《饥饿的大脑》读书笔记

第一章:岛上最胖的人

如果想要降低肥胖症和慢性疾病,需要实现以下目标

    1. 所吃食物要多样化
    1. 维持理想体重
    1. 少吃肥肉并避免摄入过多饱和脂肪和胆固醇
    1. 吃含有足够淀粉和纤维的实物
    1. 避免糖、钠(盐)摄入过量
    1. 若饮酒,要适量

以全谷物、豆荚、土豆、蔬菜、水果、坚果、瘦肉、海鲜和乳制品为主,少食添加脂肪、糖和深加工食品

如果想要降低肥胖症和慢性疾病,需要实现以下目标

    1. 加强身体锻炼
    1. 少吃肥肉和高脂肪食品
    1. 少吃糖和添点
    1. 不要过度饮酒

卡路里的诞生

它出现于1800年代早期,是科学家为了统一不同形式能量的度量衡而创造的,这些能力包括热能、光能、动能以及化学键中所蕴含的势能。面包、肉、啤酒和其他大多食物中都存在这样的化学键,它们会再特定情况下释放势能,就想木头和汽油会在燃烧时释放热能和光能。测试食物的热量,是将食物放入‘热量计(calorimeter)’中燃烧,食物包装的热量,都是用阿特沃特研究出的公式计算的,依靠的是对食物中卡路里的检测,并根据人体复杂的消化和新陈代谢过程进行了校正,能力的实际单位是大卡,及千卡,但所用的英文符号,是首字母大写的(Calorie),率先这样使用的是阿特沃特,后来便成了约定俗成。

将其转化为能力平衡等式就是

身体能量的变化=摄入的能量-消耗的能量

食物的摄入

不同食物,包括那些富含碳水化合物、脂肪、蛋白质和酒精的食物,其中所含的化学能都能在人体有效的互相转换:简言之,只要进入人体这座熔炉,所有卡路里都一样,没有区别,真正影响肥胖的是食物所能提供的卡路里总量,而非该食物中具体的脂肪含量、碳水化合物含量和蛋白质含量,研究表明,当摄入卡路里总量不变时,改变饮食中的脂肪,碳水化合物和蛋白质含量,并不会对肥胖产生任何显著影响

肥胖变化=摄入食物的卡路里-消耗的卡路里

高原效应

当你卡路里摄入量增长,你的体重也会增长,新增组织(涨的体重)也会燃烧卡路里,随着体积增长,你消耗的卡路里,已经可以被消耗掉,到达一个平衡的状态,这样你的体重就不会再继续增长,同理减重也是,当你少摄入卡路里的时候,有了热量缺口,体重会下降,但是当你体重下降到一个阶段时,需要消耗的热量也会变少,这个效应就可以解释一些人进入瓶颈期,无论怎么减都不掉体重的情况。

第二章:选择难题

在复杂的环境中如何决策

大脑决策的基本原理

在汽车装配线上,有两台机器人,当每扇车门经过的是好,1号机器人会将其喷成绿色,一扇又一扇,重复着一模一样的动作,这也是它唯一能做的事,这种机器人不需要选择,因此也不需要具备什么处理能力,而 2号机器人,它有两件不同的事情,将车门喷成绿色或者红色,2号机器人只有一个喷嘴,因此不能同时喷出两种颜色,这一基础性难题叫选择问题,只要同时又多个选择(绿色或者红色)在竞争同一个共享资源(喷嘴),就会产生难题,要解决问题,2号机器人需要一个选择器---具备决定每扇门最适合哪种颜色

运用同一组资源做不知一件事的能力,就必须要开始选择,开始决策,而且要做出最佳决策

人类最早的祖先可能就像1号机器人这样的简单生物,不需要决策,选择,随着进化,可以运用同一组资源做不止一件事,就必须开始选择,开始决策,而且要做出最佳决策,那些做出最佳决策的祖先得以将自己的基因传给下一代。

通过神经科学和计算机建模搜集到很多证据,得出结论:实际具有选择功能的结构,是基底神经节,位于大脑深处,是很古老的一组结构,为了解这一人类选择器的工作方式,可以从其简化版入手:七鳃鳗的选择器

七鳃鳗

选择器的三个属性:

  1. 他必须能挑出1个选项,然后允许该选项传达到肌肉
  2. 必须能够选出适合于特定情况的最佳选项
  3. 必须能够果断的选出一个选项,并拒绝它的所有竞争者
七鳃鳗选择问题的解决之道

七鳃鳗的基地神经节有一个关键结构: 纹状体(striatum),大脑其他部位传送到基地神经节的信号大都由这个结构接收。纹状体接收大脑其他区域的"出价(bid)",每一个出价都代表着一种特定行为。比如当七鳃鳗大脑中的某一小块区域,正悄声对纹状体说着“交配”时,另一块可能正咆哮着“逃离捕食者!”七鳃鳗无法同时做这两个动作,因此“让这些行为同时发生”的主意必定不可行,为了避免同时激活多个行为,基地神经节处伸出了强大的抑制性链接,也就是说,基地神经节默认将所有行为都保持在“关闭”状态。只有当特定行为的出价被选中,基地神经节才会关闭这一抑制性的控制开关,允许该行为发生。
满足了选择器的第一个关键属性,他必须能挑出一个选项,然后允许该选项传达到肌肉

这些行为出价多来自七鳃鳗大脑中的同一区域“古皮层(pallium),”该结构被认为是负责行为规划的部位,古皮层分很多小的区域,每个区域负责某一特定的行为,比如追踪猎物,吸附在岩石上或逃离捕食者。

人们认为,这些区域有两大基本功能

第一:在获得基地神经节的行动许可后,负责完成相应的行为。例如“追踪猎物”区可以激活与肌肉相连的下行通路,令七鳃鳗做出追击猎物的动作
第二:收集有关该七鳃鳗周遭环境与内部状态的信息,该功能决定这些区域向纹状体出价时信号的强弱,比如,捕食者近在眼前,那么“逃离捕食者”的信号就会很强,而筑巢的出价信号就会变弱,如果七鳃鳗饿了,眼前猎物,那么,追踪猎物的信号就会强于,吸附在岩石上的出价信号
满足了选择器的第二个关键属性,必须能够选出适合于特定情况的最佳选项

纹状体会选出最强的出价信号的同时,拒绝掉其他的竞争出价,一旦悬着逃离捕食者,那么吸附在岩石上的出价,就会被拒绝
满足了选择器的第三个关键属性,必须能果断的选出一个选项,并拒绝它的所有竞争者
tips: 信号指的是,神经放电的强度

哺乳动物选择问题的解决之道

人类的大脑比七鳃鳗要复杂很多,哺乳动物区别于大多数其他生物的特点之一就是我们神经系统的高度复杂性,得益于此,我们才能做出许多令人拍案叫绝的睿智决断。
大脑占人体重2%,但所消耗的能量占了人体总能耗的1/4

聪明的进化决策就是要让生物具备能做聪明决定的能力,在这一点上,没有任何动物能与人类相提并论。

七鳃鳗的大脑与人脑之间有何关联?

经过对比,七鳃鳗的基地神经节与哺乳动物基地神经节的解刨结构与功能得出结果:

尽管有着5.6亿年的进化差距,七鳃鳗的基地神经节与哺乳动物(包括人类)的基地神经节惊人相似,它们有着相同的区域,区域间的组织方式和链接方式一模一样。

为什么如此相似?

有一种进化过程叫 适应联适应

适应是物种对环境变化所做的一个调整。与之相关的“联适应”是指某一特定功能的结构后来发展出另一种完全不同特性的功能。而复杂的特质在历史进程中更可能包含着适应和联适应,早起脊椎动物的基地神经节就已经具备非常出色的决策能力,因此没有任何需要进化推到重来之处,我们只需要在原有基础扩建即可。

对人类来说,纹状体接收到的信号大都来自 大脑皮层 ,它是由古皮层进化而来,当时的古皮层与如今七鳃鳗的古皮层类似。

用餐前,大脑感觉到身体储备降低,感到‘饿’,选项生成器出价打败了其他动机,然后'饥饿'选项生成器在认知功能区启动了如何取得实物,接着认知功能区选项生成器又在运动神经功能区启动关于应采取何种适宜行动的竞争。

大脑 前额叶皮质区域向腹侧纹状体出价,让其选一个目标,然后认知功能区向内侧纹状体出价,让其选择要采取的行动

大脑的决策过程

首先,前额叶皮质(perfrotal cortex)区域向右侧纹状体出价,让其选择一个目标。然后大脑皮层认知功能向内侧纹状体(medial striatum) 出价,让其选出一个行动方案。最后大脑皮层运动神经功能区向背侧纹状体出价,让其选出要采取的行动

没有思维的人

事实证明,常见的几种疾病与基底神经和基底神经节有关。
最常见的是帕金森病,该病的成因就是基地神经节黑质 (substantia nigra) 部位细胞逐渐减少,这些细胞会与背侧纹状体相连,并在背侧纹状体中产生多巴胺(dopamine),而多巴胺是一种化学信使,对纹状体功能的正常发挥至关重要。
当纹状体内的多巴胺水平升高(比如摄入可卡因,安非他命)时,小鼠(和人类)的活动量往往会大增,多巴胺水平升高必然会让基地神经节对外来的出价信号更为敏感,从而降低激活运动的门槛。
相反,多巴胺水平降低是,基地神经节对外来信号的敏感性会下降。
对帕金森患者来说,黑质神经元的逐渐减少导致背侧纹状体区域内的多半水平降低,背侧纹状体负责做运动选择,尤其常见的运动模式,当它对运动神经功能区的出价信号越来越不敏感时,运动选项生成器得到调用肌肉许可的困难度就越大。

现代医学研发出减缓帕金森运动功能障碍恶化速度的药物,最有效的是左旋多巴,服用后,它会进入血液循环,部分会进入大脑。一旦进入大脑,它们会被生成多巴胺的神经元吸收,并转化为多巴胺。尽管目前还无法令黑质中减少的细胞再生,但是左旋多巴可以让剩下的细胞,甚至可能让原本不含有多巴胺的细胞生成更多的多巴胺,以补充不足。服用后,大脑生成多巴胺的神经元都会大量吸收左旋多巴,导致纹状体内多巴胺水平升高,副作用会让患者情绪激动、性欲亢进、强迫行为以及上瘾行为等、例如赌博,滥用药物、暴饮暴食等等,都属于无法控制自己基本冲动的表现。

第三章: 诱惑的化学反应

当出生来到这个世界时,明亮光线和机器的医院病房,复杂的景象与五花八门的感官信息让你困惑不已,此时此刻,哭是你会的为数不多的几件事情之一,就像吮吸,是你的少数本能行为之一。

随着慢慢长大会产生新的欲望,培养新的能力,比如玩积木,阅读文字,打棒球、工作、获取和吃掉每日的实食物,这样的行为转变源自一种我们往往习以为常,不加重视的现象----学习,学习是获取新技能,新运动模式,新动机和新偏好的过程,也是强化旧有这一切的过程。事实证明,学习,尤其是这一机制对我们特定觅食动机的影响,使我们哪怕判断力提高后任然会过食的关键原因之一。

学习,必须先有目标。若是没有目标,就无法判断那种行为更有价值,也就无法判断应该培养哪种行为。
从进化的角度来说,任何生物体的终极目标都是最大化其生殖成功率 ,尽可能的多繁衍优质后代,而这些后代也会继续该过程。
事实上我们鲜少,甚至根本不会意识到这一目标的存在,我们能意识的是各种各样的短期目标,他它们都是自然选择固定在我们大脑中,为生殖成功这一终极目标服务的。对大多数动物来说,这些目标包括获取食物、水、交配、寻找远离危险的安全之所,以及寻求身体上的享受。而人类作为比其他大多数动物都更为复杂、更具社会性的存在,还追求社会地位和物质财富,(这一点并非人类独有,许多社会性动物,黑猩猩,都会用恩惠、性、和暴力来获取更高的社会地位)吃、和、做爱、寻求安全、舒适、被喜爱等目标都是催生动机和驱使学习的基本动力。食物对生存繁衍来说至关重要,因此,他也往往是非常有影响力的老师。

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