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在细胞水平上，单个的细胞看上去是透明的，它所有的显微组分是充分暴露的。然而，一旦数十亿个细胞放在一起形成像大脑这样的器官后，脂类添加物（脂肪、油、蜡和不溶于水的化学物）会使器官变得不透明。这项新技术的关键在于去除脂类的同时保持神经元的完整。斯坦福大学的科学家通过将大脑放在水凝胶（凝胶状物质主要由水构成）中做到了这一点，水凝胶与所有大脑的分子结合，但不与脂质结合。通过将大脑放在有电场的肥皂溶液中，用该溶液冲洗大脑，带走脂质，留下透明的大脑。加入染料后可以使神经通路清晰可见。这将有助于识别和绘制大脑的许多神经通路。
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让组织透明不是新的方法，但要精确地得到使整个大脑透明的合适的条件则颇费心计。“我烧掉和融化了一百多个大脑，”一位在这项研究的领军科学家钟光勋（Kwanghun Chung）博士承认说。被称为克拉里蒂（Clarity，钻石净度）的这项新技术，也可以应用于其他器官（甚至多年前保存在甲醛这样的化学物质中的器官）。他已经制备出透明的肝、肺和心脏。这项新技术已开始在医学的各个领域中应用。特别是，它将加速定位大脑的神经通路，因此成为大量研究和资助的重点。
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心灵的未来 四种基本作用力
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第一代脑扫描的成功的确是惊人的。在它们引进之前，只有30个左右的大脑区域是确切知道的。现在仅磁共振成像（MRI）机就可以识别200～300个大脑区域，打开了整个大脑科学的全新领域。仅仅在过去的15年内就有了这么多的源于物理学的新扫描技术，人们不禁会问：还会有更多吗？答案是肯定的，其种类会比原来的更多更完善，但并不都是完全的新技术。这是因为支配宇宙的只有四种基本作用力：引力、电磁力、弱核力和强核力。（物理学家们曾试图找出第五种力的证据，但到目前为止，所有这样的尝试都失败了。）
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电磁力，照亮我们的城市和代表着电和磁的能量，几乎是所有新的扫描技术的源泉（唯一的例外是正电子发射断层显像［PET］扫描，它是由弱核力控制的）。因为物理学家已经有超过150年与电磁力打交道的经验，创造新的电场和磁场没有什么神秘的，所以任何新的大脑扫描技术将最有可能是一种新型的现有技术的修改，而不是全新的东西。与大多数技术一样，这些机器的尺寸和成本将下降，这大大增加了这些精密仪器的广泛使用。物理学家们正在进行基本计算，必须做些什么才能将MRI机安装到手机里。同时，这些大脑扫描面对的最根本的挑战是分辨率：空间分辨率和时间分辨率。随着磁场更加均匀，电子器件变得越来越灵敏，MRI扫描的空间分辨率会增加。目前，MRI扫描只可以看到在几分之一毫米内的点或像素。但是每一点可能包含成百上千个神经元。新的扫描技术会进一步减少这个尺寸。这种方法的最终发展会创建一个类似磁共振成像（MRI-like）的机器，能识别单个神经元和它们的连接。
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磁共振成像（MRI）机的时间分辨率也是有限的，因为它们分析的是含氧的血液在大脑中的流动。机器本身具有很好的时间分辨率，但追踪血液流动使它慢下来。在未来，其他的MRI机将能够找到与神经元的激活更直接连接的不同的物质，从而实现心理过程的实时分析。过去的15年的成功无论多么壮观，然而，它们还仅仅是对未来的尝试。
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心灵的未来 新的大脑模型
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从历史上看，随着每一个新的科学发现，就伴随出现一种新的大脑模型。最早的大脑模型之一是“矮人”（homunculus），一个小人居住在人的大脑内并做出所有的决定。这种模型不是很有帮助的，因为它没有解释在矮人大脑里发生了什么。也许在矮人的大脑里还藏着一个矮人呢。
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随着简单的机械装置的到来，又提出了一个机械大脑模型，比如一个时钟，大脑好比一个有机械齿轮和传动装置的时钟。这个比喻对列昂纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci）这样的科学家和发明家来说是有用的，他实际上设计了一个机器人。
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19世纪末，蒸汽动力创造了新的帝国，又出现了另一个类比，即一个蒸汽发动机模型，能量以彼此竞争的方式流动。历史学家们猜测，这种水力模型影响了西格蒙德·弗洛伊德（Sigmund Freud）对大脑的描述，他认为在大脑中有三种力在不断地斗争：自我（代表自己和理性思维），身份（代表压抑的欲望），超我（代表我们的良心）。在这个模型中，如果由于这三种力之间的冲突而产生太大的压力，整个系统就有可能衰退或普遍崩溃。这个模型是巧妙的，连弗洛伊德自己也承认，它需要在神经元级别对大脑进行详细的研究，这将需要又一个世纪。
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在20世纪早期，随着电话的出现，另一个类比又浮出水面，即大脑像一个巨大的交换机。大脑是一个连接到一个巨大网络的电话线网。意识是一长排的电话话务员坐在一个巨大的开关面板前，不断地插入和拔出电线。不幸的是，这个模型没有讲到这些信息是怎样连接在一起形成大脑的。
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随着晶体管的出现，另一个模型成为时尚：计算机。传统的开关站被含有数以百万计晶体管的微芯片取代。也许，“心灵”只是一个运行在“湿件”（wetware，即脑组织而非晶体管）上的软件程序。该模型持续了很长时间，一直到今天，但它有其局限性。晶体管模型不能解释大脑是如何进行计算的，因为大脑所做的计算将需要一个像纽约市大小的计算机才能完成。而且大脑没有程序，没有Windows操作系统或奔腾芯片。（同时，有奔腾芯片的PC机的运行速度是非常快的，但它有一个瓶颈。所有的计算都必须通过这个单一的处理器。大脑是相反的。每个神经元的激活是相对缓慢的，但它有1000亿个神经元同时处理数据，因此远远弥补了这个缺陷。一个缓慢的并行处理器可以打败一个非常快的单一处理器。）
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最新的类比是互联网，它将数十亿台计算机连接在一起。在这种描述中，意识是一种由数十亿个神经元集体行动而奇迹般产生的“自然发生”现象。（这种描述的问题是，它完全没有讲到这个奇迹是怎样发生的。它用混沌理论这块地毯将大脑的所有复杂性掩盖起来。）
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毫无疑问，这些类比有真理的内核，但没有人真正捕捉到大脑的复杂性。然而，对于大脑，我发现有一个大脑的类比是有用的（尽管还不是完全适用），将大脑比喻成一个庞大的公司。在这个比喻中，有一个庞大的官僚机构和管辖权限，在不同的办公室间有大量的信息流动渠道。但重要的信息，最终在首席执行官所在的指挥中心汇集起来，做出最后的决定。
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如果将大脑比喻为大公司是有效的，那么它应该能够解释大脑的某些特征：
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大多数的信息是“潜意识”的——也就是说，首席执行官对在官僚机构内不断流动的、庞大的和复杂的信息一无所知。事实上，只有一小部分的信息最终到达首席执行官的书桌前，可以把它比作前额叶皮层。首席执行官只需要知道足以引起他注意力的信息就够了；否则，他会被巨量的无关的信息吞没。这样的安排可能是进化的一个副产品，因为我们的祖先在面对紧急情况时，如果不这样做，就会被在大脑中泛滥的多余的潜意识信息所压垮。幸运的是，我们对在我们的大脑中处理的数以万亿的计算全然不知。当在森林里遇到一只老虎时，我们不再会为我们的胃、脚趾、头发……的状态而烦心。所有的心思就是怎么逃跑。 “情感”是在低级水平上独立做出的快速决定。因为理性思维需要几秒钟，这意味着对紧急情况做出理性响应是不可能的；因此在大脑的低级区域，必须迅速地审时度势，做出一个情感决定，而不需高层的许可。害怕、愤怒、恐惧这样的情绪都是在一个较低级别做出的瞬间的危险信号，是由进化所产生的，以警告指挥中心可能有危险或严重的情况发生。对情绪我们只有微弱的意识控制。例如，无论我们如何练习，面对大量听众演讲时，我们仍然会感到紧张。《映射思想》（Mapping the Mind，又译《大脑的秘密档案》）的作者丽塔·卡特（Rita Carter）写道：“情感根本不是感觉，而是一组扎根在身体里的生存机制，它已经发展到使我们远离危险和推动我们去发现可能是有益的东西。” 大脑中有不断的争吵想要引起首席执行官的注意。不是由单一的矮人、CPU或奔腾芯片做出决策；而是指挥中心的各个分中心在彼此不断地互相竞争，争夺首席执行官的注意。所以思想不是流畅的、稳定的和连续的，而是不同的反馈回路不和谐地互相竞争。认为是“我”作为一个单一的、统一的整体在连续做出所有决策，是一种我们自己的潜意识心灵造成的错觉。我们在心理上感到我们的心灵是一个单一的实体，连续流畅地处理信息，完全负责我们的决策。但从大脑扫描得出的画面与我们所有的心灵的感受完全不同。麻省理工学院的马文·明斯基教授是人工智能的奠基人之一，他告诉我，我们的头脑更像是一个“思想的社会”，有不同的子模块，每一个模块试图与其他模块竞争。当我采访哈佛大学的心理学家史蒂文·平克（Steven Pinker）时，我问他，意识是如何从这些混乱中出现的。他说，意识就像一场暴风雨在我们的大脑中肆虐。他详细地阐述了这一点，他写道：“我们直观地感觉有一个执行官‘我’，坐在我们的大脑控制室里，扫描我们感官的印象和按动我们肌肉的按钮，这是一种错觉。意识原来是由分布在大脑中的事件的漩涡组成的。这些事件彼此争夺，想得到大脑的注意，当一个过程叫唤得比别的响时，大脑据理解释来自事实的结果，并炮制了一个单一的自我负责这一切的印象。” 最后的决定由指挥中心的首席执行官做出。几乎所有的官僚机构致力于为首席执行官积累和收集信息，但首席执行官只与各部门的主管接触。首席执行官试图调解涌进指挥中心的互相冲突的信息。冲撞在这里停止。位于前额叶皮层的首席执行官做出最后的决定。大多数的决定是由动物的本能做出的，而人类在筛选来自我们感官的不同机构的信息后，做出更高级别的决定和更高层次的决策。 信息流是分层的。由于大量的信息必须上传到首席执行官的办公室，或下传到支持人员，因此信息必须安排在嵌套的网络的复杂阵列中，具有许多分支。这就好比一棵松树，指挥中心在顶上，金字塔的树枝向下流动，扩展到许多分中心里。当然，在官僚机构与思想结构之间是有差异的。任何官僚机构的第一条规则是：“机构要扩大到将分配给它的空间填满。”但是浪费能源是大脑不能承受的一种奢侈。大脑仅消耗大约20瓦的功率（一盏昏暗的电灯泡功率），但这可能是在身体变得不正常之前可以消耗的最大能量。如果它产生更多的热量，就会造成组织损伤。因此大脑经常使用快捷方式节能。我们将在本书中看到我们尚不知晓的、由进化所精心制作的大脑节能的聪明和灵巧的装置。
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心灵的未来 “现实”是真的吗？
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每个人都知道“眼见为实”这句话。然而我们看到的很多东西实际上是错觉。例如，我们看到的一个通常的景观，看上去似乎是一个完整的像电影一样的场景。事实上，在我们的视野中有一个漏洞，对应视网膜中的视神经的位置。无论我们往哪儿看都会看到这个难看的大黑斑。但是我们的大脑用裱糊的办法，用平均的办法填平了这个洞。这意味着我们的视觉的一部分实际上是假的，是由我们的潜意识产生的、欺骗我们的假象。
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同时，我们只看到我们的视野中心，称为黄斑，很清晰。但黄斑外周部分是模糊的，这是为了节约能源。但是，黄斑是非常小的。为了在微小的黄斑内捕捉尽可能多的信息，眼睛不断地扫视周围。我们眼睛的这种快速运动被称为扫视运动。所有这一切都是下意识的，给我们一个我们的视野是清楚的和聚焦的错误印象。
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当我还是个孩子的时候，我第一次在一张图中看到电磁频谱，极其绚丽，我很震惊。之前我完全不知道电磁频谱的很大一部分是我们完全看不见的（例如，红外线、紫外线、X射线、伽马射线）。我开始意识到，我的眼睛所看到只是一个小小的、现实的粗略近似。（有句老话：“如果现象和本质都是一样的东西，就不需要科学了。”）我们视网膜上的传感器只能检测到红色、绿色和蓝色。这意味着，我们从来没有见过黄色、棕色、橙色和许多其他的颜色。这些颜色确实是存在的，但是我们的大脑只能够通过混合不同量的红、绿、蓝才能近似其中的每种颜色。（你如果非常仔细地看一个老的彩色电视屏幕，你就可以看到这一点。你只看到一组红、绿、蓝点。彩色电视实际上是一种错觉。）
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