弓木阁

本文译自 Science Daily 8月5日的一篇报道，原文标题：Music Moves Brain To Pay Attention, Study Finds。

Science Daily ---斯坦福大学医学院的研究人员利用大脑成像技术，研究 18 世纪一位人们不太熟悉的作曲家的交响乐对听众大脑的影响，对大脑如何从周围杂乱的世界中获得有意义的信息这一问题，获得了有价值的理解。

该研究团队发现音乐影响大脑涉及注意力、预期和更新记忆的区域。大脑的活动高峰发生在音乐段落之间短暂的停顿期，这段时间表面上似乎什么也没发生。

除理解大脑听音乐的过程之外，他们的工作对理解人类大脑在一般情况下如何获得有意义的信息这一问题具有深远的意义。

研究者通过功能核磁共振成像技术（fMRI）观察活动中的大脑。研究者利用该技术能够获得在指定的活动过程中大脑的动态图像，以确定大脑的活动区域。该项研究的目的是了解大脑如何理解外界事件，同时，研究也发现 200 年前作曲家采用的音乐技巧有助于大脑组织来自外界的信息。

“在音乐厅里，每个听众欣赏音乐时的注意力都是游移的，但是在音乐段落之间的停顿期，他们的注意力被吸引了，” 文章的主要作者 Vinod Menon 博士说，他是精神病与行为科学以及神经科学副教授。

“我不知道巴洛克风格的作曲家是否有意为之，但是从现代神经科学的观点来看确定无疑，我们的研究表明，这一时刻不同听众的大脑以一种密切同步的方式作出反应，” Menon 说。

该研究小组利用音乐来帮助研究大脑如何赋予现实世界产生的连续信息流以明确意义。这一过程称为事件分割。通过获取关于开始、结束和事件间分界的信息，大脑将连续信息分割成有意义的片段。

“音乐段落之间的停顿期提供了一个理想的机会来研究在事件分割过程中，大脑活动动态变化的图景，” 神经科学研究生 Devarajan Sridharan 说，他学习过印第安打击乐器，是文章的第一作者。

据该项研究的科研人员所知，此前还没有研究者直接研究听觉活动中，特别是听音乐过程中的事件分割过程。为了探索该领域，该科研小组选择了几支包含若干乐章的音乐，每段乐章本身又分成了若干片段。他们选择由英国后巴洛克时期作曲家 William Boyce (1711-1779) 谱曲的八支交响乐。因为他的音乐具有大家熟悉的风格但是并未广泛流传，同时也因为他的音乐在小段落之间具有清晰的停顿期。

该项研究关注音乐段落之间的停顿--当音乐慢下来，接着是短暂的停顿期，然后又开始新的段落。这些停顿持续几秒钟，对于没有受过音乐训练的人来说也是非常明显的--这对他们的研究非常关键，研究对象仅限于没有受过正式音乐训练的人。

研究人员想要模拟日常听音乐的环境，他们的研究对象俯卧在一个大的，充满噪声的 MRI 机房间里。十个男性和八个女性带着降噪耳机接受了MRI 扫描，并按照指示简单被动地接受音乐。

在分析大脑扫描图像过程中，研究人员集中研究音乐停顿期十秒和后十秒的图像。他们找到了两个不同的因音乐停顿而产生反应的神经网络，分别位于大脑的两个不同区域。在整个停顿期，他们发现大脑左右区域活动级别显著不同，右边区域更为活跃。

在这项基础研究中，研究人员认为，在 fMRI 扫描图像中的动态变化反映了大脑对交响乐不同段落作出的动态响应。当某个事件发生变化-- 音乐停顿 -- 将激活第一个网络，称为背侧额叶-顶叶网络（ ventral fronto-temporal network）。接着，第二个网络，称为腹侧额颞网络（ dorsal fronto-parietal network），将注意力集中于这一改变，并且在下一事件的开始时更新记忆。

“该项研究提出了音乐的一个可能的适应演化功能， ” Jonathan Berger 博士说，他是音乐教授兼作曲家，也是该项研究的合作者之一。他说，让大脑沉浸在音乐中一段时间，听音乐的过程能够加强大脑预测事件和维持注意力的能力。

研究人员声称，他们的发现扩展了先前有关预期的大脑功能成像的研究，这是音乐体验的核心。即使没有受过正规音乐训练的人，至少在潜意识里，也会积极去追随乐章发展的轨迹，并且形成对下一个的音符的预测。他们指出，在欣赏音乐时，人们知道下个音符会什么时候出现，因为音乐具有基本的节率，但下一个音符是什么人们却知之甚少。

如果所预期的和实际听到的不匹配--比如，将一个不相关的音符插入到一段和谐的音乐当中--同样会触发背侧额叶-顶叶网络（即上面提到的第一个网络）。一经触发，该网络会将那个不协调的音符归于带有明显边界的另外的片段中。

该项研究的结果可能使我们进一步理解“鸡尾酒会问题”--为什么我们能够在一个拥挤吵杂的房间进行谈话而不会受其他人谈话的影响--合作者之一，来自 McGill 大学心理学和音乐副教授， Daniel Levitin 博士说，他写过一本畅销书《欣赏音乐的大脑：为什么会着迷？》（This Is Your Brain on Music: The Science of a Human Obsession）。

这些研究将在8月2日出版的《神经元》（Neuron）杂志上发表。

此文翻译自LiveScience网站8月8日的一篇报道，原文标题：Why Great Minds Can't Grasp Consciousness。

在去年10月的一次物理大会上，诺贝尔奖获得者 David Gross 列举了科学领域 25 个他认为物理学可能帮助解决的问题。除了有关黑洞以及暗物质和暗能量这些传统物理领域的问题外，有些问题已经超出了物理的范围，冒险进入了原本属于生命科学的领地。 

这些问题当中有一个就是关于人类意识（human consciousness）的。

他想知道科学家是否能够测量婴儿的初始意识，并推测意识可能跟物理学中的“相变”-- 物质的一种由某些微观变化所引起的突然而急剧的大规模转变 -- 类似。当温度降至某个临界温度以下，某些金属会突然失去电阻，出现超导现象，这就是相变的一个例子。

在最近的一次电邮采访当中，Gross 说，他认为意识可能有许多不同的层次，但是他相信语言能力是人类区别于动物的一个关键因素。

Gross并不是唯一一个对人类意识有想法的物理学家。

超越神秘主义

牛津大学著名的数学物理学家 Roger Penrose 相信，如果一种“万物之理（theory of everything）”的物理理论最终被发展出来用于解释宇宙中所有已知的现象，那么它至少能够部分地解释意识问题。

Penrose同时也相信量子力学，这个在亚原子层次主宰世界的物理规律，可能在意识中扮演重要角色。

还在不久以前，意识还被认为太抽象，太主观或者太难以致不能科学地进行研究。但是近年来，它成为生物学最热门的新领域之一，就像弦论之于物理学，或像寻找地球外生命之于天文学。

意识不再是哲学家和神秘主义学者研究的专属领地，它现在吸引着来自不同领域的科学家，这些领域似乎都有自己关于意识是什么和大脑如何产生意识这类问题的理论。

在许多宗教学说中，意识跟古代灵魂（soul）的概念紧密联系在一起，这些观念认为我们每个人都有一个精神本源，它不会死亡，甚至可能在你出生之前就已存在。人们相信灵魂使我们产生思想和感觉，使我们能够记忆和推理。

我们的人格，个性和人性都被认为起源于灵魂。

现在，这些通常都归之于大脑中的生理过程，但是究竟数以万亿计的大脑神经元之间的化学和电信号如何转化成思想、情感和自我意识，依然是个谜。

“几乎每个人都同意大脑中的某种东西和意识之间存在强烈关联，”澳大利亚国立大学意识研究中心的主管，哲学家 David Chalmers 说。“问题在于我们如何解释。我们想知道的不仅仅是关联，我们想要解释 -- 大脑过程如何产生意识，为什么产生意识？这才是神秘之处。”

接受就好了

Chalmers以区分意识研究中的“容易”问题和“困难”问题为大家所熟知。 

容易问题是指研究与意识相关的功能和行为，它包括以下这类问题：感知（perception）是如何发生的？大脑如何将感官信息组合起来产生体验的连续性错觉？

“我称之为容易问题，并不是它们不重要，而是因为它们能够用认知科学（cognitive sciences）标准方法来研究，”Chalmers 说。 

Chalmers称主观体验（subjective experience）的问题为困难问题。

“人们有不同类型的体验 -- 不同性质的体验 -- 当你看到红色，看到绿色，听到中央C音，或者品尝巧克力时，”Chalmers 告诉 LiveScience。“只要你有意识，只要你有主观体验，总会感觉到一些东西。”

根据 Chalmers 的观点，意识的主观性阻止其通过更简单的要素来理解它，而这种还原论方法在其他科学领域获得了极大的成功。他相信，不像物理世界中的大部分对象，能够分解成单个原子，也不像生物体，可以分解成细胞，意识是宇宙中一个不可还原的部分，就像空间、时间和质量等概念。

“这些对象无需发展，”Chalmers 说，“它们从来就是属于我们这个世界的基本构成部分。”

Chalmers认为，不要试图将意识还原成其他组成要素，应该简单对待意识，就像对待物理学中的空间、时间和质量一样。根据这样一种观点，意识的理论不应该去解释意识是什么或者意识如何产生这类问题；而应该解释意识和世界中其他对象之间的关系。 

但是，并非所有人都信服这一个观点。

帮助不大

“这种观点对我们帮助不大。”牛津大学药理学教授 Susan Greenfield 说。 

“你做不了什么，”Greenfield 指出。“这是一种终极说辞，因为根据这一观点你还可能做些什么呢？你不能证明它也不能证伪它，而且无从检验。它不提供解释，或者启发，也回答不了为什么人们感受到他们所感受的。” 

Greendfield关于意识的理论受她研究药物和精神疾病的经历的影响。一些科学家，比如最著名的有近期的 Francis Crick，他是 DNA 结构的共同发现者，和他的同事加州理工计算和神经系统教授 Christof Koch ，他们相信，不同的意识，比如说视觉感知，由不同的神经元产生。跟他们的观点不同，Greenfied 认为，意识由大批非特定的散布在整个大脑的神经元产生。 

Greenfield的理论重要之处在于区分了“意识（consciousness）”和“精神（mind）”。她说她的许多同事都交替使用这两个术语，但是她认为它们是两个完全不同的概念。 

“人们说到精神错乱或者精神遭受打击或者精神不正常，这些都不意味着意识丧失，”Greenfield 在电话采访中说。“同样的，当你丧失意识，当你晚上睡觉或者当你被麻醉，你并不认为自己精神错乱了。”

就像水的湿度

根据 Greenfield 的观点，精神由神经元之间的生理连接组成。这些连接缓慢地演化，并且受过去的体验影响，因此每个人的大脑都是独一无二的。 

但是，Greenfield 相信，跟精神直接源于神经元之间的生理连接不同的是，意识是大脑的一种突现性质（emergent property），类似于“湿度”之于水或者“透明性”之于玻璃，这两种性质都是大量单个分子作用的结果，进一步说，是从大量单个分子行为中突然出现的。

根据 Greenfield 的观点，当某种刺激 -- 要么来自外部，比如一件耸人听闻的事件，要么来自内部，比如一种想法或者记忆 -- 在大脑中触发了一个连锁反应，意识体验就产生了。就像地震一般，每次意识体验都有一个震中，震动波纹从震中通过大脑向外传播，所经之处不断触发新的神经元。

在 Greenfield 的理论中精神和意识是有联系的，因为意识体验的强度由精神和已经存在的神经元连接强度所确定的，这些连接来自于过去的体验。

意识的神秘和诱人之处在于科学家并不知道将会从最终答案中获得什么。

“如果我告诉你已经解决了这个难题，你可能猜不到答案究竟是一个公式，一个模型，一种生理感觉或者是一种药物，”Greenfield 说，“我本该给你什么答案呢？”

Technorati标签:运动饮料,牛奶,脂肪,肌肉

本文编译自 Science Daily 8月9日的一篇报道。原文标题：To Gain Muscle And Lose Fat, Drink Milk, Study Suggests。 

 

Science Daily -一项新研究表明，举重之后喝牛奶，有助举重者燃烧更多的脂肪。

 

这项 Stuart Philips 领导的由 McMaster 大学人体运动学系运动代谢研究组完成的研究刚刚在美国临床营养学杂志（the American Journal of Clinical Nutrition）上发表。

 

研究人员将56名年龄在18岁到30岁之间的年轻男子分成三组，每周五天，让他们严格完成指定的举重动作，一共持续12周。每次练习之后，让不同组别的成员喝不同的饮料。一组喝两杯脱脂牛奶；一组喝蛋白质和能量与之相当的豆类饮料；其余一组喝能量于之相当的碳水化合物饮料，大致相当于喝 600 到 700 毫升常见的运动饮料。

 

研究结果显示，牛奶组的成员平均减少了 2 磅脂肪，而碳水化合物饮料组减少了一磅。豆类饮料组没有减少脂肪。同时，牛奶组成员增加的肌肉明显多于其他两个组。

 

“脂肪减少量远多于预期”，McMaster 大学人体运动学副教授 Philips 说，“我认为这些结果具有明确的实践意义：若要通过锻炼增加肌肉减少脂肪，那就喝牛奶。”

 

根据第一阶段研究的报告，牛奶组成员肌肉增加最明显，比豆类饮料组高出 40%，即 2.5 磅，比碳水化合物饮料组高出 63%，即 3.3 磅。

 

“我认为证据开始增多，” Phillips 说，“牛奶最为人熟知的一点就是富含人体骨骼所需的钙质，但是我们以及其他科研人员的研究不断地证明，牛奶具有辅助肌肉生长以及促进人体脂肪减少的作用。在我看来，牛奶包含九种基本营养素，而且显而易见，它是休闲锻炼者和运动员们运动后的理想饮料。”

 

该项目仍在进行中，将进一步研究牛奶中哪些具体成分对上述效果起作用。