首先观察并追踪记忆的物理形式。
记忆的构成是什么？这是科学家们一直在探索的话题。记忆是思维的基本材料。每当我们想做某事，通过语言与他人交流或形成最简单的想法或概念时，我们就会去大脑的记忆库提取所需的知识。然而，对我们来说，记忆的物质形式笼罩在迷雾中。令我们困惑的是：当一个新的记忆形成时，大脑会发生什么变化？
毫无疑问，记忆的形成与加强神经细胞突触之间的联系有关。2016年，美国一个研究小组研究了海蛞蝓的大脑，首次观察到当记忆形成时，新的蛋白质在突触中生长。这种海洋生物的神经系统相对简单。
那么，储存在哺乳动物复杂大脑中的记忆在哪里？短期记忆储存在大脑两半球的海马体中。2017年，研究人员通过小鼠研究发现，在记忆事件的一小时内，大脑海马中的DNA改变了某种化学物质，从而改变了它所产生的蛋白质的种类。接下来的一周，大脑皮层神经系统的DNA也发生了类似的变化，看起来是永久性的，这表明长期记忆储存在这里。这表明短期记忆在海马中形成，然后在大脑皮层转化为长期记忆。
大脑对恐惧的反应特别强烈，因为某些可怕的事情可能与生死攸关。海马附近的杏仁核结构对此起着重要作用。2016年，加拿大的一个研究小组发现，小鼠受到噪声干扰后，杏仁核神经元的突触增强，但在杀死这些神经元后，小鼠对噪声的恐惧记忆也被消除。这是科学家首次追踪特定记忆中神经细胞的形成。
神经细胞的再生可以克服老年疾病。
多年来，人们一直认为，当我们出生时，我们生活中所有的脑细胞都是存在的，将来也不会增加。然而，20世纪90年代的新发现推翻了这一理论。事实上，哺乳动物，包括人类，一直在产生新的脑细胞。对于人类来说，“神经细胞再生”发生在两个地方，嗅球区域学习新气味，海马区域与学习和记忆能力有关。
新生的神经元可以与成人大脑中的原始神经细胞结合，这一发现给人类的未来带来了无限的可能性。我们能否利用这一过程来治疗某些脑部疾病，如帕金森病和阿尔茨海默病？新的健康神经元能取代受损的脑组织吗？据估计，多达10000种脑细胞构成了神经系统的不同功能。脑细胞的复杂性意味着我们不可能利用神经细胞的自然再生来完成这项任务。
瑞典科学家从流产的胚胎中获得一种能够产生多巴胺的神经细胞。在移植到帕金森病患者的大脑后，他们发现这些新移植的神经元显著改善了患者的脑功能，但这种治疗方法并不普遍适用于所有患者。科学家们正在从胚胎干细胞或重编程的成人皮肤细胞中寻找具有特殊功能的脑神经元细胞。
研究发现，即使在大脑的非神经再生部分，在胚胎大脑发育过程中仍然残留少量的“祖细胞”。虽然它们不是真正的干细胞，但至少动物实验证明它们也有形成神经细胞的能力。研究人员追踪了小鼠大脑中的化学变化，发现由祖细胞产生的新的运动神经可以取代由这种疾病破坏的小鼠的运动神经。
科学家们对大脑中非神经元部分再生的能力感到振奋。大脑神经复杂而纤细，但科学家有信心以同样的精确度重建大脑。
镜像神经元可能是解开人类移情之谜的关键。
什么是镜像神经元?当你微笑时，全世界都会对你微笑。这是著名的黑人爵士歌手路易斯·阿姆斯特朗的一句名言。但是令阿姆斯特朗吃惊的是，他无意中揭示了神经科学中最伟大的发现之一：镜像神经元。
20世纪90年代，研究人员在猿的实验中发现了镜像神经元细胞。他们发现，当猴子表现出一些行为时，许多神经元是活跃的，当猴子观看研究人员做同样的动作时，一组神经元变得活跃，不同类型的镜像神经元由于不同的活动而变得活跃。
镜像神经元也存在于人脑中吗？核磁共振成像显示，当我们表现出某种行为或看到其他人做出某种行为时，我们大脑中被称为“镜像系统”的部分将“点亮”。大量研究表明，大脑镜像系统越活跃，人们就越能理解他人，也就越能理解人们的情绪变化。反之，镜像系统不太活跃的人则比较冷漠、退缩。神经科学家推测人脑中的神经镜像细胞是移情的神经学基础。镜像神经元还与模仿能力、学习能力，甚至语言习得能力有关。当然，也有研究人员认为，理解他人的情感或行为并产生移情是一种伟大的认知能力，而这种能力可能不是仅仅由某个神经系统来完成的。
意识不是像电灯开关一样非睡即醒。
你可能会觉得意识就像一个灯开关，无论是开还是关。但事实远非简单。这个问题挑战了我们对自我意识和自由意志的理解。过去，人们认为意识存在于三种状态：清醒、无梦和无梦睡眠。然而，脑成像技术显示，意识状态不只是这三种状态。以梦游为例，20%的人经历过梦游，研究发现梦游者的大脑实际上处于半睡半醒的状态。研究人员将梦游者的大脑与大脑扫描装置联系起来。监测发现，当患者梦游时，与意识有关的大脑皮层部分闭合，而大脑的其他部分活跃，包括与情绪和情绪有关的部分。
意识还存在于其他各种奇怪的状态中。在梦幻般的睡眠，即REM睡眠中，我们静静地躺在床上，而大脑抑制和中断向肌肉发送运动指令的活动。然而，对于某些REM睡眠障碍患者，抑制机制由于失败而失效。他们在梦中舞蹈和行动。另一种睡眠麻痹症正好相反。睡眠者感觉自己醒了，但发现自己的身体无法移动。
研究还发现，在醒来和昏迷之间可能存在一些被忽视的状态。英国一个研究小组发现，与进入植物状态的患者沟通并非不可能。虽然病人并不知道周围环境，但只要他们仍然有条件反射能力，能够自主呼吸，这种可能性就存在。研究人员告诉躺在大脑监测装置下的病人：想象自己打网球或在家里走来走去，发现病人能够回答研究人员提出的一些问题“是”或“否”。素食者通常被认为是无意识的，但如果他们能够理解医生的问题并与他沟通，他们也许能够表达他们对治疗计划的想法。
我们可能无法确切地知道意识有多少个状态，但是我们可以确信意识不是像电灯开关一样打开或关闭，而是更像一个梯子。我们越往上爬，我们的心就越不确定。我们不知道未来还有多少谜团暂时还不清楚。
科学家们正在揭开精神力量控制物质的秘密。
如果你不幸因病住院，在窗外有花草树木、视野广阔的病房里，你会比在面对砖墙的病房里恢复得更好、更快。早在医学诞生之初，人们就开始探索精神状态与身体健康的关系。例如，如果一个病人有一些无法解释的症状，聪明的医生会从病人的精神状态或情绪影响中寻找原因。众所周知，与健康有关的疾病如丧亲或离婚的例子并不多。
为什么心理因素对身体状况有很大影响？为什么有些疾病比其他疾病更容易受到精神状态的影响？为什么安慰剂会使人们被“欺骗”并产生意想不到的治疗效果？精神暗示对我们的健康有什么影响？这些问题尚未得到全面回答。
精神力量的影响似乎与我们的免疫系统有关。试管实验和人体实验证明，巨大的心理应激会降低免疫系统的活力。大脑似乎以各种方式影响免疫系统，从化学介质到神经系统调节。例如，研究发现与大脑相连的迷走神经分支在调节免疫系统的功能中起着关键作用，其中大脑发出的信号通过隐神经，改变脾脏中免疫细胞的行为。研究还发现，在许多疾病中，包括癌症，电刺激迷走神经可以减少炎症感染的程度。
如果我们不能用精神力量有意识地控制免疫系统，我们至少可以通过药物，或许也可以通过迷走神经来保持我们的免疫系统处于良好的状态。
人的智力不是大脑的大小，而是大脑的结构。
1955年，爱因斯坦的大脑被解剖了。令我们失望的是，他的大脑比普通人更小。事实上，最新的研究表明大脑的大小和智力之间几乎没有关系。决定智力的一个重要因素似乎是神经细胞之间的沟通是否顺利和有效。荷兰神经科学家发现，神经网络在智能大脑中的传输效率更高，也就是说，它们以最短和最有效的传输路径在大脑各部分之间传输信息。
另一个重要因素取决于包裹在神经纤维周围并发挥绝缘作用的髓鞘。髓鞘的量直接影响脑电信号的传输速度。研究发现，智商和髓磷脂之间存在着一定的关系。
我们仍然不知道遗传因素对智力有多大的影响。各种研究估计这种差异在40%到80%之间，因为年龄越大，遗传因素对智力的影响越大。一项对11000对双胞胎的研究发现，影响智力差异的遗传因素在9岁时占40%，在17岁时占2/3。
为什么会这样？也许是因为基因影响我们成长过程中的大脑本身的发展，也许是因为它和成年人积极寻找经验来刺激大脑和积极发展大脑有关，从而促进大脑的成长。
一位科学家说，自然智能的大脑也需要一个适合其生长的外部环境。
当那天的火花太亮时……“天才并不一定是疯子。”两千多年前，古罗马哲学家塞内卡曾这样说过。
历史上一些伟大的创造天才，如牛顿和爱因斯坦，有轻微的情感障碍，画家文森特梵高患有双相情感障碍。
没有人会不同意一个完全疯狂的人不能有创造性的成就，但是一些轻微的症状可能有助于一个天才的创造能力。研究表明，人的精神状态就像一个光谱，一端处于严重紊乱状态，另一端处于正常状态。只有中产阶级才能提高自己的创造力，才能成为非凡人才。
一些证据来自左脑和右脑的比较优势的研究。具有某些特殊优势的人通常被称为“左脑”或“右脑”。普遍接受的理论是左脑擅长语言和逻辑分析，右脑擅长创造性思维。许多研究表明，一些精神障碍患者右脑活动更为活跃。
此外，遗传学研究表明，一种叫做神经调节蛋白1的物质在脑胚胎的发育中起着重要作用。该基因产生的突变可能抑制前额叶皮质的活性。对某些人来说，它可能释放出一定程度的创造力，但对于其他人来说，它可能引起诸如妄想等症状。
自由意志确实存在，但持有它的不是你和我。
潜意识被认为是大脑中无声的自动导航器。它允许我们说，做“不思考”的事情。然而，最近的研究表明，潜意识在学习和记忆中扮演着重要的角色，甚至比理性分析在需要对难题作出决定时扮演更重要的角色。
在20世纪80年代，在已故神经科学家本杰明·雷贝特进行的一项实验中，在受试者意识到他的手指在移动之前300毫秒对受试者的大脑活动进行了监测。
法国科学家通过实验揭示了意识与潜意识之间的微妙相互作用。在实验中，志愿者看到一个词出现在电脑屏幕上，接着是屏幕上的图片。志愿者的注意力很快被这幅画吸引住了，而忽略了这个词。大脑扫描仪所显示的相关脑活动显示，随着文字和图像之间的时间间隔的增加，志愿者突然注意到志愿者意识中出现的文字和文字，这通常发生在文字和图像之间的时间间隔达到50毫秒时。然而，当一些情感词汇，如“爱”或“恐惧”出现时，大脑只需要几毫秒就能作出反应。不同之处在于，对这些词语的关注和注意力是由潜意识决定的。
这些研究改变了我们对意识与潜意识之间关系的看法。如果我们的意识像一个聚光灯，潜意识在旋转和控制光束的方向中起作用。
一些科学家说，意识不是自由的，我们所谓的“自由意志”实际上存在于潜意识中。
在我们创造人工意识之前，我们必须首先理解意识是什么。
没有什么比创造人工意识更具挑战性的了。有些人怀疑我们是否真的能做到，或者我们是否应该去做，但是敢于挑战的科学家并没有放弃挑战。在他们看来，创造人工意识是和把人类送上月球相比的一个重大挑战。
《机器人意识国际期刊》标志着机器人研究领域的迅速发展。另一个里程碑是最近发布的机器人意识分类，它是由西班牙卡洛斯三大学的劳尔·阿拉贝尔斯制定的，用于比较和评级各种形式的人工智能的智能水平。
目前，最接近意识的机器人软件是美国科学家斯坦·富兰克林于2013年设计并开发的人工智能分发软件“Ida”。它的主要任务是分配任务，为美国海军提出任务要求。Ada的处理程序分为“有意识的”和“无意识的”两个层次。无意识层负责收集数据和处理信息，并且收集到的信息进入Ada的“有意识地”工作空间，在那里它可以进行交互并作出最终决定。具有学习能力的升级版Ada诞生于2010年，名为Lida。它可以学习它所感知的一切，并且可以用来指导未来的决策。艾达甚至有一些“情绪感受”，可以影响决定。
英国一个研究小组甚至研制出了与人体结构相似的机器人，据说这种机器人非常接近人类。
然而，所有这些努力都尚未解决机器人的“意识”问题，这当然是指主观意识。没有人知道如何设计这种智能软件，但是随着机器人技术变得越来越先进，这个问题将在我们了解它之前通过两种方式消除：要么机器人意识会自发地出现，要么我们假设机器人意识已经出现，但我们不确定他们是否有真正的意识。
当然，如果我们想要创造一个具有真实意识的机器人，我们必须首先真正理解大脑的工作机制和意识是什么。
