神奇的人脑

今天，我们人类的活动正以前所未有的速度改变着地球的面貌，创造出大自然旷古未有的许许多多人间奇迹。人类为什么会创造出这样伟大的奇迹呢？因为人类有一个与众不同、足智多谋的特殊器官——大脑。

堪称万物之灵的人类确有绝顶的聪明与智慧。然而，尽管人类创造出令人惊叹的种种奇迹，人脑对其自身的认识却始终充满了不解之谜。

1989年，在科学界的倡议下，美国国会通过了命名1990年1月1日开始的10年为“脑的10年”提案并由总统签署实施。这是美国国会首次对一个具体的科学领域做出有效期长达10年的决议。这一议案很快得到国际科学研究组织的强烈支持，并且希望世界各国的脑研究机构能赢得政府的支持，从而使“脑的10年”成为全球性行动。

如今，轰轰烈烈的“脑的10年”取得了丰硕的成果，尽管这样，脑科学研究仍然面临着重重疑难。

首先，人类仍然无法解释大脑活动的机理，即大脑的工作原理及其微观机制。

起源于19世纪的现代神经科学，直到本世纪50年代才开始全面地研究神经系统。在此之前，神经科学是一个鲜为人至的神秘领域。多年以来，尽管人们对人脑的许多区域中的神经细胞的功能特性已经有了透彻的了解，但是，人脑又是如何处理信息的呢？是序列式处理还是并行式处理？它们又是怎样进行的？科学家们仍然无法做出阐释，对于由这些特性产生的人类所特有的思维、理解力和感情等高级功能仍是一知半解。对于科学史上屡次提到的重要思维活动——人在创造性思维中的顿悟和直觉的自然发生则知之甚少。

其次，关于脑功能和结构异常引起的疾病问题。譬如会产生思维障碍、幻觉、妄想、精神活动与现实活动脱离等症状的精神分裂症。世界上大约有10％的人口患此病。但是，科学家们仍然找不出它的病因；再就是癫痫和老年性痴呆，尤其是后者，在病人脑中会产生一种特殊的蛋白质沉积。这种蛋白质是如何产生的？它在发病过程中起什么作用？仍然是未知数。

对于这三种侵蚀着全球15％～20％（包括患者及其家属）健康生命的无形杀手，人类却束手无策。

再次是关于脑的精神活动与人体免疫力的关系问题。有些疾病似乎与脑并无直接关系。如肿瘤、感染等。但是，它们的发病往往是由于机体与环境相互作用时，机体的反应能力发生变化而诱发的。

科学家们通过动物实验表明：癌症的发生虽然不直接来自神经系统的紊乱，脑的精神活动却可以影响机体的免疫功能。从而使机体识别和清除肿瘤细胞的能力降低，间接引发癌症。一些精神因素（过度劳累、缺乏睡眠、悲伤、紧张等）作用于神经系统，也可导致机体免疫力的降低，从而诱发感染。另外，高血压、溃疡病等也都与神经精神因素有密切关系。

倘若人类能破译大脑的秘密，这些疑难将会迎刃而解。

最后，人类尚没有适当的模型来表述自己的思维活动，更不用说把它们模型化了。然而，对人脑的认识和模拟是依赖于这样的模型的。

在《皇帝新脑》一书中，彭罗斯指出：任何计算机都不可能具有人脑的所有功能。那么人脑什么时候才能完成认识自身呢？

“螺旋——生命的曲线”，英国著名科学家何克在研究了螺旋线与生命现象的关系后，曾感慨地说。此言不谬。

假若你是个有心人，你便会发现在生活中，应用螺旋线的例子俯拾皆是。

许多瓶与盖子的结合，靠的就是螺旋；欲开启一瓶法国干红，你必须借助一件带有螺旋线的工具；节假日去游乐场，你会发现你的孩子对高大的盘旋式滑梯很感兴趣，而那盘旋的轨迹便是螺旋；枪膛中的膛线、自来水龙头、钢笔、手电筒，以及自行车上的螺杆、螺钉、螺母等联接件和紧固件，也都离不开螺旋。

早在2000多年以前，古希腊数学家阿基米德就对螺旋线进行了研究。公元1638年，著名数学家笛卡尔首先描述了对数螺旋线，并列出了螺旋线的解析式。这种螺旋线有很多特点，其中最突出的一点则是它的形状，无论你把它放大或缩小都不会改变，就像我们不能把角放大或缩小一样。

这种螺旋线在自然界中分布广泛。一只蚂蚁以不变的速度，在一个匀速旋转的唱片中心沿半径向外爬行，蚂蚁本身就描绘出一条螺旋线；一个停在圆柱表面上的蜘蛛，要扑食圆柱表面上的一只蚊子，它在圆柱表面上的最佳路径也是一条螺旋线；蝙蝠从高处往下飞，却是按着另一种空间螺旋线——锥形螺旋线的路径飞行的。甚至星体的运转轨迹，有的也是螺旋线。

在对银河系中部的气体密度进行为期3年的观察研究之后，日本国家天文台的中井直政博士认为，银河系是呈螺旋形的，即星体以圆心呈螺旋状向外扩展。

倘若你留心，你该知道牵牛花的藤总是向右旋转着往上爬的。科学上把这种右旋叫做“顺时针方向”。车前草的叶片也是螺旋状排列的，其间夹角为137度、30度、38度，这样的叶序排列，可以使相同的叶片获得最大的采光量，得到良好的通风。

其实，植物叶子在茎上的排列一般都是螺旋状。此外，向日葵子在盘上的排列也是螺旋方式。

牛角同蜗牛壳一样，它们增生组织的几何顺序，竟是标准的对数螺旋线。奇怪的是，它们新增生出来的每一部分，都严格按照原先已有的对数螺旋结构增生，从不会改变，就像地球固定轨道围绕太阳旋转一样。

人的头发是从头发主囊中斜着生长出来的，它循着一定的方向形成旋涡状，这就是发旋，且有右旋和左旋之别。实际上，发旋是长在体表的毛旋，能使毛发顺着一定的方向生长。在野生兽类动物中，发旋（毛旋）具有保护自身和适应环境的作用。它可以使雨水顺着一定的方向消掉，就如披上了一层蓑衣，它们排列紧密，可避免有害昆虫的叮咬。此外，还有良好的保温作用。人类头发的这些作用虽然已经退化到微不足道的地步，其形式却保留了下来。

在自然界中，还有一些微观的生命螺旋需借助于电子显微镜方能看到。像我们平时吃的糖，无论它是用甘蔗汁制成的，还是用甜菜汁做的，它们的分子几何形状都是右旋的。近年来，人们合成了左旋糖，说也奇怪，这种糖只有甜味，却不产生热量。这是什么原因呢？科学家为我们揭开了这一秘密。原来，我们身体里的代谢酶只接受存在于自然界的右旋糖。

在人体内，一切氨基酸分子均是左旋，而淀粉分子则是右旋。传递生物遗传信息的脱氧核糖核酸（DNA），它巨大的分子有着盘梯式的双螺旋形状，这种螺旋从底部到顶端，一路都呈右旋。获得诺贝尔医学生理学奖的沃森，曾绘制出脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋结构的分子模型，成为20世纪以来生物科学最伟大的发现之一。

难道螺旋线同生物的生长有什么内在的联系吗？为什么自然界中有这么多螺旋状的物体？它们为什么不能是其它形状？

科学家们尚无法解释，他们正从不同角度对自然界中的生命螺旋进行探索。