大 脑 工 作 原 理

——人类永生工程论文之四

吴 志

【导论】实现人类永生，关键在于大脑的复制，解决了大脑复制，人类永生就不是问题了。本文对大脑的工作原理明确地、系统地、全面地进行了全新解释，从战略上、根本上、理论上揭示了人类大脑的工作原理，是神经科学和大脑科学的研究成果和最新进展，是生命科学革命性的突破。可以作为制造大脑、心脏、肌肉、眼睛、耳朵等器官和组织的理论依据。

本文的研究，是根据个人的观察、体验、知识和人类实验获得的观测数据、实验现象，得出截然不同的全新结论，每个观点都是有依据的，只是依据或多或少，或轻或重，凡是依据不充分的，可以暂时视为假说。客观现象、观测结果、实验数据、实验现象不一定指向真理，解读不同结论不同，事实摆在面前，可能几十年、几百年都得不出正确结论。太阳、月球、星星的运动天天都能看到，但地心说统治人类一千四百多年，最后才由哥白尼得出日心说的结论。

同样道理，太空望远镜观测到某个天体或星系，不同的科学家可以做出不同的解读，出现十几种或几十种解读也很正常。我们是人，也天天看到人，但直到《生命是什么？》出版，人类才知道人是一群微生物的集合体，由几十万亿个细胞和一百多万亿个细菌集合而成。这些事实表明，科学的价值不在于调查了什么，观察了什么，实验了什么，而在于对客观事物和实验现象怎么看，正确解释现象并得出正确结论才是重要的。

本文基本说清了大脑工作原理，意味着大脑也是可以制造的。大脑都能制造，就没有任何器官是不能制造的了。任何复杂产品的制造，都要首先弄清工作原理，不然制造就无从谈起。

本文是在几十年积累的知识基础上写的，写作过程通读了美国布朗大学神经科学教授Mark F. Bear等人编写的神经科学专业基本教材《神经科学——探索脑》，此书厚达825页，具有系统性、全面性和权威性，深受国内外师生和读者的欢迎，被教育部列为首批推荐和引进的优秀教材。此书汇集了有史以来人类神经科学的研究成果。

当然，此书出版以来近二十年，也有战术性的新成果和新突破，但战略突破、重大突破来自本人的《生命是什么？》、《生命与意识的破解》、《细胞智慧超出想象》、《恶劣环境造就超级智慧》，以及本期各篇文章。本文没有引述《神经科学——探索脑》的重要内容，只是借用了一些图片和实验，用于说明问题和进行另类解读。

此外，还从网上阅读了大量相关资料，力求在引用人类知识时不出错。从网上引用的东西也不多，只是进行创造性论述时作为基础和铺垫，别人打了个地基，我在上面盖了一座楼，大体是这样。如介绍神经元的结构、神经递质的释放和钠钾离子的产生、分布、运动、作用等，是为了让读者了解这方面的知识，不然就看不懂本文的论述。引用的这些内容已成人类共识，无须注明出处。

神经和大脑是难度最大的研究领域，在人类的认知范围，宇宙最复杂的事物就是人类大脑，由于大脑看不见，摸不着，研究起来往往找不到抓手，人类对大脑的研究，还局限于大脑结构、功能分区和零碎功能，没有完整的、系统的、具体的工作原理陈述。我们可以采用以下方式进行研究：①根据神经元和大脑的物理结构和化学结构，判断出其物理功能和化学功能。②把芯片与大脑类比，把晶体管与神经元类比，分析出神经元与大脑的工作方式。③从人类的感觉、记忆和思维的蛛丝马迹，推断出神经元与大脑的工作方式。

人类对神经元和大脑的认知还是肤浅的，甚至连大脑是用电来做功的都没有搞清楚。虽然《生命是什么？》早就明确指出：“神经元是导线，是用来传导电流的。”“人就是一台额定电压为36伏的电器。”但教科书还没有采纳。不信在百度百科键入生物电这个词，获得的解释：生物的器官、组织和细胞在生命活动过程中发生的电位和极性变化。按这个定义，细胞内只有静电，没有电流。再键入大脑、神经、神经元、反射弧等词，都没有说到电流，只说神经信号、神经递质、神经脉冲、神经冲动等，这些究竟是什么东西呢？有些清楚，有些糊涂。我帮助解释明白：神经脉冲是指细胞电位瞬间冲高和回落，即阳离子浓度瞬间增加和回落，这属于静电，不属于电流。现有教材认为，细胞膜内外、细胞膜中有电荷移动，但不是指电子流动，而是指离子移动。虽然都是电荷运动，但完全不是一回事。

科学界的主流看法，神经元主要是用来传递化学信号的。《神经科学——探索脑》明确指出：神经元之间是传递化学信号的。虽然书中也有神经元细胞膜内外电位差、电荷（离子）进出细胞膜，但没有把整个神经系统视为电路和电流。书中有脑电图的介绍，是指测量脑中的电位或电压，本质是测离子浓度和分布，而不是通常的电流。从百度百科也能知道，心电图也是测电位或电压，也是测离子浓度和分布。写《生命是什么？》时，我没看到神经元是用来导电的文字。同时期出版的权威教材《神经科学——探索脑》都没提及，足以证明《生命是什么？》率先提出神经元和神经是电路的概念。

教材比科学研究迟几年或十年是可以的，但不能迟十几年或几十年。为什么会迟十七年？崇洋媚外，眼睛只向美国和欧洲看。任何个人、单位、国家都有长短，不能只看到某国的长处，本国的长处视而不见。因此，看到本文关于电流是如何在神经元之间流动的文字，那就是来自本人的分析研究，多数都是有根据的观点和论证，偶有想象和假说也有一定依据，只是依据不够充分罢了。我们研究的是生命，生命就在我们的身体中，形影不离几十年，即使想空口说白话也很难做到。

一、神经元的本质

神经元就是神经细胞，是起主导作用那种神经细胞，本质上是一段导线，一个开关，两位一体，类似于芯片中的晶体管。导线是用来通电的，开关决定电流通与断，1与0，Yes与No，还能决定电流的去向，流到哪里就做什么事，并体现出感觉、记忆、感情、性格、道德、知识、智慧和行为。如果意识不到大脑是靠电流做功的，人类永远解释不了大脑，也解释不了人体。说神经元是导体有什么根据？

1.从人体需要判断

化学物质的传递是缓慢的，把盐洒到一盆水里，大概要几分钟才能传遍这盆水。细胞虽然小，从细胞这头到那头也需要时间，一秒、几秒或零点几秒。接收信号、激发化学化应、生成化学物质、移动到轴突末梢，环节太多，时间太长，每个细胞都如此做一遍时间更长。若通过无数个神经元从脚板传到大脑，最少要几分钟或十几分钟，甚至需要半天。上午踩到铁钉，下午感觉到痛，这样被钉扎死都不知道。走路时要随时感觉路面的高低、软硬、干湿、石头、小坑、打滑程度等，大脑要在瞬间就感受到，并调整脚步和身体平衡，需要在多少毫秒内完成，只有电流才能实现信号的快捷传递。

2.从神经元结构判断

神经元是线形的，最长的神经元长达一米以上，大体从腰部延伸至脚掌，里面是实心的，不能输送液体，只能输送电流。人体有生物电，就是从神经和神经元流过的电流，心电图机、脑电图机都能通过感应的方式测得到。电流和电线人类太熟悉了，看一眼就知道，不只是铜线、铝线才是电线，细胞、肉体、液体也可以成为电线。电流从一盆水中流过，流过的路径就是电线。植物神经（电线）可能是液体管路。

人体70%都是水，水是导电的，从神经元流过的电流不会乱窜吗？神经元的轴突（纤维、电线）包了一层绝缘的膜，叫髓鞘，由施旺细胞构成，这层膜的作用就像电线塑料皮，是用来绝缘的。看到这里，就可以非常肯定地说神经元就是导体，许多简单的东西，看到设计就能判断功能，神经元是简单的东西。根据《生命是什么？》，这是细胞设计的，不是上帝设计的，细胞是具有高度智慧的生命体。

一个神经元有一个或多个突触（两个神经元之间的结合部，由前膜、间隙和后膜构成），可以同多个神经元联接，形成多条通路，有一对一，一对多，多对一等电路模式，电流视需要选择其中一条通路，这正是大脑复杂的原因所在。一条公路不复杂，无数条公路形成公路网就复杂了。

有些神经元是独立工作的，有些神经元是集束工作的，就像电缆一样，多条神经元集合在一起形成神经束，神经束也有绝缘膜，叫神经束膜。多条神经束集合在一起形成一条神经，神经也有绝缘膜，叫神经外膜。再加上包裹神经元轴突的绝缘膜，叫神经内膜。可见，神经共有三层绝缘膜。如此严密防范，就是为了防止漏电，再度说明神经就是导体。

3.从电学原理判断

人体细胞都能制造动作电位，尤其神经元更擅长。所谓动作电位就是瞬间制造出大量电荷，包括阳离子和电子，这些电荷在某处云集，形成静电和极性，任何两处电位不平衡，就形成电压。电压有什么作用？是用来制造电流的。化学反应——动作电位——形成电压——产生电流，这是基本流程，从电学上看一定是这样的发展规律，不可能有其他解释。人体内充满阳离子、阴离子和自由电子，分布有很大差异，这些电荷来自细胞的化学反应，电压有了（电位差），自由电子有了，导体有了（细胞和细胞间质），产生电流是必然的和必须的。

电是指电流，电流是指电子流，电子流是指自由电子在介质中运动，包括在固体、液体和气体中运动，这是约定俗成的概念。电子也可以在真空中运动，太阳风就把电子从太阳吹到了地球。当然，离子也可以运动，也可以称为电流，但只能在液体中运动，不能在固体中运动。

电压是两处电荷的差异，包括异性电荷的性别之差和同性电荷的数量之差。主要模式有几种：一是正电荷云集与负电荷云集。自由电子会向正电荷云集方向运动。二是正电荷云集多与正电荷云集少。自由电子会向正电荷多的方向运动。三是负电荷云集多与负电荷云集少。自由电子会被推向负电荷云集少的方向。人类制造的电和自然形成的电（如雷电）主要是正负电荷云集不同。

第一种模式，电子高速向左方运动，左拉右推；第二种模式，电子慢速向左方运动，因为右方有牵拉；第三种模式，电子被推向右方，但到一定距离就停止，因为右方有抵抗。后两图右方都可以是0电位，电子运动方向不变，运动速度居中。上述五种情况，意味着五种速度。

由此可见，电流速度不是恒定不变的，更不是光速，因电压、电场、电阻和导体的不同而不同。记得读中学时，物理老师说电流的速度等于光速，现在也有这种说法。我在《生命是什么？》中指出，电流不是自由电子在电线中的流动，而是在电压的作用下，绕核电子被挤了出去，撞开相邻原子的绕核电子，自己接替补位，一个撞一个，形成全导体电子的接替补位运动。于是现在描述电流速度有了两种提法：一是电场的速度是光速；二是电子有漂移速度，即在电场中电子一个撞一个向前运动，运动速度有各种说法，如每秒一毫米、几毫米、几米、几十米、几百米不等（注）。

有人测得，信号在单个神经元内的传递速度是每秒1-100米，如果是离子流，达不到这个速度；如果是电子流，这个速度是正常的，但可能不准。

不小心把手伸进开水中，手会在瞬间抽回，时间用毫秒来量度，若C纤维每秒传导0.5-1米，信号到达大脑（或下运动神经元），分析决策后，把指令传下来，再做抽手动作，手已经烫熟了。虽然Aδ纤维也能传递温觉和痛觉，但只传递冷，不传递热，我的理解冷热以人体温度为分水岭。Aδ纤维也属传递速度较慢感觉神经，每秒只有5-30米，达不到人体需求，因为信号传递要由无数个神经元接力完成。能达到速度要求的，唯有电流，即电子流。细胞是有高度智慧的生命体，人这么复杂也能设计和制造出来，既然电子流比离子流快得多，没有理由不加以利用啊。

为什么有的纤维（神经元轴突）传递冷，有的传递热呢？我认为，主要是分工不同，该管冷的传递冷信号，该管热的传递热信号，不同的信号可以形成不同的化学反应，不同的化学反应可以生成不同的物质，对冷伤害和热伤害进行保护和治疗。

体内信号传递，往往是点对点的，两点之间距离可以是遥远，从一个细胞传到远处的另一个细胞，唯有两点之间电位差最大（电压最大），才有可能实现两点之间的快速通讯。当然，两点之间也有化学通讯，通常是细胞分泌某种化学物质释放到血液，让远方的靶细胞接收，并做出反应。如催产素由垂体后叶分泌，释放到血液中，子宫细胞接收之后，子宫收缩把婴儿产出，还能促进乳腺分泌乳汁。总的来说，体内信息的传递，若像击鼓传花那样，把某种化学物质一个个细胞传递下去，那是不可能的事，兴师动众，工程太大，效率太低。

行文至此，可以确信无疑神经元就是导线了。但是，如果神经元是传递电流的，按电阻最小的路径瞬间通达，那么人脑就比电脑还快，但事实不是如此。驾驶员遇紧急情况做出刹车决定，反应时间是0.4秒，再指挥脚踩到刹车踏板上还需要1秒，一共1.4秒，显然反应是比较慢的，电流绕了很长的路。这是由经验或本能做出的判断，感觉不到有思考，实际上还是有思考的，既然思考是电流做功，也应该瞬间完成。由此可见，神经元的工作不完全是电流做功，而是以电流为主，以化学反应为辅，两者协同做功。确切说，在神经元内是靠电流做功，在神经元之间有时靠神经递质做功，有时靠电流做功，视需要而定。

人类已知的神经递质有二十多种，如果仅仅是为了把神经脉冲传到下一个神经元，用不着这么多啊，有一两种或两三种导电好的就够了。不同的神经递质，显然能引起不同的化学反应，产生不同的物质，形成不同的电流，发出不同的信号，再把这些信号往下传。电流有波长、频率和强弱的变化，组合起来有成千上万种变化，能描述出成千上万种感觉的，本质上是特定的电流刺激大脑皮层神经元发生特定的化学反应。细胞物质的设计，都是精准的、恰当的、必须的，不会有无聊的多余。

如图可见，一个神经元支配一根肌纤维（即细胞），显然是通过电流导致肌纤维收缩和舒张，从而实现人体的各种动作。很难想象，神经元轴突传递化学信号到肌纤维，肌纤维发生化学反应，再形成收缩与舒张动作。化学反应可以让细胞扩张，不能让细胞收缩。化学反应来得太慢，只有电流才能实现快捷动作。

下面两个截图是医生在手术中用微电极刺激病人的大脑皮层，产生了视觉、听觉、幻觉和回忆，充分说明大脑是靠电流做功的。当时医生不明白其中意义，现在可以得出重要结论：人的感觉来自电流刺激，刺激不同部位产生不同感觉。电流是强烈的刺激源，若大脑不是靠电流工作的，就会产生强烈的、难以承受的反应，现在反而有美好的感觉。

二、神经元的工作

1.断开

神经元平时是断开的，不通是常态，电流不能随意从这个神经元流到那个神经元，不然人就不得安宁了，这同晶体管完全一样。由于神经元之间的距离非常小，自然状态下的断开可能不够，遇到强电流有可能被击穿。因此，神经元可能还以收缩的方式彻底断开：

①细胞体处于收紧状态时，细胞膜密实，外面的氧气和营养物质无法进来，不能正常发生化学反应，也就不能释放神经递质了。

②细胞体处于收缩状态时，内部没有足够的化学反应空间，化学反应就不能发生。就像燃烧的炉灶，炉灶收缩到一定程度，燃烧就进行不下去了。

③细胞体处于收缩状态时，神经元轴突（导线）跟着收缩，与相邻神经元拉开距离，电信号就传不过来了，释放的神经递质也传不下去了。

细胞收缩与舒张是常见的，如心肌细胞、肌肉细胞、血管细胞和皮肤细胞的收缩与舒张，这些既是细胞收缩的证据，也是细胞的一种工作方式。既然如此，神经元也有收缩与舒张功能，有功能就有特定作用。神经元是用来导电的，收缩的作用只能是切断电路。据研究，神经元轴突能伸缩几十微米，对于细胞来说这是很大距离了。

人们常说神经紧张，实际上就是神经元处于收缩状态或收放状态时间太长，导致人感觉疲劳。写文章、思考问题和听数学课，都会导致神经紧张和大脑疲劳，本质上就是神经元处于收缩状态或收放状态时间太长。躺下睡觉或随意走走就轻松了，躺下睡觉是全身细胞都放松了，随意走走是大脑细胞放松了，肌肉细胞工作了。一般来说，细胞的自然状态是舒适的。

2.接通

①固定电路无障碍

教科书说这是电突触，认为这是神经元传递信号的次要方式，据说两个神经元之间距离很小，在3nm以下，阳离子能越过间隙到达另一个神经元，这被视为电流运动，这是有可能发生的，但这是一种缓慢的运动，虽然能越过两个神经元之间的间隙，但在神经元内和神经元之间的运动都是缓慢的，达不到人体的生理要求。

用我的观点解释一下：两个神经元紧密接触，密切配合，有电流来了就直接过去，不用考虑开关问题。当这是必须的、唯一的通路时，神经元之间是不需要有断点的，或说间隙小得可以忽略不计。神经元细胞都是有智慧的，在两个神经元之间的结合部突触，走得近一些或缠绕在一起，就实现两点畅通了。这是神经传导的一种类型，也是不需要神经递质的。

固定电路的来源有两种：一种是先天的。比如，形成皮肤痛觉的电路，从来哪，到哪去，怎么走，是有固定电路的，天生就是一路畅通的。另一种是后天的。人在学习、生活和工作过程中，会在大脑和全身形成一些有效的电流通路，假以时日发现这是最佳通路，这条电路就固定下来了，即这条电路的所有神经元，都握手拥抱、紧密结合了，不再有断点，或断点小得可以忽略不计：①动作定式。如说话、游泳、开车、打球已经形成肌肉记忆了，不用思考就能说能做，因为电流通路已经固定了，这是动作定式。②思维定式。比如，经常遇到一些事或学到一些知识，怎么应对就有思维定式了，按套路走下去就行了，甚至不用思考。文化的力量也在于此，春秋战国时期，最基本的战略是远交近攻，不可四面树敌，受中国历史文化熏陶多年的中国人，都知道要这么做。但美国人不知道，现在就是同时以中国和俄国为敌。中国文化告诉我们，道德和人品是安身立命的根本，但美国人不知道，就知道丛林法则，枪炮说话。

无论动作定式和思维定式都会受干扰。运动员练了无数遍的动作，到了比赛就变形了或失常了，这是受到外界或内心的影响。想拿冠军，想赢怕输，遇到意外情况，都有可能影响发挥，这等于人的旁系电流冲入大脑，这是平时训练没有遇到过的。思维定式也会受影响，身边有人说要这样那样，还陈述了理由，可能就听信他人了，原有定式就没用了。

由此可见，假如利用自身干细胞量身定制一个大脑，即使能保留记忆细胞，也可能回不到从前，动作回到儿童或少年时代，思想回到少年或青年时代，生命又从上半场某个时点开始。如果大脑细胞是逐渐更替的，那么情况就会好很多，一部分动作定式和大部分思维定式能保留下来，通过有针对性的训练，两三年后游泳、开车、骑车和打球就不是问题了。当然，运动员回不到巅峰时代。

人具有可塑性，从出生后就开始被塑造了。塑造的本质：一是神经元固定电路的形成。二是记忆细胞物质的注入，也就是信息的注入。这是指神经系统的塑造，包括中枢神经和周围神经。当然，肌肉等其他细胞也可以塑造，但不是本文研究的课题。

②施加电压接通电路

细胞体内的化学反应，能产生自由电子并形成电流，在电压的作用下运动到轴突末梢，由于两个神经元之间的距离非常小，电流就越过间隙流过去了。这点与晶体管类似——施加电压，电路接通。这是我认定的神经元传导的主要方式。为什么教科书没有？神经科学家没发现，跑偏了。神经脉冲是一瞬间的事，在这个瞬间没发现电流通过，也就不知道了。就像要捕捉电脑中某个晶体管的电流是很难的，你意识不到晶体管有电流就不会拿仪器去测，即使意识到了，电流一闪而过，还没来得及拿仪器测量就消失了。若守株待兔呢？就像在中国庞大的公路网上，守着某个收费站查一辆车，是很难遇到的。除非目的非常明确，就是要查神经元中的电子流，这样就能查得到了。架好仪器，插好探针，制造生物电，就能逮个正着。最有可能的是，研究人员测到电子流，误认是离子流。

在中枢神经系统中的突触（神经元接头）距离是20-30nm，这是非常小的间隙，只要有一些电压，即使是真空，电子也能渡越，何况是能导电的液态细胞间质，大脑中的水分高达77%。2010年苹果手机最先进芯片制程45nm，施加电压后电子就能渡越45 nm，从阴极到漏极，通过的是半导体。而神经元之间的细胞间质是导体，任何时候都能导电，只要有微小电压就成。目前世界芯片主流制程是90nm，只是手机体积小要求高。1971年计算机芯片制程2μm，即20000nm。在电子管中，电子渡越距离是1mm，即渡越100万nm空间；在老式电视机和老式电脑中，电子枪喷出的电子流，能越过几十厘米的空间打在荧光屏上。因此，不要看到神经元之间有微小断点，就认为电流过不去了，只要有临界电压出现电子就过去了。

电压是怎么来的呢？平时神经元有一个静息电位，即细胞膜内电压是-70mV，保持负电压是细胞的自我保护，不让自由电子（电流）冲进来。细胞都有钠钾泵（一种蛋白质），能把钠、钾阳离子分布在细胞膜内外，其功能是帮助细胞运输物质，送出来送进去。但若从电学的角度考虑，阳离子在细胞膜内外云集，就能吸引自由电子，形成电流。只要两个神经元之间的阳离子不相等，或一个神经元是正电荷，另一个神经元是负电荷，就会形成电位差，也就是电压了，这是电流形成的原因。

在钠钾泵的作用下，在细胞膜内外产生动作电位，即细胞膜内的阳钠离子升高20倍，细胞膜外的阳钾离子升高9倍，这就把外界电流引进神经元，目的是点火，引燃化学反应，产生自由电子，通过轴突送往下位神经元。假如，产生大量自由电子的是皮肤感受器细胞，而大脑皮层触觉区神经元时刻云集高浓度的钠、钾阳离子，自由电子就会瞬间抵达大脑触觉区神经元，所有路途神经元的间隙都会被电流击穿，形成通路。当电子流瞬间到达大脑后，皮肤神经元恢复平衡，电位回落，这就是所谓的神经脉冲或动作电位了（见下图），心电图也是这个波形，但坡度没有这么缓，锐角冲高回落，甚至接近直上直下。

这样看来心脏的工作原理就显现了。心肌细胞瞬间制造大量阳钠钾离子，引来大量自由电子冲击，阳离子与自由电子在细胞膜内外结合，由于阳离子少自由电子多，中和得差不多后，心肌细胞为了保护自己不受电流攻击，立即收缩，可能方式：一是拉开与上位心肌细胞的距离，减少电流流入；二是收缩细胞内腔，熄灭或减少化学反应，控制阳离子的生产。由于心脏细胞是牵拉在一起的，细胞集体收缩导致心脏收缩，腔内血液就泵出去了。电位差回归常态后，心肌细胞立即放松，恢复常态。如此循环往复，心脏就不断收缩和舒张了。心脏骤停后，采用电流刺激能够恢复搏动，就是因为心细胞没有死亡或没有全死，突然受到更强电流刺激又开始搏动了。我们把这群心肌细胞称为做功心肌细胞，相当于用电设备。

在心脏中另有一群心肌细胞是给做功心肌细胞提供自由电子的，即不断保持较低的负电压和储备较多的自由电子，当心肌细胞制造出大量阳钠钾离子时，自由电子就冲过去与钠钾阳离子结合。我们把这群心肌细胞称为发电心肌细胞，相当于发电设备。

以上所述，是综合各方面情况分析得出的结论，不但从生物角度进行分析，还从电学原理进行分析。心肌细胞需要刺激才能有动作，这是所有细胞的共同特点，包括皮肤细胞和大脑细胞，刺激只能来自外部（细胞之外），不是化学刺激就是物理冲击，化学物质来得太慢，满足不了心脏高频率跳动的需要，电流冲击具有最大的可能性。这很好解释了体内信号传送为什么能精准到达靶细胞：哪个细胞有需求，哪个细胞就制造电位，附近、远方或特定位置的自由电子就冲过来，两点之间最大电位差（电压），决定了电流在这两点之间流动。

大脑皮层神经元怎么得到皮肤传来的信号呢？第一种可能方式，大脑神经元通过纳钾泵，在细胞膜两侧保持较多的阳离子，即保持较高的正电位，皮肤受刺激后发生化学反应，制造大量自由电子，这些自由电子在电压的作用下，冲到大脑皮层特定的神经元，并引发化学反应，形成感觉。以下是实验证据，信号来自眼睛，但原理完全相同，皮肤和眼睛都是感受器：

第二种可能方式，大脑皮层神经元保持较低的正电位，能让感受器的电流送达，然后通过纳钾泵大量制造阳离子，即动作电位增强，让大量电流涌入，激发神经元发生化学反应，并形成感觉，以下是实验证据：

       两点之间的电流大小，不仅取决于电压大小，还取决于自由电子多少，感受器制造的自由电子多，电流就会较大。下图是实验现象，当猴子眼睛不在目标上时，大脑皮层神经元有一些反应（图一）；当猴子的眼睛集中在目标上时，大脑皮层神经元的反应强烈（图二）。这说明眼睛制造的自由电子不同，聚焦时产生自由电子多，不聚焦时产生自由电子少，因为光通量和光落点不同。

这几段话描述了大脑皮层神经元和心肌细胞的工作原理。对将来制造人造心脏很有价值，可让工程技术人员获得理论依据，知道心肌细胞的工作原理、质量标准、如何启动和怎么激活。肌肉细胞的工作也是通过收缩与舒张实现的，工作原理与心肌细胞相同。为了让这个观点得到证实，下面看一下在实验中发现的现象，本文由这些现象得出新结论。

这段话描述的现象来自实验，表述的意思是细胞膜诱发动作电位，引起胞体内的细胞器释放Ca²⁺阳离子，引起肌纤维收缩，当细胞器回收Ca²⁺后，肌细胞就松弛了。这个发现很了不起，但没能说清为什么Ca²⁺的释放会引起细胞收缩。我解释一下，Ca²⁺引起细胞收缩有两种可能：一是Ca²⁺释放较多，电位较高，电压较大，引来电子流——来自胞体内或胞体外，细胞受刺激后，为了保护自己，于是瞬间收缩，自由电子与Ca²⁺中和后变成Ca原子，被细胞器回收，刺激解除后，肌细胞放松。肌细胞的收缩与舒张功能得以实现。二是细胞释放的Ca²⁺较少，电位不高，电压不大，不足以引来自由电子，于是Ca²⁺与细胞内带有阴离子或阴极的分子结合，形成新的物质，带动细胞收缩。这是一个化学反应过程，要研究和描述分子、原子和离子的动作。本文说电刺激引起细胞收缩，在化学反应和分子、原子、离子层次上，是有特定机制的，可以深入到分子、原子和离子水平上进行研究。

顺便说一下，钠是产生阳离子的主要元素，人吃盐（氯化钠）是为了保持细胞的导电性。但盐吃多了会形成高血压，因为在细胞内外堆积太多阳钠离子，形成的电位差（电压）过高，不断有不必要的电流冲击细胞，细胞为了保护自己，紧紧收缩或高频收放，表现在血管壁上，就导致血管收窄，血压升高。现代医学认为，长期精神紧张、激动、焦虑，受噪声或不良视觉刺激等因素影响，会引起高血压的发生，这就是证明。血管细胞收缩血管不就变大了吗？细胞都是相互牵拉的，当细胞收缩时，唯有收缩血管才能保持牵拉，不然就分离了。另外，血管细胞处于收缩状态时，血管的弹性就受影响了，这也导致血压升高。表现在心脏上，心细胞长时间收缩或高频率收放，泵出的血液就多了，血管容纳不了多出的血液，血压就上升了。现代医学仍搞不清高血压的发生机制，这段文字已经说清楚了。不识庐山真面目，只缘身在此山中，有时候是旁观者清。

气温升高后细胞化学反应加快，激烈运动时细胞化学反应也会加快，表现在细胞上都是温度升高，都会产生大量阳离子和自由电子，细胞承受不了太多电流的攻击，大量分泌水分把盐带出体外，这样钠离子就减少了，攻击电流也就减弱了，人就觉得舒服一些了。当然，随着汗液排出体外，也会把人体热量带出体外，维持37℃左右的恒温。出汗还可以排出血管和细胞中的垃圾。

③释放神经递质接通电路

当前的教科书说这是化学突触，但没说清神经信号是怎么在神经元中传导的，即怎么从胞体通过轴突传到轴突末梢的，有人说是动作电位从细胞膜上逐渐波及轴突末梢，这样就太慢了，最长的神经元一米多呢，用无数个神经元接力就更慢；有人说神经元的阳离子能在细胞膜中传递，达到分布均匀的状态，包括沿着轴突传向末梢，但其运动机制在电学上讲不通，阳离子是可以向电位低的方向移动，包括轴突末梢（轴突外表属于细胞膜），但这样说不通：其一，轴突膜是固体，阳离子只能在液体中运动，不能在固体中运动。其二，动作电位瞬间就没了，阳离子还没运动到神经末梢，电压就消失了，也就失去动力了。其三，胞体四面八方都是低电位，还伸出了千手观音（树突），阳离子移动就具有随机性了，加上周围的细胞都有化学反应，源源不断产生自由电子，笨重的阳离子还没移动过去，自由电子就猛扑过来了，两者结合就中和了。

把正负电极放到一盆常温水中，水分子被电解后产生阳离子，阳离子会向阴极运动，运动速度肉眼可见，非常缓慢。研究发现，神经元的信号传递几乎是同时发生的，唯一能够做到的就电子流了。也就是说，在神经元内是电流传递，在神经元之间是化学传递，即释放神经递质，让下位神经元接收，引起化学反应，生成自由电子，形成电流，送往下一个神经元。

无论怎么看，神经元中都是靠电子流传递信号的，当电了流冲到轴突末梢时，就直接冲击突触小体，突触小体释放神经递质，由相邻神经元的树突膜（称为后膜）接收，激发化学反应，产生自由电子并形成电流，实现电流的接力运动。之所以要有断点，等于设了开关，在一开一关中实现电流的最佳路线。

由此可见，神经元传递信号的方式就由原来的两种增加到三种，每种方式的解释和本质都与教科书有所不同，最大的不同就是电流（电子流）发挥了主导作用，以电流做功为主，化学做功为辅。在人体内，细胞内活动以化学反应为主，细胞间的通讯以电流为主。

3.道岔

神经元的工作除了断开和接通外，另一项工作是扳道岔。大脑就像芯片，芯片所有晶体管构成的电路都能走得通，从而形成无数条电路。实际上，在某个瞬间电流只在一条或几条路线中流动，这是由程序决定的，设计师就是这么设计的。大脑有140亿个神经元，构成的神经网四通八达，在某个瞬间电流往哪走，取决于每个神经元的开关之间。这些神经元是怎么做到的呢？根据《生命是什么？》，细胞是有高度智慧的独立生命体，需要电流就召唤电流，召唤方式是通过钠钾泵释放较多的钠、钾阳离子，这样电流就流过来了。不需要电流时保持现状就行了。有的道岔是通过释放神经递质与否实现的，工作方式不同，目的完全一样。道岔原理非常重要，非常关键，说清了神经元的断开、接通和道岔，人类大脑就没有什么秘密了。

三、感觉的发生

客观世界是人类参与创造的，人类对客观世界的解读，创造或扭曲了客观世界。世界没有光和色，人类的光感和色感创造出一个五彩缤纷的世界。世界没有声音，人类创造出一个音乐世界和嘈杂世界。世界没有味道，包括味觉和嗅觉，人类创造出五花八门的味道。各种感觉、记忆和思维都是人类创造的。可以说，人类创造出一个丰富多彩的主观世界。至于有人说，只要人类一观察，粒子就崩塌或位移了，这是想多了，想歪了。真理越过一步，就是谬论。仪器靠近粒子会造成影响，但这是另外一回事。

大脑的工作大体分三类：感觉、记忆和思维，是由低到高的三个层次的精神活动。感觉分为对身体外和身体内的感觉，能感觉到世界的存在和自己的存在，并知道这两个世界当前处于什么状况，这样才有自我意识和生命存在。

感受器收集各种信号，转换成电流，经神经元把电流送往大脑，打在大脑皮层专属反应区，在众多神经元中形成化学反应，就像被火掠过一样，这就是人的感觉了。因电信号、反应区和化学反应不同，感觉可分为视觉、听觉、味觉、嗅觉、肤觉、平衡觉、运动觉、机体觉等。感觉是一个化学反应过程，在大脑神经元内发生，可以瞬间完成，也可以持续发生。

每一类感觉都可细分为很多种，如视觉可分为红、蓝、绿三原色，其他颜色是三原色的混合，比例不同色彩不同。味觉可分为酸、甜、苦、咸、鲜五种基本味觉，其他味是基本味的混合。嗅觉种类就多了，人可分辨几十万种，有些人达一百万种。大脑是怎么把电流翻译成几万、几十万计的感觉的呢？有几种可能的方式：

1.不同的化学反应形成不同的感觉。电流有频率、波长和强弱之分，可以组成很多种信号，并能刺激大脑皮层神经元形成各种化学反应，也就是各种感觉了。

2.不同的空间编组形成不同的感觉。感受器神经元可以编组和分工，分别接收某种信号；大脑皮层神经元也可以编组和分工，分别接收某种信号。比如，一组视觉细胞接收红色，一组视觉细胞接收绿色，一组视觉细胞接收蓝色，三组信号分别传到大脑皮层三组神经元，并形成三种化学反应，按不同比例混合就是色彩斑斓的世界了。大脑三种神经元可以串联叠加，也可以并联捆绑。味觉也类似这样的编组。

3.化学反应加空间编组形成不同感觉。像嗅觉要分辨几十万种味道，光靠化学反应有点吃力，光靠空间编组也有点吃力，可以把感觉细胞编成几千组，每组针对一个基本味道，分别映射到大脑皮层几千组神经元；大脑皮层每个神经元又有几千种化学反应，这样几千个编组乘几千种化学反应，就是几十万种嗅觉了。像光觉、味觉也可以混合和叠加。

感觉的区分，可以是化学反应的不同，也可以是物理空间的不同，只要能区分开来就行了，特定的物理空间、特定的化学反应、特定的比例混合，就形成了千万种不同的感觉。就像音乐一样，八个音阶，再加高八度，低八度，共有二十四个音阶，形成不同的组合，再用几十种乐器演奏出来，听起来就丰富多彩了。若是歌曲，有一亿人唱就有一亿种音色，每个人的声带不同，声腔不同。电视机也是这样，就三种基本颜色组合，再加上比例、强弱和次序变化，就能形成五彩纷呈的电视节目了。这就叫翻译，把不同的电流表达和翻译出来，大脑的工作也是这样的。

不要被大脑的复杂程序吓坏了，简单说大脑就是一台翻译机，把不同的电流信号翻译出来，翻译错了也没关系，能理解就成，把土豆说成牛肉没关系啊，下次听到牛肉就知道说的是土豆。万一把声音翻译成图像呢？也可以照样使用，这是特异功能。是有这样的人，听到不同的声音就会出现不同的图像，估计是神经线路长错或接错了，本来要把听觉信号接到大脑听觉区，但接到了视觉区。蝙蝠就是靠超声波成像的。这么看来，制造大脑就是简单事情了。

大脑的解剖结构不复杂，复杂的是神经元胞体中的化学反应。每个神经元内有几十万种蛋白质，这是由几十万种化学反应得来的，这些蛋白质又不间断地配对或配伍进行化学反应，总数可能有几万种、几十万种，甚至几百万种之多，足以描述客观世界了。

灰质主要集中在大脑皮层，由密集的神经元组成，可以看成是实心的猪大肠缠绕堆积在脑腔内，大肠壁是化学反应灶，也可视为管状电视屏。大肠中心处是白质，包含相对较少的细胞体，主要由有髓鞘的轴突束组成（即导线或纤维束），是为“电视屏”输送电子流的。因此，大肠怎么堆积不影响功能，堆积方式只是为了充分利用空间，这为以后制造大脑提供了理论依据。以后看到沟回不再害怕，只是大肠自然堆积的形状。将来为人类制造一个球状大脑、方形大脑、碟状大脑、平板大脑或任何几何形状的大脑都是可以的，有薄薄的厚度就行。

除了大脑，其他器官、系统、组织、肢体和材料也可以有不同形状，重点在于功能相同或相似，能达到同样或类似功能就行了。将来的人造组织、器官、系统乃至人体，没必要受制于现有外形，甚至完全不同现代人类。这也是一种进化，是借助人工获得进化。

当然，照葫芦画瓢不走样更可以了，你造出了什么东西就有什么功能。不要担心胃不会消化，心不会跳动，肺不会呼吸，肾不会过滤，肝不会解毒，脑不会思考。只要材料相同、成分相同、结构相同，其功能就一定相同。造出一辆车，它就一定能跑；造出一块表，它就一定能转；造出一个手机，它就一定是万能的。

如果把老式电视机荧光屏视为一层的，电子枪喷出的电子流打到荧光屏上显示出图像，那么大脑皮层就是由多层神经元叠加构成的，各层独立工作，多层叠加是为了增加大脑皮层的工作面，每个工作面分为若干个区，每个区实现一个功能。不排除各层神经元形成串联结构，协同实现某个功能。如感觉红、蓝、绿三原色电磁波，可由三种神经元分工负责，串联组合或并列组合都可以。

感觉有很多种，最复杂、最常用的是视觉，接收外界90%的信息，在这里把视觉说清楚，其他感觉不言自明，大同小异，依此类推。可以把大脑皮层视觉区中的每个神经元胞体视为一个像素，一群神经元就构成了一块屏幕，每个胞体都有一条导线（轴突），通过接力连接到眼球感觉细胞。哪个像素需要发光时，就启动钠钾泵，瞬间升高电位（释放更多阳离子），由视神经传来的电流就打在这个胞体上了，引燃胞体内的化学反应，于是出现一个亮点。电流越强，亮点越强；电流越弱，亮点越弱；没有电流，显示黑色。在动态的明暗变化中形成一幅图画，外界静图画静，外界动图画动。每个像素有三种神经元（三个一组，纵向排列或三角排列），分别感受三原色，这样就形成色彩斑斓的世界了。当然，明暗和色彩都是大脑创造出来的，用来翻译客观世界强度不同、频率不同、波长不同的电磁波。

视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉、肌体觉、平衡觉、运动觉等为什么各不相同？胞体内的化学反应不同，也就形成了各种各样的感觉。根据《生命是什么？》，细胞是具有高度智慧的独立生命体，能精准控制化学反应的种类和发生、进程、终止。这样，人的生命才有可能，包括感觉、记忆和思维。

大脑有没有一个脑门呢？也就是负责分配电流去向的关卡，相当于电话总机或程控交换机，以便把不同的感觉电流送到不同的大脑皮层，视觉到视觉区，听觉到听觉区，这是上行电流，下行电流也要分配到不同的肢体和肌肉，在对应的肌肉群中点燃化学反应，并形成特定动作。研究表明，传递感觉的上行电流要经过脑门——丘脑（嗅觉除外），从脊髓传来的电流，首先到达丘脑，由丘脑神经元接力传向大脑皮层。因此，电流往哪传就由丘脑神经元决定了。下行电流没发现经过脑门，主要是传递动作指令，都有明确的对象，不经过脑门把关也正常。

大脑怎么控制肌肉形成动作呢？由大脑一组神经元发出指令，也就是通过化学反应制造和发出电流，通过神经系统传到肌肉细胞群，细胞群分工进行收缩和舒张，也就形成各种动作了。另外，人还有自主神经系统，是由大脑自动控制的，用简单程序控制简单动作，主要控制器官、腺体和血管，因此能自动完成。

感觉是生命的基本属性，说清了感觉就说清了生命。无论如何，人类还是觉得感觉的出现不可思议。人的感觉来自细胞的感觉，众多细胞感觉的集合就是人的感觉。那么细胞的感觉是怎么来的？来自核酸（DNA和RNA）和蛋白质的感觉，《生命是什么？》认为，这两种分子是人体初级生命体，生命等级低于人体、细胞、细胞核和细胞器，他们也有感觉，叠加放大后就是细胞的感觉。再往上追溯，就追到更小的分子和原子了。

水分子有没有感觉？就看怎么定义感觉了，如果把感觉定义为“受到冲击，作出反应”，水分子、氧原子、氢原子等都有感觉。只要其他物质接近或触碰，就会干扰和影响外围电子运行，电子云发生扰动，原子核和整个原子也会产生位移，这就是感觉。当然，这是无限小的感觉，无限小可以视为零。

原子、分子无限小的感觉叠加后形成核酸和蛋白质的感觉，核酸和蛋白质的感觉叠加后形成细胞的感觉，六十万亿个细胞的感觉叠加后形成人的感觉。感觉只能叠加放大，不能无中生有，任何事物都是这样的，时间、空间、物质、能量都不能无中生有。宇宙不就是从无到有的吗？宇宙可以有爆炸，可以有膨胀，可以有变化，但不能从无到有。为什么？不为什么，老天愿意。

四、记忆的发生

感觉和记忆都是化学反应，两者具有相关性和相似性，感觉是记忆的基础，记忆是感觉的重播或模拟。记忆包括记与忆，记是储存，忆是输出，储存的是化学物质，输出的是化学反应。

每个神经元有几十万个蛋白质分子，其中一些是记忆物质，目击或体验一个情景或学习一段知识的过程，大脑神经元就会发生源源不断的化学反应，遇到新鲜的、刺激的、特殊的体验，记忆细胞就会收集反应物和催化物储存起来，这些东西主要是蛋白质分子。

记忆模拟感觉的发生，不是完整记录，只是截取新鲜的、刺激的、特殊的画面保存下来，保留的不是电影，而是静画。也许有人认为记忆是放电影，其实几张相关静画连续播放，就像放电影那样了，但最好还是认真想一想，回忆到底是静画还是动画？之所以不能播放电影，是因为时间不允许，生命十分短暂，没办法重新活一遍。一天经历，可能只给你一张或几张图片；一段岁月，可能只给你几张、十几张或几十张图片。

回忆很可能是在一群记忆细胞中同步发生的，集体行为，共同做功，做的是同一件事。这些记忆细胞聚居在大脑感觉区或海马体中，它们同步记录了某一场景，在细胞内储存了相同的反应物和催化物，需要回忆时只需要把细胞内的化学反应点燃。有两种可能的工作过程：

1.记忆细胞与显像细胞分离。记忆细胞发出指令，钠钾泵启动，在细胞内外产生更多钠、钾阳离子，引来电流冲击，点燃细胞内的化学反应，向外释放出众多自由电子，电子流按一定次序、落点、密度打到大脑回忆区，形成回忆。回忆区可能就是感觉区，可能是感觉区一角，也可能在海马体中。一个记忆细胞力量不够，是众多记忆细胞合力做功的结果，即由一群细胞同时记录某个片断。当其中一些记忆细胞死亡、受伤或丢失物质时，记忆就淡化了。人越老记忆丢失越多，时间能摧毁记忆细胞；人越老越难形成记忆，因为部分记忆细胞已经死亡、受伤或丢失物质，不能产生足够多的记忆物质（蛋白质）。童年、少年、青年产生和储存的记忆物质（蛋白质）较多，保存完好，反而记得更牢。

2.记忆细胞与显像细胞同体。众多记忆细胞排列组合在大脑感觉区或记忆区，每个记忆片断由一群相同的记忆细胞负责。需要回忆这个片断时，这群记忆细胞发出指令，钠钾泵启动，产生更多钠、钾阳离子，引来电流冲击，点燃细胞内的化学反应，燃烧掠过，就是回忆。这比第一种方式更简单省事一些。

一般认为记忆细胞在大脑的海马体中，现在看来只是记录情景的记忆细胞在海马体。有个叫亨利的人，海马体受伤后，不记得以前，也不能记住以后。有个叫肯特的人，海马体受伤后，不记得以前的情景，也不能记住以后的情景，但以前的知识能记住，还能学习新知识。因此可以判定，储存知识的记忆细胞不在海马体中。不管在哪里，不在大脑就在人脑其他部位。对于电流来说在哪里都无所谓，让电流去走一圈就是了，或全部记忆细胞过一遍，或有关记忆过一下，无关的记忆细胞绕过去。

记忆化学反应，形成类似视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉等感觉，我们叫做回忆。记忆细胞内的催化物（酶）和反应物，全部或大部为蛋白质。一个基因一个蛋白质，人体细胞有两万多个基因，意味着有两万多种蛋白质，这些蛋白质人类已经搞清的不多，主要分为功能蛋白与结构蛋白两类，估计功能蛋白多于结构蛋白。结构蛋白是构建细胞和细胞间质的材料，功能蛋白是细胞内化学反应的物质，包括反应物和催化物（酶），各种化学反应构成细胞和人的生理功能。

对自我生命的感知，一是来自对现在的感觉，二是来自对过去的回忆，三是来自对未来的想象。生命的延续在于记忆，一觉醒来感觉自己还活着，因为还保留着过去的记忆。如果没有记忆，生命就不是一条线，而是一个点，这样生命就简单多了，满足当前需要和未来需要就行了。

生命的更替能不能不要回忆呢？不行，因为他觉得，失去了过去，就失去了生命。他是一路走过来的，这是一条线，若变成一个点，就是无限短的一瞬间，他这条命连万分之一都不是了。没有记忆就没有历史，这意味着没有知识，没有能力，没有性格，没有道德，没有理想，没有亲情，没有友情，没有社会，上下左右关系都没有了。组织一支军队，一天就走散了，因为官兵都不记得自己的入伍、身份、承诺、责任、义务和史命了。

看来生命的延续必须有记忆的保留。记忆不是凭空产生的，必然有其物质基础。记忆细胞储备了形成感觉的物质，提取越多就储备越多，反复使用就是反复提取，这就历久不忘了。可见，记忆的关键不是输入，而是输出。这正是单词很难记住的原因，背了忘，忘了背，如果经常用，在不知不觉中用过几百次，那就很难忘记了。这符命用进废退的原理。细胞的一个特点是用进废退，肌肉细胞、骨骼细胞、大脑细胞都是如此，记忆细胞属于大脑细胞。宇航员上天几个月，骨质大量丢失，以致下地后不能行走，就是因为用进退废的原理在起作用。

人生也就两三万天，可能90%是普通日子，这是不需要记忆的，特殊事件、特殊印象、特殊经历、特殊感觉、特殊感情、特殊味道才需要记忆，这样要记的东西就不多了。假如两三千天是要记的，在这些特殊日子中要记的要点也就几个，这样就很简单了。人脑细胞有1000亿个，记忆细胞有1-10亿个可能就够用了，因为每个细胞有几十万个蛋白质分子。用一万个记忆细胞储存某天经历的要点，这是完全能做到的。

由于记忆细胞收集、储存和释放的是微量物质，也只是模拟感觉，还是与感觉有所不同，类似、依稀、模糊、淡化、扼要、一掠而过是主要特征。毕竟刺激物、反应物和催化物有所不同，化学反应灶完全不同或部分不同。在本文，我们揭示了记忆的本质，在《生命是什么？》的基础上又进了一步。

在实现人类永生的工程中，首要任务是找到记忆细胞，然后小心翼翼复制备份，如果所有物质都能保留下来，那么所有记忆也就保留下来了。后天才有的东西，能不能人工制造？就好比粮食和猪肉人工能不能制造？当然可以，都是由物质构成的，有什么成分造什么成分就是了。

记忆最多的是目击，看到某个场景，拍摄下来，提取要点，储存起来。同一个场景，首次扫描比较细，尤其特征扫描，然后储存在记忆细胞中，这就是档案图了。下次再见到，主要是对比差异。因此，第一印象最重要，初次见面要留给别人好印象。同一个场景，不同的人记忆大同小异，各有各的扫描，各有各的重点，各有各的设备，也与人的知识和经验有关，这决定什么是重点。假如把一个人的记忆细胞输入到另一个人的脑袋中，他就会有同样的记忆，尽管他没经历过某些事情。

五、思维的发生

思维是从感觉到行动之间的过渡环节，如果没有思维环节就是本能行为。思维是为了让人采取正确行为，趋利避害，有利生存。思维怎么才能让人采取正确行为呢？就是让记忆细胞把关，过去的经验和知识储存在记忆细胞中，让电流从记忆细胞中过关，如果最终能走得通，就会形成判断、选择、决心、决定、决策等，随后就可以采取行动了。一个人的经验和知识越多，判断事物、作出决策就会越慎重，因为他知道，一步不慎，全盘皆输，经验告诉他的。一步不慎就是少过了一些记忆细胞和少走了一些电路，导致最后的结局超出意外。

进入深山老林遇到虎，若从来没见过虎，包括电影、电视、书本、相片、图画、故事中都没接触到虎，也没接触过大形动物，那么就不会怕虎，所以两岁小孩不怕虎，初生牛犊不怕虎。南极企鹅不怕人，因为他们从来没见过人，即使见过也觉得对它们无害。如果记忆细胞中有虎的记忆和知识，在思维电路中就走不通了，会指令人停止前进或掉头就跑。

如果记忆细胞中有牛的记忆和知识，那是对人类无害的动物，即使身躯比虎更庞大，但神经元很快就接通了。多数记忆细胞都是能走通的，少数记忆细胞是走不通的，不通才是神经元和大脑工作的关键所在。确切地说，思考时不通才是关键所在，感觉则要求随时保持畅通，除非睡着了、犯困了、疲倦了或喝醉了。

读书多的人堪当大任，知识可以帮助判断和决策；经历多的人也堪当大任，经验也可以帮助判断和决策。这是不用多讲的常识，但获得这样的认识不容易。从八十年代初开始，认为人有知识就行了，唯文凭、唯学历是举。经过三十年左右才发现，人的经历和经验也很重要，提拔将军最好有战争经历，提拔官员最好有企业经历。现在又发现，提拔官员有科研经历更好。

神经元通就是1，断就是0，这就是肯定与否定的决策。比如，面对眼前的河流，能不能游过去？电流在大脑一一过关，走得通就是1，走不通就是0，呈现在大脑的是行或不行。关卡无非是水深、流速、河宽、水温、游泳能力和当前体力，这几关都过了也就是1了。

林彪打大仗之前经常要闭门思考三天三夜。这就不是一条河的问题了，可能是十条河、十座桥、十座山、十个部队、十个友军、十个敌军、敌我态势、地形地物，还有火炮、工事、后勤、士气、体力、战斗力等因素，把这些因素都放进大脑走一遍，意味着有很多种通路，很多种选择，很多种可能，就得三天三夜了。

大脑的是怎么思维的？难以通过实验获得解释，但可以从感觉、体验和观察进行分析判断和逻辑推理；可以把人类的碎片知识和研究成果理顺、串联、整合、系统化，甚至得出全新结论；可以参考芯片（集成电路）的工作原理，对大脑的工作进行类比和推理。这些都是可行方法。通过参考类比、由表及里、由浅入深、见微知著、融会贯通，让大脑的工作原理原形毕露。芯片工作原理也是推理出来的，设计靠推理，运行靠推理，无人拿着电笔测每个晶体管在某个瞬间有无电流通过。天文科学主要来自推理，仅凭蛛丝马迹的观察，就推导出惊人结论了，甚至颠覆人类常识。科学研究不一定都要做实验，很多实验上帝已经为我们做了，我们只需要观察、分析和思考。实验是对自然的扭曲，面对真实世界直接研究更好。

单个神经元的工作并不复杂，无非就像导线那样通电，接通和断开，1和0，本质上就像电脑芯片上的晶体管，但无数个神经元集合在一起就复杂了。苹果13手机芯片含有85亿个晶体管，华为手机麒麟990芯片含有103亿个晶体管，已经非常接近人类大脑140亿个神经元的数量了，只是大脑与芯片的工作重点不同，各有所长，不宜取长比短。

神经传递上行电流和下行电流，各有各的神经线路，或混编在一起形成一条神经，其实还是各走各的线路。上行电流是感觉，下行电流是指令，都要求以最快的速度到达。在下达指令之前，有一个分析、判断、思考的过程，这是电流做功，电流在大脑中做功，大脑是由数以百亿计的神经元组成的迷宫，有的通道能走通，有的通道不能走通，最后只有一个出口、多个出口或没有出口。

然而，正如前文所述，即使神经元在大脑连接的线路再长，也应瞬间到达，再加上每个神经元释放和接收神经递质的时间，也不应延时太久。但大脑有些决定是耗时漫长的，甚至三天三夜也下不了决心，一辈子下不了决心也常见。显然，迷宫中的所有通路都暂时关闭或永久关闭了，谁关闭的呢？只能是神经元，大脑中的每个神经元都有开关功能，让不让电流通过，到了它的地盘就由它说了算。有的人反应很快，快嘴快舌，说明大脑断点少；有的人城府很深，说得少，说得慢，说话之前先在大脑转几圈，说明大脑断点多，在迷宫走很久才走出来，甚至走不出来，干脆不说了。

为什么大脑断点多呢？除了大脑的天生结构之外（影响性格），还与人的知识、经验有关，知识越多，经验越多，做决定越慎重。反复分析，反复思考，反复权衡，反复对比，各种好处要想到，各种坏处要想全。所以，无稿讲话，无腹稿讲话，是最容易有闪失的。官员在公开场合很少讲话，也不信口开河，宁可讲几句无关痛痒、你好我好大家好的话，这是一种智慧。马云喜欢演讲，都是精心准备的，但言多必有失。希特勒喜欢演讲，也是精心准备的，这是他取得成功的重要因素，后来他成为元首，说错了也是对的。写文章虽是深思熟虑，也是有失误的，或全篇失误，或部分失误，或段落失误，或句词字失误，人能做的只能是减少失误。

借助写作能够帮助思维，等于把思维的每一步都记录下来，第一步过了一个三岔路口，第二步再过一个三岔路口，以此类推，步步为营，行稳致远，每一次选择都有停顿和思考，这样能帮助你走得更远，在难度大的三岔路口，可以思考得更久一些。这样的前进路线很清晰，能不断沿着正确道路走下去。讲话不允许停顿，提供给思考的时间很短。一般来说，口头语言是不算数的，可信度不高，说了就说了，不能太当真，无论说得好坏都不能当真。

每个记忆细胞都是一个断点，一道关卡。这些关卡本质是知识和经验，两者都是信息，储存在记忆细胞中，思考电流要过的就是记忆细胞。不管记忆细胞在哪里，对于电流来说都是无所谓的，让电流去走一圈就是了，或全部记忆细胞过一遍，或有关记忆细胞过一下，无关记忆细胞绕过去。

以上是神经元的可能工作方式，逻辑电路就应该是这样走的。人的大脑神经元有140亿个之多，其中记忆细胞也有相当数量，构成了极其复杂的网络，有无数条通路，但每次思考、回忆和感觉形成的电流，只通过一条或几条路线，路过的细胞是极少的。就像全国公路网复杂得难以形容，但只有一辆或几辆车行走，走过的路线极少。所以有科学家说，98.5-99%的大脑细胞处于休眠状态，只有1-1.5%的细胞参加大脑神经功能活动。

神经元活动少，也许是它们长寿的原因，几乎与人类的寿命一样长，因为长期处于休眠状态，新陈代谢缓慢。根据《生命是什么？》的研究，固有新陈代谢节律越慢，寿命就越长，人、动物、植物、细胞和其他微生物都是如此，典型的是活动少的龟长寿。但过度静止也不行，人要有适当的活动，这样才能与外界正常进行物质交换，人就是这么设计的。细胞也要有适当活动，也要与外界正常进行物质交换。

神经元长期处于收缩状态（休眠状态），长期不打开慢慢就萎缩了，这就是老年人的大脑萎缩，中青年人也会因病脑萎缩。脑萎缩包括神经细胞死亡和体积缩小。大脑要用才灵光，公路有车走路况才好，如果超出负荷就把道路压变形了。记忆细胞也有死的，人老忘事，要么是一些记忆细胞死了，要么是大脑神经通路不通了，路径上有神经元死了或功能不全了。

话说回来，大脑做出判断或决策时，也不只是让电流经过记忆细胞。当面临一些重大判断或决策时，也会浮现出一些画面（静画或动画），以便帮助人做判断和决策。有的是记忆图像，有的是未来想象图。大脑调动记忆细胞，一幕一幕放图像，一个一个选择可行或否定，最后获得较多票数的胜出。比如，下象棋预测各种走法形成的棋局，这就是图像化的了。比如，作战方案的制定，胜利时或兵败时都可能会有图像，这是对未来结局的想象。有时候会回忆起某个相似战例，或胜或败，都能帮助做出决策。如红军长征临近大渡河时，将领们就想起太平天国将领石达开在大渡河全军覆灭，这是从历史知识得来的记忆，是过了画面的。但一般的思考很少过画面，只是潜意识告诉自己，要这样看，不要那样看；要这样做，不要那样做。

决策事项时，记忆细胞是关卡，要靠知识和经验来打通，知识不多、经验不够的人，就很难做大事。判断事物时，记忆细胞主要作用是对比底图，一个人多年不见，再次见面就会调出底图，如果多数特征相符就会判断是当年那个他。如果发现他是新人，只要对自己较重要，记忆细胞就会把他记住。

在重大决策中要过的记忆细胞很多，像一大串串联的灯泡，所以决策、决定、决心和选择是比较慢的。知识和经验较少的人，拍拍大脑就做决策了。记忆细胞记录的是令人恐怖的事物或场景，以后遇到类同事物或场景就不会放行。相反，记忆细胞记录的是令人愉快的事物或场景，以后遇到类同事物或场景，就会毫无保留地让电流通过。为什么唱歌、听歌和心情愉悦能延年益寿？全身细胞一放松，电流通了，血液通了，该进来的进来了，该出去的出去了，细胞健康人体就健康了。

大脑通不通，在于神经元的分析判断；电脑通不通，在于预先的程序设计。这是大脑与电脑的区别。由此可见，电脑只有程序，没有智慧，说机器人将消灭和取代人类，那是因为他不懂电脑，至少没有真懂，不管他是科学家还是企业家，什么家都不是万能的，也有知识盲点。当然，机器人也可以杀人，甚至可以大量杀人，实际上是机器人背后的人杀人，所有自动武器都属机器人。能不能发明一个或一群机器人把人类杀光呢？在理论上存在可能性，就像一个人或一群人握有常规武器或核武器，理论上也有可能把人类杀光，那不是武器杀了人类，而是有人杀了人类。

少年大脑储存的知识和经验少，电路比较简单，加上神经导电性好和细胞化学反应快，大脑运行快捷；老人大脑储存的知识和经验多，电路比较复杂，加上神经导电性差和细胞化学反应慢，大脑运行缓慢。中青年人则处于两者之间，儿童则是大脑发育没完成。

知识和经验都是记忆信息，本质上没有太大差别，知识是别人的经验，经验是自己的知识。所以既要读书，也要实践，不可偏颇。知识是淡淡留痕，经验是刻骨铭心。阅历多、经历多的人，具有更宽的视野、更大的胆识、更强的能力，敢于拍板做决定。阅历和经历更容易记住，因为对感观的冲击强烈。知识难以记住，主要是兴趣不大，印象不深，相似雷同。如果想把一个中文词语或英文单词记住，添加更多关联东西能记得更牢，因为记忆只记感觉新鲜、富有特点的东西，添加更多枝叶，特点更加鲜明。对于记忆细胞来说，储存知识与储存经验是一回事，本质上都是信息的储存。

是不是电流要走九十九道弯才知结果呢？多数情况不是，问题电流先走捷径找到一个、多个或零个出口，这是瞬间得出的解决方案，通常叫直觉，然后再具体论证是否可行，这才是走九十九道弯。所谓捷径就是电阻最小的通路，是在常规状态下形成的电路。比如，来到陌生的三岔路口，直觉会告诉你应该走哪条路。然后会从大小、路面、车流、方向和周围环境等方面分析，最后得出一个判断或决策。

上行电流与下行电流都要精准输送到该去的地方，不然就是神经错乱，本质上是电路错乱。广东话形容神经有问题叫“妻线”，意思是两条线搭错了，不该粘在一起却粘在一起，导致语言和行为不按常规出牌，这是不幸言中。人类也有植物神经系统，上行电流与下行电流不受意识控制，即不需要经过记忆和思维，而是根据身体状况自动调节。

如果在二三十年内，人类不能让干细胞发育成功能齐全的大脑，也可以按大脑工作原理仿造一个，结构不太一样，功能大体相同。即为大脑皮层各感觉区引入神经束，让视觉、听觉、味觉、嗅觉、痛觉、肤觉、平衡觉、机体觉等区域都有专属的神经束。当这些神经束把信号转化为电流送往大脑皮层对应的感觉区时，就能形成不同的感觉。如果与标准感觉有差异也没关系，习惯了就好了。不就是为了把内外信息译成能被大脑理解的“语言”吗？只要能形成独特的语言，再对照实际事物，下次遇到就知道是什么了。这个人感觉到的世界与众不同，但能用自己的大脑语言翻译出来。

大脑大体可以分为三大区域：感觉区、记忆区和思想区，分别引入对应的神经束，让电流在不同的区域产生不同的化学反应。感觉系统比较好制造，简单明了；记忆系统难度较大，这是与感觉系统联动，能从感觉系统提取要点，并储存相应物质，必要时能模仿感觉的一群细胞。现在想来，一生中记住的情景要点不多，幼儿园几个要点，小学几十个要点，中学几十个要点，下乡几十个要点，打仗几十个要点，军校几十个要点，部队几十个要点，国企几十个要点，创业几十个要点，科研几十个要点，等等，人生经历大体有几千个要点。而知识和经验要点，说不出太多东西，如开车是怎么开的？游泳是怎么游的？很难说得出来，只是在潜移默化中记住了一些有用的东西。这么看来记忆系统也不难制造。关键是找到记忆细胞，并了解其物质与结构，什么物质与结构对应什么记忆。

思维系统难度最大，实际上是让正在思考的事情过一遍记忆或过一遍记忆细胞，由部分或全部记忆细胞投票决定Yes或No、1或0、通或断，最后能走通的那条路就是判断或决策了。条条道路通罗马，实际道路无数条，所以做出一个决定是耗时漫长的。也有可能，没有一条路是通的，有时一辈子都做不出一个重大决定。

思维区是一个逻辑电路，调用感觉（情报、信息）、知识（记忆）、经验（记忆）等，汇总之后进行分析、取舍和综合，最后得出判断或决策。电脑最终得出的东西，是文字、图片或指令，这是程序运行的结果，可说有智慧，也可说无智慧，这是程序设计员规定电脑运行出来的结果。在人脑上得出的结果是直观事物，是不用译成文字和图像也能理解的东西。

不同的运行结果体现出思想水平高低。思想是有对应物质的，大处说是对应一个大脑，小处说是对应一群细胞，这群细胞与众不同，每个人都有自己的思想。只要把这群细胞仿造得一模一样，人的大脑和思想就会一模一样。同样的功课，让芯片做和大脑做，都会得出对应的结果，两种结果可以相同、相近或不同。

综上所述，如果把人比作一台自动机器，人脑就是电脑，大脑就是芯片，神经元就是晶体管，晶体管既是导体，也是开关，神经元也同样如此，具有导体和开关的功能。明白了这点，人脑的工作原理就迎刃而解了，什么都能解释得通了。大脑的功能是感觉、记忆和思维，也可分为判断（包括结论）和决策（包括选择、决心、决定）。

智慧是来自是先天还是后天？由《生命是什么？》中的一章《聪明与愚蠢的本质》可知，智慧既来自先天，也来自后天，先天是大脑物质与结构有所不同，后天是知识与经验积累不同。另外，经常用脑能更熟练地调用知识与经验，做出符合实际的分析、判断、结论、选择、决心、决定和决策。有思想的人，发表临时性、随意性、公开性的讲话，不见得就有思想，若信息不在大脑中转几十道弯，表达出来后也不过尔尔。因此，文章表达的是思想，语言表达的是本能，文章是深思熟虑，说话是随心所欲，要多看文章，少听说话。某个领导或某个学者，在某个场合曾经说过某句话，这都是不算数的，不能奉为真理，也不宜打翻在地。

思维是最复杂的生物活动过程，我们初步分析、判断、推测出其运行机制，不能说十分精准，应该是八九不离十，还有很多东西是人类不了解的，需要进行深入的探讨和研究，只要一点一点积累，慢慢就能了解透彻了。电脑的出现为人类解释大脑创造了条件，两者的工作原理是大同小异的，都是电流做功。

理论是否正确是可以验证的。就像芯片一样，电路设计是否正确，是否有漏洞，要在工厂流片，走得通，走得顺，就是合格产品，再放到实际中运行一段时间，都没发现问题就证明芯片设计和生产没问题了。这是电脑硬件，电脑软件也一样，编写人员先把程序放在电脑试运行，再放到实际中让广大用户运行，发现问题再补丁。

简单说，芯片是有无数断点的逻辑电路，软件决定哪个断点在什么时间、什么状况、什么场合能接通。换一种说法，芯片是复杂电路，有无数条电路，都是通的，也是断的；软件是控制电路开关的无形之手，控制无数条电路的开关，最终芯片只有一条电路、多条电路或零条电路是通的，这就是人们在屏幕上看到或听到的文字、图像和声音了，如果形成的是指令，是控制机器动作的，发一串电流过去机器就有动作了，动作是能看得见或听得见的，如喇叭唱歌、机器人工作、汽车自动驾驶等。

对于大脑来说，所有神经元构成一块“芯片”，怎么走都是通的，但要受记忆细胞的节制，记忆细胞就像“软件”，指挥电流在大脑中运行，有的路径放开了，有的路径关闭了，最终形成一条、多条或零条通路，这就是判断或决策了。如果事关身体，还会形成指令，指挥身体采取行动，包括说话、表情和动作。

大脑对于人类还很神秘，人类对大脑的解释还比较肤浅，还停留在哪个区域负责什么。这篇文章发表后就知道：大脑结构类似芯片结构，本质上是一个集成电路，智慧产生于电路的开与关、通与断之间，这样就能形成很多判断、结论、选择、决心、决定和决策。自然形成的电路是本能，是不加思考的行为；思考形成的电路是智慧，是经过思考的行为。直觉是对事物的初步判断，自动思考或略加思考。

发电设备与用电设备之间一定有电线联接，电线是传输电子流的，不是传输离子、原子和分子流的。人体内也有发电设备，各种感受器就是发电设备，如皮肤、眼睛、耳朵、鼻子、舌头等，接触到外界信息立即转化为电流，如针扎一下立即形成电流；人体内也有用电设备，如大脑皮层；人体内也有电线，那就是神经了。无论是人类制造的电线，还是人体之内的神经，流动的一定是电子，而不是离子、原子和分子。

不能从根本上想歪了，科学家发现两个神经元之间有神经递质输送，就认定神经是通过化学物质传递信息的，这就错在了根本，是战略错误。一步不慎，全盘皆输。所以，几百年来科学家解释不清神经元和大脑是怎么做功的，解剖学结构较多，碎片原理也有，但总体上没有把本质说清。本文专注于神经元和大脑如何做功，在战略上、总体上把本质和原理说清了。

六、大脑的简化

有些事情说得越多越糊涂，一句话或几句话简明扼要描述事情，反而更容易理解。本文洋洋洒洒三万多字，很容易把人搞糊涂，可以用一幅简图把大脑的工作原理表述清楚：

我们初步建立这么个模型，把大脑的主要功能感觉、记忆和思考注入这个模型，当然不是最终模型，以后随着脑科学研究的深入，再进行调整、修改、补充和完善。圆形表示细胞，可以理解为一个细胞，也可以理解为一群细胞；直线表示神经，可以理解为一根神经，也可以理解为一束神经。这样大脑就有以下基本路径了：

路径一：感觉细胞——大脑皮层神经元（形成感觉）

路径二：感觉细胞——记忆神经元（记忆储存）

路径三：感觉细胞——记忆神经元——大脑皮层神经元（记忆播放）

路径四：感觉细胞——大脑皮层神经元——执行细胞（本能反应）

路径五：感觉细胞——大脑皮层神经元——记忆神经元——执行细胞（思考后的反应）

路径六：大脑皮层神经元——执行细胞（大脑皮层神经元发起的习惯动作）

路径七：大脑皮层神经元——记忆神经元——执行细胞（大脑皮层神经元发起的智慧行为）

记忆神经元能不能发起动作呢？还需要研究，如果能发起，主要有两类动作：一是刺激大脑皮层神经元播放记忆，二是直接推动执行细胞做动作，如人的一些神经质动作，既可能来自大脑皮层神经元，也可能来自记忆细胞。每个人都有这类动作，如睡觉时手脚类似受电击的突然抬举、弯曲或伸缩，这种现象得不到科学或医学的解释。显然是某些细胞发出了动作电流，这些发起细胞有可能是记忆神经元。

这样我们制造任何一个器官、组织和系统都简单化了，可以用两个细胞和一根神经制造，如果觉得一个细胞形成信号和反应太弱，那就增加为一组细胞。用一组细胞实现一种功能，用多组细胞实现多种功能，无数组细胞编排组合在一起，就是复杂的大脑了。就像芯片中的晶体管，用一组晶体管实现一种功能，用多组晶体管实现多种功能，无数组晶体管编排组合在一起，就是复杂的芯片了。电脑、电视、手机、汽车、舰艇、坦克、飞机、火箭、卫星和飞船，都是由多种系统编排组合在一起的，所以看起来复杂，如果单独看一个系统就简单多了。

人类大脑约有1000亿个神经元，和平锉齿线虫只有300个神经元，却能作出复杂的决策，或捕食秀丽隐杆线虫，或驱逐秀丽隐杆线虫，或与其争夺食物，这两种线虫都以细菌为食，当细菌不足时和平锉齿线虫就会转而捕食和驱逐秀丽隐杆线虫，既为当前，也为长远。显然这是复杂决策过程。这表明很少神经元就能构成大脑和进行决策（3月21日《参考消息》转载3月15日美国趣味科学网站文章）。

线虫神经元少，只是因为要实现的功能不多，只有简单几种功能。这对人类理解大脑、修复大脑和制造大脑，无疑是福音，即使人类大脑简单到只有几百个神经元，也还是能做决策的。比如，一个人大脑死亡之后，仿制出线虫“大脑”植入这个人脑袋中，他就能作出类拟线虫的思维。再增加几百组、几千组神经元，就能实现很多功能了，智力可能相当于儿童了。

综上所述，本文主要讨论神经元的工作原理，大脑是神经元的集合，说清了一个神经元、一群神经元和几群神经元，就说清了整个大脑。对于本文的理论，每个人都可以从自身经历和别人经历进行验证，看看神经和大脑的运行是不是这么回事，如果都能解释得通，那就基本可以认定是真理了；如果发现问题和缺陷，加以修正、补充和完善就是了，科学技术就是这么发展的，有人奠定基石，别人添砖加瓦，不然永远不能实现从0至1的突破。求全责备，攻击一点，以点否面，都不是科学的态度。

本文还有一个重要意义：人类不仅可以制造或复制大脑，还可以创造出另类的、高级的生命形态。人在现实生活中经历的一切真实感觉，都可以在大脑模拟出来，就像亲临其境一样，这就等于是神仙过日子了。看到、听到、尝到、闻到、摸到不好的东西，都可以翻译成美好的东西，看到老妪可以变成看到美女，听到噪音也可以变成看到美女，这叫跨界获得美好感觉。即使没有感觉到外部世界的东西，也可以随心所欲获得想要的感觉，天天洞房花烛夜也行，天天都换新娘也行，这比皇帝三千后宫更幸福。

                                                                      2022年2月16日

    【说明】如果认为本文某些细胞的分类和名称不同教材，那是我分类和命名的，这样分类和命名更合理一些，以后的教材可以沿用。其他一些新颖名称，也是我命名的，如把大脑皮层称为大肠壁，是管状的、弯曲的大脑屏幕反应区，这条大肠中间是实心的，一条大肠弯曲堆积在一起形成一团大脑。大肠壁也可称为肠状壁、管状壁、管状幕、管幕等，这样就不会想歪了，多个名称和一个概念