上一篇 ，我們討論了心智活動的媒介是什麼。最終我們得到一個答案：大腦的結構可以細分到一個個神經細胞，但大腦的功能是神經細胞彼此連接實現的。
這就引出了一個更重要的問題：一個具體的心智功能，比如餓了想吃飯、睏了要睡覺，或者觸景傷情、睹物思人，它到底是怎麽在大腦中發生的？這就是我們這一講要討論的問題。
基礎思路：功能拆分
針對這個問題，一個很自然的思路就是繼續走功能細分的路線：腦的複雜功能也許可以不斷拆分，最終落實到一個個神經細胞上去，不同的神經細胞承載不同的心智功能。這方面的極致案例就是“外祖母細胞”和“鏡像神經細胞”的研究。
外祖母細胞
什麽是“外祖母細胞”呢？這裏的“外祖母”指的就是您真實的外祖母，您的外婆。
它本來是美國科學家傑羅姆·萊特文 (Jerome Lettvin) 在1969年提出的一個猜測。他認為，人腦中應該有一個或者一群特定的神經細胞，專門用來處理和他外祖母相關的各種信息，如果這些細胞死亡，這個人將喪失和他外祖母的一切心智聯繫。
這本來只是個猜想，結果在2005年，美國科學家真的在人腦中發現了這樣的細胞，它們能在看到特定人物的照片時出現強烈的電活動，甚至對這些人物的名字也有反應，而對其他同類的人物就沒有反應了。除了外祖母細胞，他們還找到了總統克林頓細胞、影星安妮斯頓細胞、籃球明星喬丹細胞等等。
很多科學家認爲，外祖母細胞的存在就證明了，不同的神經細胞確實可以單獨編碼和儲存不同的信息，比如不同的人物、知識和回憶。
鏡像神經細胞
而所謂“鏡像神經細胞”，最早是上個世紀八九十年代意大利科學家在猴腦中發現的。這些神經細胞在猴子伸手抓取食物的時候會出現強烈的電活動，提示它們可能參與了運動控制。
但有意思的是，這群神經細胞不光是在猴子自己抓食物的時候會有反應，如果您，站在這隻猴子面前，也做出類似的動作，那猴腦中這群細胞也會出現類似的電活動。
換句話說，這些神經細胞能夠同時對兩種互爲“鏡像”的信號起反應：要麽是動物自己做一件事，要麽是動物觀察到別人做這件事。後來也有一些證據證明，人腦中也存在類似的鏡像神經細胞。
很多科學家認爲，鏡像神經細胞對人類心智至關重要，它讓人能夠學習其他人的行爲，理解他人行爲的意圖，甚至還參與了人自我意識和共情能力的形成。
例子：學習模仿
比如，當孩子看到大人使用筷子時，他的大腦中的鏡像神經細胞會被激活，讓他模仿這一行為。這就是為什麼孩子能夠快速學習使用工具的原因之一。
本能活動：標記綫
在今天的腦科學領域，大家普遍認爲，只有極少數生死攸關的、基於動物本能的、不太需要頻繁調整和改動的心智活動，才是通過“標記線”（labeled line）的方式工作的。比如動物餓了會進食、睏了會睡眠、遇到危險會戰鬥或逃跑，這些特殊的活動確實可以落實到具體的某一群神經細胞上。
例子：小鼠的進食實驗
小鼠的下丘腦位置有大約幾萬個細胞，饑餓的時候會被強烈地激活。2008年，美國科學家們發現，如果人爲地激活這群細胞，哪怕只激活其中的幾百個，小鼠就會開始快速進食，進食量可以達到平時的10倍左右。
您可以想像，當您感到非常餓時，大腦中的這些神經細胞也在發出強烈的信號，催促您去找食物吃。
複雜活動：群體編碼
簡單的、本能的心智活動由特定的神經細胞負責，那複雜的心智活動呢？這就要說到群體編碼（population coding）的機制了。
例子：五個神經細胞
假設某個動物的大腦只有五個神經細胞。如果按照“標記綫”理論，這個大腦最多也就能執行五個不同的功能，每個細胞代表一個。但如果我們讓這五個神經細胞作爲一個系統中的五個節點，它們可以代表大量不同的大腦狀態。
比如，五個神經細胞可以有32種不同的狀態（2的5次方），這就叫群體編碼。
例子：人類識別氣味
有研究證明，人類可以識別區分1萬億種氣味，遠遠超過了人腦全部神經細胞的總數量。這種驚人的識別能力也只有通過群體編碼才能解釋。
例子：小鼠的空間記憶
2012年，美國麻省理工學院的科學家用了一個很巧妙的方法，標記出了當小鼠處在不同籠子裏時，大腦海馬區哪些神經細胞在活動。他們發現，對應每個籠子，大約只有5%的海馬細胞被激活，不同籠子對應的細胞分佈不一樣。
更重要的是，如果小鼠在某個籠子裏被電擊懲罰，它的海馬體就會用這5%的神經細胞，記住這個特定籠子的空間信息，並且把它和危險聯繫在一起。如果在安全的籠子中重新激活這些細胞，小鼠也會立刻進入恐懼狀態。
總結
好，說到這裡，我們可以給這節課做個總結。關於心智活動是如何在大腦中開展的，有這麼兩種方式：
一種是“標記綫”方式，也就是一群特定的神經細胞控制一種本能感覺或者行為；另一種是“群體編碼”方式，大量神經細胞形成網絡來記錄和處理更複雜、更動態的信息。
兩者分別有合適的應用場景，同時它們也能協同工作。