“脑电波”是怎么产生的？

How are brain waves produced?

---多学科研讨脑电波（2）

都世民（Du Shimin）

摘要:我们继续讨论多学科研讨脑电波，结合百度词条“脑电波”与“脑波”一并讨论。本文重点讨论同步发生的概念。

关键词：脑电波，同步，斯托加茨，科普中国

“脑电波”词条的关键词

“脑电波”与“脑波”是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法。大脑活动时，大量神经元同步发生的突触后电位，经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。

这两个词条均由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。如何理解这两个词条的界定？其中的关键词有：

神经元，同步发生，总和，电波，脑神经细胞，脑皮层，总体反映

如何理解这些关键词和他们之间的关系？如何证明这一界定？

神经元同步发生是怎么回事？

上述关键词中，“同步发生”与“总和”，该如何理解？神经元、脑神经细胞、脑皮层，这几个词是说明词条是生物学范畴，其指标是电生理学。关键词“电波”与电生理指标变化之间有矛盾，难以理解，要说清楚这个问题，涉及的范围很广，只能逐步深入讨论。

神经元“同步发生”应该是指神经元放电，在突触后形成的电位，经同步后，彼此相加而得到的总和。这一说法的根据是什么？它依靠什么理论呢？在词条中并没有说明。笔者从一本书中了解到脑电波与同步有关。这本书的书名：

· 作者：[美] 斯蒂芬·斯托加茨；

· 翻译：张  羿；

· 出版社：四川人民出版社；

· 出版时间：2018 年 4 月。

“同步”这本跨学科的科普著作，是了解复杂、非线性科学、混沌现象、小宇宙现象的入门书。

“同步”一书的启示

在网络上介绍这本书的文章有不少，这本书公式很少，通俗易懂，到底有什么启示呢？笔者认为有以下启示：

1）同步现象涉及到大小宇宙、诸多学科、宏观与微观多层面；

2）同步科学能否解决宏微观层面的统一？

3）生命科学是不是就是生物学研究范畴？如果认为生命科学就是小宇宙，那么怎样去体现这是小宇宙呢？单一的学科就能研究清楚小宇宙吗？众所周知，研究大宇宙涉及很多学科，为什么研究小宇宙只是单一的学科？尽管研究小宇宙不是单一的学科，该研究的主要内容局限在微观层面这是不争的事实，但其结论还是在宏观层面，这之间的链接难以定论；

4）阿瑟·温弗里认为：大多数生物学家很少接触电子学、计算机科学、能源科学、量子力学、电磁学、微分方程等，其他学科的人要想介入生物学，不能按照传统思维，应该有一套新的思维方式介入生物学？

5）“同步”一书将脑电波作为一章来讨论，内容涉及多学科，也就是说，不同学科的人以不同的视角来看脑电波，其思维方式和结果也不相同；

6）“脑电波”与“脑波”两个词条的内容，与这本书的介绍是有关联的，两者之间有无矛盾？是需要深入讨论。

何谓同步？

“同步发生”最好的例子是：在宏观层面，水通常有三态，即气态、液态、固态。当温度下降到低于冰点的时候，数万亿个水分子会自发凝结成固态、对称的冰晶。当温度上升到沸点的时候，数万亿个水分子会自发变成气态。这三态是宏观层面可见。然而，要解释这一相变机理，会有更多的疑问。除此而外，有诸多事情也是同步发生，它们是非常微妙的，把这种现象称为“同步”。

为什么一群萤火虫会同步闪烁？为什么一群螃蟹会一齐挥舞蟹鳌？为什么一群蟋蟀会齐声鸣叫？人体生物钟内部的机制，女性经期的互相影响，超导体中耦合电子的同步振动，有节奏循环变化的神奇化学反应，阵列天线中很多单元的同步运行，伦敦千禧桥的垮塌，交通中节奏频率因素对道路畅通度的影响，歌剧院中观众在同步和无序之间不断摇摆的掌声，甚至社交中著名的“六度分割”理论......斯蒂芬·斯托加茨从生物讲到物理，又讲到人类行为和社会学，简直无所不包。这些同步现象引发一个深度的思考：长期以来，科学家一直对宇宙中自发秩序的存在感到困惑。热力学定律表明，大自然会无情地走向更无序、更混乱的状态。然而，种种同步现象却又表明，秩序会从混沌中自发产生。

以上只讨论脑电波的同步发生的机理，未解释生物电的总和机理。这些问题在后面文章继续讨论。