科学家回信|王波：人类大脑产生思想是已知最复杂生物学过程

编者按：2023年5月起，“学习强国”学习平台与中国科学报社联合发起“科学家回信”活动，邀请广大读者向自己心中向往尊敬的科学家、科技工作者提问、留言。活动启动后，“学习强国”“科学网App”收到了读者的踊跃留言。我们精选了读者刘家宁的提问，请中国科学院生物物理研究所副研究员王波发出第七十三期手书回信。

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读者刘家宁：前辈您好，请问人的大脑产生的思想是细胞之间的共同作用吗？为什么会产生思想？

王波：首先，第一个问题的答案是确定的。大脑产生的任何活动，包括所有的生理和精神活动，都源自于一个明确的物质基础——组成大脑的上百亿个神经元和数量更多的支撑神经元的胶质细胞等的共同作用。

对于第二个问题，局限于目前人类对大脑工作机制的认识程度，当前还无法给出完整、准确的答案。大脑产生思想，或者说产生意识、产生思维、产生智慧，是已知的最为复杂的生物学过程。这一过程至少可以划分为两个部分：一个部分是大脑作为物质世界中的生物器官的生理和生化过程，主要涉及神经元细胞的放电和代谢，以及电信号在神经元之间的传递，神经网络连接的建立与激活；另一个部分则是大脑活动最独特的部分，即精神世界的形成和活动过程，我们称之为大脑的认知功能。

大脑的认知功能活动包括：一、将物质世界的能量（信息），如声音、光线、气味、温度等，转化为神经元电信号并传递到特定大脑皮层进行初级加工的感觉功能，包括视觉、听觉、嗅觉、味觉和体感；二、获取物质世界属性和特征并表达于大脑中的知觉功能，包括注意、记忆、情感等认知过程；三、建立大脑精神世界与物质世界进行交互作用的意识活动，最终产生我们既熟悉又陌生的复杂的思想过程。

大脑拥有约860亿个神经元细胞，加之它们之间的突触连接，数量可达101?之多，是已知银河系恒星数量的1000倍。这860亿个神经元细胞在无法想象的复杂网络中利用电信号和化学信号进行信息传递，最终形成奇妙的思维和认知过程，从而指导我们的行为与决策。虽然还不能对该过程进行准确刻画，但毋庸置疑的是，我们利用现有科学手段，可以观察和记录到大脑活动时产生的多种信号，如脑电波、微磁场，以及代谢引起的血流、氧气和微量化学物质的变化，均反映了思想在大脑中的涌现和流动。

欲揭示大脑为什么和如何产生思想的奥秘，涉及多个前沿交叉学科领域的工作，包括神经科学、心理学、认知科学，甚至计算机科学、材料科学等。希望您持续关注对大脑的科学研究，更希望您加入对大脑的科学研究，一起探索我们每个人都拥有的星辰大海。