的結果，便變成了人心理與智慧的外在表現。

人腦是四進位制。大腦有十六種運算邏輯閘，利用神經元傳導高低電平，電平利用神經的電阻特性實行觸發與截止，神經末稍的現搭與配搭實現常閉和常開功能

人的大腦皮層最為發達，是思維的器官，主導機體內一切活動過程，並調節機體與周圍環境的平衡，所以大腦皮層是高階神經活動的物質基礎。

一、大腦的執行

人類大腦的執行，其實都是宇宙中的某一特定的角色，也就是按角色扮演和設計。大腦只是對一些事物的發生會產生然的反應，這種自然的反應是被稱作是一些事物的開關鍵，大腦將一些事物按下了開啟鍵，那麼腦子就會選擇去自動的接受這些事物的一些訊息。這種自然反應，經過科學家們的觀察發現是與宇宙中的“網路資訊共振”相互對應，從而大腦會執行產生各種智慧的想法。大腦的執行是由神經系統所負責的，這神經系統等級越高那麼，“網路資訊共振”相對應也就會越高。最後得到的結果就是腦子產生的智慧越來越多。有句俗話說：腦子越用越靈活。也就是這個意思。

二、大腦的思考的主力是神經系統

大腦的中樞神經系統的最高階部分，也是腦的主要部分。分為左右兩個大腦半球，二者由神經纖維構成的腺胝體相連。被覆在大腦半球表面的灰質叫大腦皮層，其中含有許多錐體形神經細胞和其它各型的神經細胞及神經纖維。皮質的深面是髓質，髓質內含有神經纖維束與核團。在髓質中，大腦內的室腔是側腦室，內含透明的腦脊液。埋在髓質中的灰質核團是基底神經節。大腦半球的表面有許多深淺不同的溝裂（凸處為回，凹處為溝）。其中主要的有中央溝、大腦外側裂、頂枕裂。人的大腦半球高度發展。成人的大腦皮質表面積約為1/4平方米，約含有140億個神經元胞體，它們之間有廣泛複雜的聯絡，是高階神經活動的中樞。大腦皮層透過髓質的內囊與下級中樞相聯絡。腦的外部包有結締組織的被膜、腦脊液充滿於腦的腔、室、管內，有保護和營養作用。腦的血液供應從椎動脈和頸內動脈獲得。

人的大腦有100多億個神經細胞，每天能記錄生活中大約8600萬條資訊。

科學之聲，為科學發聲:人類大腦的基本執行流程

人類是宇宙間所有生物中的高階生物體，有著高於或區別其他生物的超強大腦，大腦位於人體上方頂端的人頭，人頭內部的大腦，是由神經元而連線的大腦腦液的大腦整體，擔負著大腦高階智慧思維功能和執行。

人類大腦的高階智慧思維執行，有著天然科學合理的結構和條件；大腦、眼睛、耳孔、鼻孔、口舌、人體行為，常稱為“五官"器官，也是‘大腦`高階智慧思維的原理。

大腦

大腦是指令人類活動的核心，也是人類認知的司令部，擔負著人的生老病死的認知功能，也有著超強大的思維、記憶功能，記錄歷史的是大腦。

眼睛

眼睛是服從大腦的指令而活動，有著空間觀察和發現功能，是認識宇宙，瞭解世界的圖文視窗，也有搜尋影象功能，以影象的形式認識宇宙和世界，最先發現自然界美好的是眼睛。

耳孔

耳孔是服從人類大腦的指令而活動，是音訊聲響搜尋蒐集的高階智慧思維器官，擔負著搜尋蒐集音訊聲響的重要功能，識別音訊質量強弱大小的是耳孔。

鼻孔

鼻孔是服從人類大腦的指令而活動，不只是為人體提供充足的氧氣，還是人類人體秀覺味覺的重要器官，擔負著搜尋蒐集味覺質量好壞強弱大小的功能，最先發現搜尋蒐集味覺質量好壞的是鼻孔。

口舌

口舌是服從人類大腦的指令而活動，不只是為人類生命提供充足的食物，還是語言文字互動交流的重要器官，擔負著語言文字人與人互動交流的功能，發出搜尋蒐集語言文字資訊的語音資訊的是口舌。

人體行為

人體行為是服從人類大腦的指令而活動，人體和手足不只是為人體運動行走，還是人體生產勞動的重要器官，擔負著人體運動和生產勞動的重要功能，一件物體的精美的是人類人體行為。

人類大腦的活動的基本規律是:一、想的(思維)，二、說的(語言文字)，三、做的(行為)。

人類大腦的高階智慧思維活動，是在人類大腦自然的高階智慧思維領導下的眼睛、耳孔`鼻孔、口舌、人體行為活動中執行，執行形式有兩種:一、是自然機械性的動機搜尋蒐集所需要的資訊反應。

二、是人類的思維動機而搜尋蒐集所需要互動交流資訊的反應。

人類大腦的高階智慧思維功能，是還具有創新創造思維執行功能，學習執行功能，人類大腦高階智慧思維功能的過程，是創新創造的思維習慣過程。

學習、認識、人類大腦的高階智慧思維功能，規範自我行為，也是未來科技研究探索創新人工智慧晶片，有了基礎性“標本"，提高人工智慧晶片向人腦學習、研究、探索創新，人工智慧機器人向人體看起，學習認識人類大腦高階智慧思維活動執行，具有科技的戰略意義。

“我們創造的世界是我們思想的產物；不改變思想就無法改變。” - 愛因斯坦

思考是人類所展示的最重要的智力活動。人類所有的成就和進步都來自思考的結果。文明、知識、科學技術源於思考過程。思想和活動是密不可分的。人通常在進行活動之前先在腦海中設想出自己的行動，然後付諸實施。

大腦的構成

大腦思考功能的主要構建單元是各種腦細胞當中的一種：神經元。大腦中的化學過程透過神經元發出資訊，這些資訊與思維一起決定了心理過程。稱為神經膠質細胞的另一類腦細胞則存在於大腦神經元之間。神經膠質細胞在思想產生過程中也舉足輕重，因為它參與神經元與激素髮生化學反應。運動神經元在我們的肌肉中發揮作用，感覺神經元則負責形成我們的五種感覺。

上圖：各種型別的腦細胞。並非所有腦細胞都是神經元。

神經元是神經系統中負責傳遞電脈衝資訊的細胞。神經元的工作原理是將電荷從一個神經元傳遞到別的神經元。因此，所有資訊都以電脈衝的方式傳輸，這就是為什麼計算機科學已成為神經科學研究中重要工具的原因。為了更好地瞭解神經元的工作原理，首先必須瞭解神經元的構成。

神經元的構成

首先，因為神經元是細胞，所以它具有細胞核。這是神經元的中心，也是細胞的管理中心。沒有它，細胞會死掉。從理論上講，細胞核是神經元的大腦。

在神經元的一端是樹突。樹突是神經元的接收電脈衝的部分。它是神經元邊緣生產出來的樹枝裝結構，並且與其他神經元接觸，以傳輸資訊。一個神經元有非常多的樹突。在神經元的另一端是所謂的軸突。軸突是神經元上的傳送端，延伸很長。來自神經元的所有資訊都透過軸突及其末端的突觸向遠端傳遞。神經元通常只有一個或者兩個樹突，最長的樹突可長達一米以上（腳趾的神經）。

上圖：神經元的結構。

基本上，所有資訊都透過樹突傳入神經元，流經神經元，然後離開，透過軸突到達下一個神經元。

神經元如何工作

神經元透過傳遞電訊號來工作。從軸突開始，神經元透過軸突發送電脈衝訊號。實際上神經元並不接觸，它們只是彼此非常靠近。一個神經元的軸突和另一個神經元的樹突之間的空間稱為突觸。當神經元傳遞資訊時，突觸利用化學分子將訊號從一個神經元“轉移”到另一個神經元。此過程稱為突觸傳遞。

上圖：突觸的化學訊號轉移原理。

一旦發生突觸傳遞，資訊就透過樹突進入神經元。當電訊號成功從第一個神經元傳遞到第二個神經元，之後，訊號會移動到軸突，並透過軸突的突觸到達下一個神經元的樹突。換句話說，神經元是作為電訊號的中繼站而工作的。或者，它可以被視為某種軌道或者導線。訊號沿著該軌道或導向單向移動。

形成智慧和使我們思考的並不是簡單的傳導，而是成千上萬甚至上億的神經元相互之間複雜的連線網路。

神經元之間的連線形成了某種邏輯電路，並且神經元會因為電刺激而改變連結方式，增強某些方向的連線，從而形成了強化和記憶。

複雜的神經網路最終構成了我們的感官輸入，思維處理以及學習迴路——這是我們思考和智力的微觀基礎。

感官

大腦是神經系統的中心，就像計算機中的微處理器一樣。脊髓和神經是連線，就像計算機中的門和導線一樣。神經在神經系統的不同區域之間以及在神經系統與其他組織和器官之間傳遞電化學訊號。神經分為四類：

顱神經將您的感覺器官（眼睛，耳朵，鼻子，嘴巴）連線到大腦中樞神經連線大腦和脊髓內的區域周圍神經將脊髓與四肢相連自主神經的腦和脊髓連線與您的器官（心臟，胃，腸，血容器等）

所有這些連線大腦的神經為大腦提供了感官，也就是資訊輸入。

上圖：人類的感官。

人體的五種感官是視覺、味覺、嗅覺、觸覺和聽覺（此外還有體感、重力、疼痛等內部感官）。感官將資訊帶回到大腦的各個層面，並導致思想和情緒的產生。

情緒產生諸如哭泣、笑聲和悲傷之類的動作來響應感官資訊，並同時對人類的思維產生影響。

思維

思維彙集不同腦區處理過的資訊結果，形成了某種認知甚至更高層級的認識。認知是指思考的過程。透過功能性MRI，研究者可以準確確定大腦中思維過程發生的位置。正電子發射拓撲掃描還可以記錄一系列思考過程中大腦的影象。未來有望利用這些新技術獲得對思維過程的新見解。

上圖：核磁共振下的人腦區域啟用。

推理

推理意味著將感官感知到的事實和證據透過思考過程的處理得出結論。改變思想組織列出了20種推理型別。最常見的型別包括歸納推理和演繹推理。歸納推理是指從細節開始並將概念擴充套件到涵蓋一系列觀察的過程。演繹推理意味著從一般規則開始，然後轉移到特定專案。

上圖：推理過程。

學習

學習是透過反覆試驗、結合經驗、抽象思想和演繹來學習。智慧源於所學的聯絡數量。大腦將輸入的資料與大腦中儲存的資訊整合在一起。

上圖：人腦的複雜學習體系。

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