我起床，穿过昏暗走廊，想着冰箱里有什么、早餐吃什么。几秒内，我毫不费力地导航环境、调取记忆、评估身体能量状态。大脑如何做到？部分靠电。大脑约一半能量资源用于维持电化学梯度，让神经元随时准备放电。许多神经元的集体电活动像波一样从脑区传到脑区，如同足球场上观众依次举起手臂。新研究显示，这些波比此前所知更复杂。

我起床穿过昏暗走廊，想着冰箱里有什么、早餐吃什么。毫不费力地，我在几秒内完成了环境导航、记忆调取和身体能量状态评估。大脑如何做到？部分靠电力。大脑约花一半能量维持电化学梯度，让神经元随时待发，这赋予日常灵活响应能力。众多神经元集体电活动可见为波，从一区传至下一区，像球赛观众依次举手的人浪。

新研究揭示这些波比以往所知更复杂。通常电极测得的基本平面波，被看作神经活动简单振荡。神经科学家传统上视其为脑引擎轰鸣，仅表示在运作。但人与动物中新证据表明行波在脑功能中居中心角色。

麻省理工认知神经科学家 Earl K. Miller 说：“新研究正从‘它们有关吗？’转向‘这是皮层处理信息的主要模式’。”

2026年4月 Nature Communications 研究中，神经科学家测量神经活动行波，观察到丰富形态：似从一点发出的源波、汇聚于一点的汇波、涡旋状螺旋波。芝加哥大学 Joshua Jacobs 和 Anup Das 等团队发现不同行为任务对应独特波模式。

神经元可随时间改变与邻居连接，但通常以天或月计。而行为需秒级适应。众多神经科学家现认为这些大尺度波模式或助实时重组大脑以满足清醒生活行为需求。

Jacobs 说：“即便行波只是神经元放电结果，像引擎声，它仍基于人的所作所为告诉我们脑的有趣之事。若见声音沿引擎某方向传播，意味着引擎内具方向性组织。”

来来回回

早在1920年代，科学家用 EEG 头皮电极测脑振荡电活动。注意、记忆或睡眠时，脑电大尺度频率变化，即常称的 α、β、γ、θ 波，以赫兹计。但颅外记录限制信息保真度。Jacobs 实验室专做颅内记录。严重癫痫患者脑内植入电极定位痫源，约100个电极置于特定区，经患者同意，团队在思维任务中获取高时空分辨率数据。

Jacobs 与合作者 Uma Mohan（现 NIH 神经工程师）在2024年 Nature Human Behavior 论文中描述记忆任务时皮层外层反向移动的波。“它们要么后向前，要么前向后横跨大脑，”Jacobs 说。

Jacobs 称理解此结果的好比是波显示信息传导方向。视觉区在后，前额叶“高层”记忆区在前。若注意所见，信号从眼受体传至视觉皮层，再经波前向脑其余部形成记忆。“其特征即见脑后向前的波，”Jacobs 说。

Mohan 解释：“我们认为这是脑利用此组织，在需支持的功能间快速切换编码与回忆记忆。”

变化的模式

Jacobs 和 Das 的2026年研究使画面复杂。显示波可具远多于简单上下、前后移动的多样形状与涟漪。

实验中，团队让参与者做两项记忆任务。其一是简单语言记忆：回忆屏上所见词。其二是复杂空间任务：导航虚拟环境并回忆遇物位置。

高分辨方法下，Jacobs 和 Das 首次在清醒人中发现两类新波。一为从皮层某区发出的同心波，如石落湖涟漪，或反向汇聚于某区。二为顺时针或逆时针旋转螺旋波，如飓风或冲马桶。

Jacobs 说：“空间任务中旋转波略多于语言任务中较简单结构的波。这似表明旋转波更擅复杂记忆行为。”

研究者长期做人颅内记录，但常一次只看一电极或少数，致整体外层似简单波。Jacobs 意识到若看间距合适的电极组，波结构与方向性更清。

Jacobs 联系匹兹堡数学生物学家 Bard Ermentrout，其在鼠见类似模式。Ermentrout 认为过往简单波或属更复杂波一部分，只是研究者缺合适位置或尺度电极捕全貌。2026年4月论文合著者 Ermentrout 说：“或许平面波只是外臂，你漏了风眼。飓风里只觉单向风，近眼才知在旋。”

Jacobs 说，因数据仅来自患者癫痫治疗置电极处，“我们或错过这些模式真实的普遍程度。”

不止是引擎

虽对局部电场波的作用无共识，部分科学家信其提供脑区间协调活动新途径。Miller 说这些波模式比神经元间稳定架构连接更具动态灵活。对 Miller，脑利用此涌现生物物理组织层合理，它随行为同时间尺度移动。Miller 说：“脑架构重要，行波趋随解剖但不严格循之…连接似脑内长期存储信息，波是信息以思维神经处理表达之时。”

波或关联多种功能。研究发现其作用于感觉处理、预测及调节神经元基础兴奋性，使被调用时更易或更难放电。

2026年6月 Science 论文印证 Jacobs 团队在人癫痫患者的结果。深圳医学科学院 Zhiwen Ye 与华盛顿大学 Nicholas Steinmetz 也观环形旋转波，此次在鼠脑。有趣的是，波在左右半球镜像同步。且在体感皮层（感官信息整合身体运动处）轴突神经元以螺旋环状布线，或促飓风波产生。

Ye 说：“我们发现存在电路、细胞连接形成并介导这些波。若不重要，脑何苦如此接线？”

2026年9月 Neuron 综述中，得州大学达拉斯分校 Lyle Muller 与 Salk 研究所 John Reynolds 据数十年发现主张视觉皮层行波助预测即将感觉信息。他们描述演化模式可携脑刚历与现历信息，助短预测下一步。

Miller 说波在认知关键作用，能兴奋或抑制下层神经机。他喻皮层神经元为“危墙上的 Humpty Dumpty”，处于放电边缘。此振荡电活动可改连接神经元突触的电压梯度，影响未来放电可能。

纽约大学系统神经科学家 György Buzsáki 不认行波参与信息处理假说。对他，波仅反映突触下层之事。神经元越多越同步，电场及振荡越强。模式可告底层电路趣事，但仅此而已。Buzsáki 说：“产电流靠突触。电流入神经元计算发动作电位互通，胞外空间无需发生什么。”

虽波究竟何用未定，证据渐增其或对脑实时组织、处理、表达信息重要。

Miller 说：“生物利用规律可预测性，这些波正联认知功能做有组织可预测事。若这都不表明有事发生，不知何能。”

社区对一篇宣称“脑波揭示大脑内里运作”的文章反应分化：多数人质疑标题煽情且结论夸大，少数人惊叹进展，核心学术分歧在于脑波究竟是神经元活动的实质信号还是仅仅是副现象噪声。

认为标题煽情且结论被夸大

• 多人指出大脑复杂性本就是默认预期，称“惊讶复杂”不合常理，且准确表述应限于小样本癫痫患者记忆任务中的波形观察，未揭示机制，并需警惕脑波伪科学（较多人）
• 有人看到文中专家夸张措辞便弃读，视其为垃圾（少数人） > 大脑大概是最后让人惊讶于其复杂性的器官（@rdtsc）

认为脑波正成为皮层处理信息的重要模式或值得深究

• 有神经科学家被引述称研究正从“是否相关”转向“主要母题”，且若扩升高分辨率测量配合冥想者内省可建立脑生理与心理的精确映射（少数人） > 工作正使脑波成为皮层处理信息的主要母题（@ElijahLynn）

脑波是实质驱动信号还是神经元放电噪声仍存争议

• 领域长期争论波是真实高保真信号或下游杂乱噪声，文章未定案；神经元对胞外波响应弱，但星状细胞可能响应并调控突触网络，仍是开放问题（较多人） > 动作在细胞产生波，但波于胞外液，神经元是否响应尚存疑，星状细胞或是关键（@randomImmigrant）

有价值的补充

• 文章未提及 Walter J. Freeman III 毕生研究的非线性脑动力学作为多体场动力学宏观表现，其工作与此高度相关（@pessimizer）
• 脑波之于生物神经群体，相当于 Transformer 残差流中的大规模低维激活模式之于大语言模型，可互启思路（@aronaxe）
• 尝试将观测波形建模为时间晶体，借其数学部分预测脑波行为或有趣（@altairprime）
• 有假设认为意识“托管”于结构化电磁场，神经元只是机制；另有提问大脑是否量子设备，均暂未证伪（@breckinloggins, @brcmthrowaway）