《大脑地图》 田牧歌解读
《大脑地图》| 田牧歌解读
你好，欢迎每天听本书，今天为你解读的书是《大脑地图》。
如果仔细端详一个人类大脑，你会发现它略呈球状，表面有很多往下凹的沟，沟之间有隆起的回，看起来很像一颗皱巴巴的核桃。虽然外表看起来没什么美感，但大脑在其中隐藏了一幅幅精巧的地图，正是在这些地图的指引下，我们才能看到眼前的景象，听到耳边的话语，才能用手去触摸物体，用思维去想象未来。
大脑其实是一本丰富的地图册。这不是什么浪漫的比喻，而是客观存在的生理结构，每一张所谓的地图都对应着大脑中的特定区域，承担着帮助我们处理信息、认知世界的职能。和常见的地理地图不同，大脑地图并非由点和线构成，它的基本组成单位是神经元。在大脑中，彼此相邻的神经元往往相互连接且功能相近，如果把这些功能区域进行可视化，我们就能清楚地看到大脑地图在我们脑袋里的分布。
说了这么多，那到底什么是大脑地图呢？从定义上讲，地图是对其他事物的空间表达，所以大脑地图自然就是对大脑中其他事物的空间表达。这里的其他事物，既包括视觉、听觉、触觉这些感官，也包括运动、意图、抽象思维等能力。可以说，大脑地图就是对承担不同功能的不同大脑区域的形象化表达，比如大脑后部的某个区域，承担着处理视觉信息的职责，所以我们称之为视觉地图。
这种表述既方便理解又生动形象，对我们理解大脑功能来说很有帮助。大脑地图属于神经科学范畴，本书作者丽贝卡·施瓦茨洛泽正是这一领域的专业学者，她是美国圣路易斯华盛顿大学的神经科学家，拥有麻省理工学院神经科学的博士学位，还曾担任学术期刊《认知科学趋势》的主编，大脑地图正是她的研究方向之一。
施瓦茨洛泽在本书中向我们展示，大脑地图是进化的必然选择，它的存在能让我们以较低的代价，获得高效处理外界信息的能力。大脑地图的形成既受基因调控，又受环境影响，人的生活经验，尤其是早期生活经验会在极大程度上塑造大脑地图的布局，从而在一生中深刻影响我们每个人的认知能力。
本书的副标题是一个问句：我们为何会以现在的方式记忆、想象、学习、思考与行动？答案其实很明确，那就是大脑地图决定了这一切。
大脑地图既然这么重要，那接下来我就通过两个部分带你详细认识它。第一部分让我们通过几个例子去讨论一下大脑地图有什么用途，以及对我们有什么意义；第二部分再通过介绍大脑地图的发育过程，一起聊聊该如何让大脑地图更好地为我们服务。
我们先通过几个例子，聊聊大脑地图有什么用途，以及对我们的意义。
人们对大脑地图的认识，其实起源于一场战争中的意外。1904年，为了争夺领土和海上霸权，日本和俄国之间爆发了惨烈的日俄战争。在这场战争中，俄国军人用上了新式的莫辛纳甘91式步枪，这种步枪射速快、射程远，它射出的子弹在击中人的头部时，往往会直接穿过大脑和颅骨，留下边缘整齐的弹孔，但让人没想到的是，这并没有对大脑内部组织造成太多伤害，很多日本士兵在头部中枪后都活了下来，这意外地提高了头部中枪士兵的生存率。
但奇怪的是，不少后脑勺中枪的士兵发现，自己虽然眼睛没受伤，但视觉却出现了问题。他们的视线里会出现一个空洞般的盲点，这个盲点的大小和位置因人而异，还会跟随视线而移动。年轻的眼科医生井上达二敏锐地意识到，这个现象中很可能隐藏着大脑与视觉之间的秘密。
其实在19世纪末，也就是日俄战争前不久，科学界就已经发现，大脑处理视觉信息的部分靠近脑后，但因为缺乏足够的研究样本，一直没人找到其确切位置。井上是幸运的，日俄战争的伤员给他提供了足够多的观察对象，在检查每一个士兵的盲点及其头部弹孔位置后，他通过论文详细阐述了自己的发现，他指出，人脑内存在一张视觉地图。
这张地图分为两半，对称分布在左右脑的最后方，而且和对应的视野相比，视觉地图是上下左右颠倒的，右视野反映在左脑，左视野反映在右脑，下半部分视野对应视觉地图的上方，上半部分视野对应视觉地图的下方。
更重要的是，这个视觉地图还严重失真，对应中心视野的部分所占比例格外大，就像在中心视野区域放了个放大镜一样。比如你站在名画《蒙娜丽莎》跟前，凝视着女人的微笑，这时蒙娜丽莎的脸就会占据你视觉地图的绝大部分面积，周围视野所占面积则很小。光凭想象你就能感觉出来，这种失真的地图很奇怪，可它为什么非得构造得这么失真呢？
原因和大脑地图的用途密切相关，简单来说就是大脑在综合各方资源做最重要的事。
大脑有点儿像芯片，芯片里晶体管的数量越多，芯片性能就越强，同理，大脑里神经元的数量越多就越聪明。牛和黑猩猩的大脑体积差不多，但黑猩猩大脑的神经元更密集，神经元总数更多，所以黑猩猩要比牛聪明得多。多长点神经元当然很好，这些多出来的神经元能让生物做出更复杂、更准确的动作，还能支持导航、记忆、自我控制、计划、推理等其他能力，每一种都对生物生存很有好处。
那这是不是意味着，神经元就越多越好呢？要是这么想，那就把问题简单化了，因为多长神经元也要付出很大的代价。神经元是能量消耗大户，它发出的每一次脉冲，都必须泵入和泵出特定的分子，这些微型泵昼夜不息，能耗很大。大脑只占人体体重的2%，却消耗了摄入能量的22%，它对我们身体带来的能量负担可见一斑。另外，神经元也很占用空间，单个神经元需要直接与大脑中其他数百个神经元相互连接，才能充分发挥功能，连接的结构是树突和轴突，都会占用体积。可以想象，如果大脑中神经元的数量太多，我们的脑袋显然就会盛不下。
神经元既耗能又占地方，所以并不是越多越好，动物们必须结合自身实际量力而行。而且为了节约树突和轴突所占用的空间，大脑中互相连接、承担相似功能的神经元一般会紧挨在一起，比如负责视觉的神经元相互靠近，负责中心视觉的神经元相互靠得更近，负责中心视觉中某一个点的神经元相互贴着彼此。不难想象，当每个视觉点对应的神经元都彼此靠近时，大脑中就会投射出视觉地图的轮廓。
视觉地图的框架被构建出来了，但这还不足以让视觉地图完全发挥作用。为了进一步提高效率，大脑地图还得进行失真处理。不知道你有没有注意过，在全部视野里，其实只有中心视野是清晰的，周围视野则相对模糊，比如你很难用余光看清书上的文字。这个现象其实正好对应我们眼球的视网膜构造，视网膜的中央区域名为中央凹，这里的光感受器比其他地方密集得多，大脑就得拿出更多神经元来处理中央凹的视觉信号。所以视觉地图在基本轮廓之上，还得进一步失真，才能满足处理视觉信息的需要。
这时候可能有朋友问了，那为什么我们不能让整个视野都变得清楚呢？其实不是不想，而是不能，因为要想让外围视野也像中心视野那样清楚，视觉地图所占面积就得增大13倍，我们的大脑寸土寸金，每个区域都有自己的职能，它显然没有那么多面积可供挥霍。所以大脑选择了折中方案，全力保全中心视野，相对忽视周围视野，通过眼睛的快速移动和不停扫视，确保我们能及时看到有用信息。
通过介绍视觉地图，你应该发现了，大脑地图本质上是大脑综合资源做最重要的事，对现有资源进行合理布局和分配的产物。它的用途是让我们用有限的大脑资源，尽可能多、尽可能好地处理外部信息，从而应对生存挑战。
多说一句，即便有了大脑地图，我们还是无法随时应对这个繁忙的世界，大脑地图必须搭配“注意力”的使用，才能真正完成自己的使命。比如你正在专心听“每天听本书”栏目，这时你可能就会忽略眼前走过的人，或者鞋子给你双脚带来的触觉。当你听到这句话，把注意力转移到鞋子的触觉时，耳边的音频没有变化，双脚的触感依然相同，但注意力的改变让你大脑中两张地图的感知产生了重大变化。注意力同样是大脑资源与效率妥协的产物，虽然无法兼顾完美，但不可否认的是，这种妥协已经被进化证明是有效的。
我们刚才一直在以视觉地图为例，其实大脑中的其他地图还有很多。比如大脑皮质中从耳后延伸到头顶的一个细长区域，被称为初级体感皮质，这里的神经元组成了大脑的触觉地图。触觉地图的不同位置依次对应着身体不同部位的触觉，从口腔、舌头、嘴唇，到脸、大拇指、手指、手掌、手臂，再到躯干、骨盆、腿和脚。这些部位的触觉传感器一旦接收到信号，就会把信号传送到触觉地图中的对应区域，触觉地图负责处理这些信号，然后我们才会感受到触觉。
和视觉地图类似，身体的某个部位，对应的触觉地图面积越大，这里的触觉就越敏感。比如手指对应的触觉地图面积很大，所以手指触觉就很敏感，而躯干对应的面积比较小，触觉自然也就迟钝一些。手指和躯干自身的表面积，和它们对应触觉地图的面积不成比例，可见，触觉地图也是严重失真的。
对其他动物来说，根据自身需求对大脑地图进行选择性失真，同样是常规操作。比如老鼠的胡须占据了其整张触觉地图1/4以上的面积，猪的鼻子占据了自身触觉地图一半以上的面积。越有用的部位，对应触觉地图的面积就越大，这部分的失真就越严重。其实不管是什么动物，这种大脑地图的失真逻辑都是一样的。
有些工作单张大脑地图就能完成，另一些工作则需要多张大脑地图之间相互配合。比如我们可以学习数学，可以进行数学计算，这就是因为我们灵活地挪用了多张地图。人的大脑顶叶中有几张简单的数字地图，这些数字地图能让我们理解一些比较小的数字，比如6以内的整数。但在理解更大的数字时，现有的数字地图就不够用了，那怎么办呢？
大脑解决这一问题的方式堪称精彩，其中一种方式是让数字与空间建立起联系。比如空间的左边代表着小数，右边代表着大数，在比较两个数字的大小时，我们会下意识地对数字进行空间排列，谁在左边谁就更小。
当然，这只是对数学思维大幅简化的描述，但它足以体现出大脑的灵活性。大脑能够按需挪用多张地图，利用少数几种能力灵活组合出无数种复杂能力，这样就能在不增大颅骨大小的情况下，无限扩大思想疆域。大脑地图对我们的意义在此得到了极大延伸，它不仅赋予了我们基础的思维工具，还让我们能灵活组装这些工具，智慧的种子正是在大脑地图这方沃土上萌发的。
说完了大脑地图的用途和意义，接下来我们再通过介绍它的发育过程，谈谈该如何让大脑地图更好地为我们服务。
大脑由上千亿个细胞组成，在这个无比复杂的器官中雕琢一张张地图，往复杂了说是项超级工程。但往简单了说，大脑地图的发育其实也就两步，第一步是根据基因搭建框架，第二步是参考环境重新布局。
我们先来说第一步，基因是如何搭建大脑地图框架的。大脑地图的发育从胚胎早期就已经开始，在多种化学物质的指引下，新生的神经细胞陆续迁移到指定位置，为成人后的大脑区域奠定了基本蓝图，规定了各个大脑地图的相对大小和位置。
还是以视觉地图为例，眼球视网膜里的神经细胞一旦入住新家，就会立刻长出长长的轴突，这些轴突不断摸索前进，在此期间，大脑分泌的化学物质会告诉轴突该往哪里生长，并让轴突从原始眼睛的位置跋涉到大脑中一个名为丘脑的区域，并在这里与丘脑的神经元精准对接。随后丘脑中负责处理视觉信息的神经元又会长出轴突，向初级视觉皮质移动，并与那里的神经元建立连接。
通过这种模式，初级视觉皮质中就可以构建起视觉地图的框架。但光有框架还不行，构成视觉地图的神经元需要相互配合才能真正发挥作用。所以身体接下来会训练“视网膜—丘脑—初级视觉皮质”之间连接的协调性，就像足球队员间相互磨合一样，发育中的视网膜细胞会自发地产生神经活动波，先后在丘脑神经元和初级视觉皮质神经元间传递，通过这种训练来提升它们的协调程度。
听觉地图的发育方式也差不多。听觉地图的职责是把从耳朵传来的声音信号，转换成我们听到的具体声音。为了让听觉地图里的神经元正常发挥作用，在听觉地图的框架初步搭建好之后，胎儿耳蜗内的一个特定结构也会自发产生神经活动波，然后再把活动波发送给丘脑和听觉地图，从而训练这里的神经元。
相比之下，触觉地图的发育更有趣。因为胎儿泡在羊水中，身体表面皮肤光滑，触觉感受器很难凭借触觉形成协调的神经活动波，所以脊髓会主动刺激四肢，让胎儿的四肢快速胡乱地抽动，带动胎儿身体碰撞羊膜囊和子宫壁，从而激活触觉感受器。这些感受器发出的波同样会先传到丘脑，再传到初级触觉皮质，完善发育中的触觉地图。母亲在怀孕期间会感受到胎儿经常踢自己，其实这就意味着小家伙们正在形成自己的触觉地图。
在大脑中，触觉地图紧邻运动地图，运动地图的作用是控制身体的姿势，和触觉地图的关系密切。胎儿触觉感受器传来的神经活动波，在经过触觉地图后，还会被进一步传递到运动地图中，顺便训练一波运动地图的协调性，可谓一举两得。
到了妊娠晚期，大脑的主要连接就都创建成功了。虽然胎儿还没能见到这个世界，但已经拥有了大脑地图的基本框架。接下来就是大脑地图形成的第二步，参考环境重新布局。
胎儿出生后，大脑地图离定型还差得远。在生命早期，大脑地图很容易受到环境因素的影响，新生儿在出生后会不断收集外界信息，然后根据接收到的信号来调整成长路径。有研究发现，通过加强新生儿对特定领域的学习，大脑地图就能调整资源投入，让对应大脑地图的神经元生长出更多连接，从宏观上看，这些大脑地图所在区域就会变厚。
这一现象已经被实验证明过多次，比如只要每天给住院的早产儿播放3小时母亲的心跳声，或者在子宫里能听到的外界声音，婴儿的听觉皮质就会逐渐变厚。如果经常挠婴儿的脚趾，婴儿触觉地图中脚趾所对应的区域也会变厚。
不过，这种调整主要发生在人的生命早期，随着年龄变大，调整程度会变得越来越小。比如有些婴儿患有先天性白内障，出生后视网膜细胞无法接收到外界视觉信号的刺激，这就会对视觉地图的发育过程造成严重破坏。如果婴儿的白内障在出生几周内被切除，之后恢复正常视力的概率就很大，此时大脑地图还有高度的调整灵活性，之后每延迟一周，孩子恢复正常视力的概率就会下降一点儿。如果迟迟没有视觉信号的刺激，视觉地图的功能最终就会彻底退化。
可这是为什么呢，难道大脑就不能一直保留这些功能吗？其实，这是大脑一种适应性策略，能确保大脑没有任何部分被浪费掉。比方说，有些先天失明的孩子，他们的视力无法通过手术矫正，注定生活在黑暗之中，那这样一来，他们大脑中的视觉皮质和复杂的视觉地图就没有用了，就这么扔在那里用不上，实在可惜。幸运的是，成长过程中大脑并不会放弃这块区域，最终盲童的视觉皮质会被重新划分，获得新的用途，比如参与语言处理，成为语言地图的一部分。
在更极端的情况下，大脑甚至可以用一半的体积重新构建所有大脑地图。比如科研人员曾研究过一位患有特殊疾病的婴儿，她的右脑在发育早期就停止了生长，所以出生时基本只有左半边大脑。然而，除了左侧身体活动略有困难以外，她的各项功能都十分正常。比如尽管只有一半的视觉地图，但她的视力和正常人没什么区别，这意味着她的大脑重置了左脑的视觉地图，使其能够表达两倍于原来的视觉空间。“老天为你关上一扇门，就会再给你开上一扇窗”，其实就是对这个过程的精妙总结。
不过如果失明发生在成年以后，那大脑地图的调整和适应就会很有限，因为成人根本不会像婴儿那样，发生大脑地图的颠覆性重组。再比如，有研究发现，会弹钢琴的人，大脑运动地图中双手对应的面积，比不会弹钢琴的人更大，而从小学钢琴的人，则进一步比长大后才学钢琴的人，双手对应的大脑地图更大。还是那个原因，大脑地图在人小时候适应性更强，能更灵活地调整自身功能划分。
当然，成年人的思维认知能力要比小孩强得多，但这只是因为成年人已经在现有能力的基础上，通过架起认知阶梯、组合多张大脑地图，发展了新的能力。但是否能架起这些认知阶梯，则在很大程度上取决于童年的经历，因为成年人发展新能力的基础，仍是人生早期发育的这些基本大脑地图。
这样看来，人生的早期经历对大脑地图的影响是极其深刻的。在明白这一点后，那我们该如何让大脑地图更好地为自己服务呢？
近几十年来，人们越来越认识到胎儿环境和早期生活经验，会对人的健康和幸福产生强大而长期的影响，胎儿和童年时期的经验甚至能塑造我们一生的生理机能。
动物实验有力地证明了这一点。新生的仔鼠出生时看不见东西也走不了路，这时母鼠会经常舔仔鼠，来给仔鼠抚慰，而仔鼠出生后一周内被舔的次数多少，直接决定了未来对压力的生理反应程度。和经常被母鼠舔的仔鼠相比，很少被舔的仔鼠长大后体内的应激激素水平更高，更容易受到惊吓，更难融入新环境，而且这种影响会持续一生。原因简单来说就是，早期经验会重塑它们的大脑和身体，让其时刻为不确定性和危险做准备。
对于人类来说也是如此。最著名的例子是二战期间，被纳粹德国占领的荷兰曾经历大规模饥荒，虽然饥荒持续时间不长，而且荷兰人民在战后也过上了很好的生活，但那个饥荒的冬天还是给当时孕育或出生的孩子，带来了一道看不见的伤疤。母亲经受的饥饿影响了胎儿环境，导致这些孩子在以后的生活中频频出现与2型糖尿病和肥胖有关的代谢紊乱。
这些例子都表明，胎儿时期和童年时期的经验能够影响我们的身体，并改变我们一生的生理机能。童年是一段紧张的学习和准备时期，是身体和大脑从环境中疯狂学习的时期，它会铭刻于你的内心，左右你未来的命运。
我们所能做的，就是充分认识到童年时光的宝贵性，努力给孩子们提供丰富和互动的生活环境，以便帮助他们形成各种各样的地图，这些神经基础将为他们的一生带来便利。考虑到童年经验的长期影响，保护和支持儿童既是一项道德义务，也是对社会的一种明智投资。
另外，我们还能为那些没有丰富童年、早期生活条件艰苦的成年人提供额外的支持。虽然成年后大脑地图的灵活性大大降低，但这种灵活性并没有彻底消失，我们在成年后仍能通过努力不断完善自己的大脑地图。因此帮助这些成年人，对社会的整体进步仍然是大有好处的。
好，到这里，本书内容就介绍得差不多了，简单总结一下。
我们首先聊了大脑地图的用途和意义。大脑需要足够聪明来应对外界挑战，但因为资源的限制，它又不能无限生长，所以大脑地图应运而生，它的作用是帮助大脑集中力量办大事。大脑通过生成地图提高了效率，通过让大脑地图失真抓住了重点，再通过注意力让人能集中精力应对挑战。大脑地图的重要意义在于，它不仅赋予了我们基础的思维工具，还能让我们灵活组装这些工具，从而获得更加复杂的思维能力。从这个意义上讲，人的智慧就萌发于此。
接着我们介绍了大脑地图的发育过程，以及该如何让其更好地为我们服务。大脑地图的发育主要分为两步，分别是根据基因搭建框架，以及参考环境重新布局。人生的早期经历对大脑地图的发育极其重要，婴幼儿可以灵活地调整大脑地图的分布，而成年人的学习潜力却十分有限。因此，我们应该充分重视大脑地图的早期发育，努力给孩子们提供丰富和互动的生活环境，以便帮助他们形成各种各样的地图，在未来的人生中更好地迎接各种挑战。
本期内容的最后，我还想和你分享一下大脑地图的远期应用前景，这些应用能让我们对大脑地图的未来充满期待。
对于那些因病或事故陷入昏迷的植物人来说，他们虽然可能还保有意识，但无法与外界交流，而大脑地图很可能就是未来的破局点。人与人之间的大脑地图存在相似性，进行相似的意识活动时，大脑地图的活跃模式也相似。所以从理论上讲，一个身体没反应但有意识的人，如果能在心里想特定的事儿，那外人就可以通过技术手段检测到。
基于这个思路，剑桥大学的神经学家团队做了一项研究，他们把无法与外界交流的植物人病人置于核磁共振仪中，然后对病人提出一系列问题，比如你的父亲是不是叫托马斯，你有兄弟姐妹吗，等等。如果答案是肯定的，就让病人想象打网球，如果答案是否定的，就让病人想象在家里走来走去。然后他们通过检测运动地图不同区域的活动状态，竟然真的与病人成功进行了交流，实现了所谓的“读心术”。虽然这项技术距离实际应用还有很长的路要走，但它至少给了我们希望，那些被彻底禁锢在身体里、无法与外界交流的病人，或许真的能通过这种方式重新获得表达自我的能力。
这种读心术的迭代版本，是利用大脑地图控制外物的控心术，这对很多残障人士来说非常有吸引力。在一项研究中，科学家们在高位截瘫患者运动地图的右手区域植入了电极，同时在他的右手、手臂和肩膀的肌肉里安装了电刺激器，计算机通过读取病人大脑地图里的电信号，并转换成移动指令发送给肌肉里的电刺激器，成功让病人通过大脑中的想法控制了手臂的移动。这项技术一旦在未来得到推广，必然会成为无数残障人士的福音，让我们拭目以待。
好，以上就是这本书的精华内容。这本书的全版电子书，我也已经附在了文稿末尾。你可以点击音频下方的“文稿”查看全文和脑图，也欢迎你点击右上角的“分享”按钮，把这本书免费分享给你的朋友。恭喜你，又听完了一本书！
划重点
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大脑需要足够聪明来应对外界挑战，但因为资源的限制，它又不能无限生长，所以大脑地图应运而生，它的作用是帮助大脑集中力量办大事。
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大脑地图的发育主要分为两步，分别是根据基因搭建框架，以及参考环境重新布局。