在人類社會，為了維護最高長官的尊嚴和職能，在其任期內，人們通常會賦予他刑事豁免權等專屬權利，而在人體中，「最高長官」——大腦似乎也擁有這一專屬權利。
免疫系統不會攻擊大腦?
1921年，日本科學家白井首次提出了一項驚人的結論：免疫系統不會攻擊大腦。他將腫瘤組織移植到小鼠體內其他部位時，腫瘤細胞會逐一被小鼠免疫系統摧毀;但當腫瘤被移植到小鼠大腦中時，它們就不會被清除，得以生長。這暗示了長在大腦中的腫瘤能逃開免疫系統的監視。
那麼外來異物是否也能躲在大腦中，逃開免疫系統追捕呢?
英國生物學家梅達華在20世紀40年代發現，當腦部面對外來組織時，其排斥反應比身體其他器官面對外來組織的反應慢。這是因為大腦中含有的免疫細胞(小膠質細胞)戰鬥力不強，身體中的其他免疫細胞(稱為周邊免疫細胞)會被血腦屏障阻擋在腦外，這使得大腦的免疫反應變得遲緩而低效。
為什麼會這樣?科學家們有自己的理解。免疫系統在殺滅異物的同時，並不會區分敵我，而是會無差別地攻擊身體內的健康組織，從而導致健康組織受損、功能破壞，人們的發熱、炎症等正是這種無差別攻擊的結果。但是，與其他細胞不同，大腦的神經元再生能力很差，有些甚至是破壞後就無法再生的，一旦這些神經元受損，會對整個人體的生理功能產生無法彌補的損害。因此，免疫系統也「投鼠忌器」，不敢大舉攻擊躲藏在大腦中的異物。這就成了大腦「免疫豁免權」的由來。
大腦專屬的「警衛部隊」
但是，如果異物真的入侵了大腦，沒有免疫系統的保護，難道就任由其傷害大腦嗎?大腦很快就意識到了這一漏洞，它培養了一支專屬的警衛部隊來保護自己。
美國華盛頓大學的神經科學家喬納森·基普尼斯利用多種成像和追蹤方法揭示了大腦特有的免疫機制：當異物入侵大腦時，大腦分泌腦脊液將之沖刷到特定區域，免疫細胞在此守株待兔，將其一網打盡。
研究人員將加上記號的抗原注入小鼠大腦，接着追蹤抗原的去向。讓研究人員意想不到的是，這些在不同時間注入到大腦不同區域的抗原竟然在不斷湧出的腦脊液的驅趕下，穿越了血腦屏障，被趕到了特定的區域——硬腦膜竇周邊，這裡是大腦將液體排向身體其他部位的通道。
過去，我們認為血腦屏障具有極強的防滲透性，大腦和身體其他部位之間被這層屏障分隔開，彼此不能相通。但這個發現顛覆了人們的想法，原來大腦是存在對外的大門的，它在硬腦膜竇周邊開了一扇門，將進入其中的異物趕出去，而免疫細胞正在這裡埋伏着。
B細胞是適應性免疫系統中一員，在抗原的刺激下，會分泌特定的抗體。研究人員在大腦周邊發現了一些特有的B細胞，這些B細胞是在顱骨骨髓中生產並成熟的。隨着B細胞的成熟，它們必須學會區分自身的正常蛋白質和需要應答的外來蛋白質，只有通過「考核」，才能進行大腦周邊的免疫工作。
糾纏不清的大腦與免疫
在進行免疫防禦時，即使大腦竭力做了最好的安排，免疫系統仍不免對大腦神經元造成傷害，並引發導致神經變性的炎症，這類疾病就被稱為神經免疫疾病，阿爾茨海默病、多發性硬化症(使患者出現疲倦、視力衰退、行走不穩、身體麻木等症狀的疾病)、重症肌無力和視神經脊髓炎等都歸屬其中。比如，科學家就曾觀察到大腦中的免疫細胞是如何一口口把記憶啃掉的。
浙江大學的醫學家谷岩和王朗給小鼠搭建了一個痛苦的情景記憶：定期給它們施加電擊刺激，反覆多次使其建立記憶，並在看到電擊棒時出現恐懼反應。對大腦進行的影像檢查顯示小鼠完全建立了這一情景記憶：在負責記憶的編碼和存儲的海馬體中，記憶印跡細胞間生出了粗壯的神經突觸，記憶信息被儲存其中。
但是，正如我們所知，無論多麼深刻的記憶都會隨着時間的流逝逐漸消退，而這正是免疫細胞的「功勞」。研究人員在35天後，為受過電擊的小鼠再次重建相同場景，觀察小鼠是否還會出現恐懼反應。他們發現，小鼠的反應不再強烈，大腦影像顯示，神經突觸變少變細，有些甚至完全消失了，這是小膠質細胞「吃掉」突觸結構的結果。小膠質細胞約占大腦細胞總數的10%至15%，是中樞神經系統中的主要免疫細胞。不過，科學家發現，在「吃掉」長期記憶的同時，免疫細胞也幫助大腦建立短期記憶，同時這也是多發性硬化症的罪魁禍首。可見，免疫反應的存在對大腦的利弊十分難以衡量。
大腦到底應該怎樣進行免疫反應，兩者間如何協調才對身體最好?這仍然是一個兩難的問題，大腦還沒摸索出最佳方式，而人類對此知道的也還很有限。-大科技雜誌社-
*嗅覺不好會導致抑鬱*
有時候，嗅覺不好能給你帶來若干好處。比如，當你擠地鐵的時候，鼻子不好就聞不到那些不知道從何飄來的氣味了。但是，嗅覺缺失帶來的壞處也很多，不僅會讓一個人在社交中缺乏安全感，還會導致一個人更容易患上抑鬱症——患有嗅覺缺失的人會因聞不到自己身上的氣味而常常變得憂心忡忡。
研究發現，相當一部分嗅覺不靈敏的人都會在與別人的社交中遇到障礙——他們感覺不到食物豐富的香氣，因此無法參與眾人的討論，也無法因為氣味的問題與他人的意見達成一致。我們知道，嗅覺信息能夠傳遞其他人的社交信息，所以嗅覺不靈敏會失去許多同夥伴交流的機會，然後漸漸地，他們就喪失了社交安全感，並變得焦躁不安，甚至會避免與他人接觸。一些研究還發現，嗅覺缺失能夠影響大腦，讓大腦變得不活躍，而這能從根本上導致一個人抑鬱。-大科技雜誌社-
*做夢是為了防止思維僵化？*
如果外星人訪問地球，他們可能首先會注意到我們的一個奇怪現象：不論什麼地方的地球人，似乎都非常痴迷於一些虛構的東西，比如電視劇、電影、電子遊戲和小說，等等。
這些外星人可能會想，地球人是不是太蠢了，連真假都分不清，在假的事情上投入那麼多的精力!
當外星人得知我們要睡覺，睡覺時還做夢，他們的疑惑可能就更大了。因為夢也是虛構的，做夢也需要投入時間和精力。
如果他們懂一點進化論，這時就會琢磨：作為一項普遍的生理活動，做夢或許是有其進化目的的;同樣，夢和電影、小說一樣，都有「虛構」的特徵，這樣，當外星人知道了地球人為什麼要做夢的奧秘，或許也能解釋為什麼地球人在清醒時熱衷於小說、電影。
那麼，地球人為何要做夢呢?
做夢的生物學機制
我們對夢的興趣，可能跟人類的歷史一樣長。我們知道，夢有如下幾個特徵：出現在夢境中的事物，大多細節不太清晰，譬如我們甚少記得夢中的東西是什麼顏色的;夢是非現實的，夢中的事物高度扭曲、變形;夢往往圍繞一個故事展開，只是情節可能非常荒謬，不合邏輯。
歷史上，幾乎每個民族都發展出一套解夢學，但長期以來，對夢的研究夾雜着種種迷信和誤解，甚至連堪稱「現代解夢學」的弗洛伊德學說也不例外。弗洛伊德是20世紀初奧地利的精神分析學家。他認為，夢是一個人壓抑的潛意識欲望的表達。這些欲望因見不得人，在我們清醒的時候，一直被意識壓制着，要等到我們睡着了，意識放鬆了管制，它們才會以夢的形式，喬裝改扮釋放出來。但弗洛伊德的觀點被隨後的神經學研究所否定。
對於夢的研究，需要回答兩個問題：第一，做夢是怎麼回事?做夢的神經機制是什麼?第二，我們為什麼要做夢?做夢有何進化的目的?
近幾十年來，神經學研究對第一個問題給出了大致的解答。首先我們知道，人一個晚上的睡眠要經歷大約5~6個睡眠周期。每個睡眠周期大約要經歷4個階段，即淺睡期、熟睡期、深睡期和快速眼動期。其中最後一個階段是快速眼動睡眠階段，做夢就發生在這一階段。
此外，我們還知道，夢是神經元局部放電的結果。這些神經元組成了一個閉合迴路。它們一般不依賴於外部刺激，就能形成類似於我們在清醒時的神經活動，但這些神經活動又不會傳達到肢體，所以無法像我們在清醒時那樣，把所思所想付諸行動。
然而，儘管神經學家對第一個問題有了許多認識，但對第二個問題卻不甚瞭然。有些人認為，做夢並沒有任何進化目的，它們只是睡眠的副產品，而睡眠的進化目的可能是清除白天神經活動中產生的代謝廢物。
但是這種關於做夢沒有目的的觀點，已經受到神經學研究的挑戰。
夢是記憶的重放?
目前解釋「做夢有何用」的主流假說認為，做夢在某種程度上參與了記憶的「搬運」。我們知道，記憶分工作記憶和長期記憶。工作記憶類似於將數據保存在電腦內存里;長期記憶類似於將數據保存在硬盤裡。海馬體類似電腦的內存，工作記憶保存在海馬體中;而大腦皮層類似於電腦的硬盤，長期記憶保存在大腦皮層。我們在白天接收的大量信息，暫時都儲存在海馬體中;到了夜晚睡眠的時候，需要把它們搬到大腦皮層，做永久儲存;而做夢參與了這個信息的搬運過程。
支持這個假說的一個證據是，我們在清醒時大腦的某些特定的神經活動模式，在睡眠中有時也會重現。這似乎表明，白天的畫面在睡眠中被「重放」。也許夢就是記憶的重放。
我們自己的經驗似乎也可以佐證。譬如，我們學習一款新遊戲，練了一個晚上都沒學會，但睡了一個好覺之後，第二天我們發現自己一學就會了。似乎在我們的睡夢中，記憶和學習的過程依然在進行。
但是，這個假說也有幾點令人質疑：首先，睡眠的作用是不是鞏固記憶就值得商榷。我們睡上一覺之後，記憶無疑會得到很大改善，但受益的不單單是記憶，其他方面，譬如計算能力、決策能力，也會得到改善。其次，既然夢是「記憶的重放」，那麼「記憶重放」就應該發生在與做夢相關的快速眼動睡眠階段，但事實上，科學家研究發現，「記憶重放」恰恰更多地發生在睡眠的其他階段，這就很奇怪。最後，如果夢是記憶的重放，夢中事物為什麼更多是以扭曲、變形、荒誕的形式出現，而不是以真實記憶的形式出現呢?再說，回放失敗的經歷(例如前面學習玩新遊戲的例子)，對我們又有什麼好處呢?
神經網絡是怎麼學習的?
在這種情況下，有人受人工智能研究的啟發，最近提出一個解釋做夢用途的新假說(很有意思，人工智能最初是受大腦功能的啟發而發展起來的，其目的是讓機器在複雜任務上達到人類的認知水平，但沒想到，人工智能的一些做法反過來又可能解釋大腦的許多未解之謎，比如做夢)。
這就是所謂的「過度擬合」，是人工智能學習中一個普遍存在的問題。擬合是數學上的一個術語。比如，我們做一個物理實驗，研究力和加速度的關係(力=質量×加速度)。我們測量得到一組力和加速度的數據，將其描畫在坐標紙上。從理論上講，力和加速度應該是正比關係，在坐標紙上對應一條直線。但在實際測量中，把測量所得到的數據畫在坐標紙上時，這些點不可能剛好都落在一條直線上。這就需要通過適當的辦法，來歸納出這組數據的規律。這就是擬合。但擬合的方式有很多，你可以用最接近所有點的一條直線來擬合(在這個例子中，正是我們所需要的)，你也可以直接用一段段折線把相鄰點簡單連接起來。在後一種情況下，雖然所有點都落在你描畫的折線上，但這對於我們探索規律毫無意義。這就屬於過度擬合。過度擬合就是過度拘泥於一些不重要的東西，沒抓住本質，只能死板地重複已有的數據，而不能預言新情況。
推而廣之，生活中死磕書本、死抱教條、思維僵化，應付不了新事物、新挑戰，從人工智能的角度說，也屬於過度擬合。
虛構為了避免思維僵化
我們有充分的理由相信，大腦也面臨着同樣的過度擬合的挑戰。
從人工智能的角度看，人類面對生存的挑戰，就是不斷地把自己的經歷當作「數據」輸入大腦，對大腦的神經網絡進行訓練，然後去面對新挑戰。在這過程中，環境在不斷變化，今天遇到蛇，明天遇到虎，今天得來的對付蛇的經驗，明天面對虎就不一定管用，所以靈活性是最重要的。
如何提高大腦的靈活性呢?對了，通過做夢。通過把夢中出現的那些不是特別清晰，甚至高度扭曲、變形的事物當作「數據」，輸入大腦的神經網絡，來訓練和提高其靈活性，避免過度擬合的缺陷。
這種事情你不能在清醒的時候做。譬如你想獲得掉進深淵的恐怖體驗，訓練大腦對高處的畏懼感，如果在醒着的時候往樓下跳，那就太危險了。所以只能在大腦「離線」期間——睡眠的時候——做這類事情。
這就是關於夢的「過度擬合假說」。夢正是自我產生的扭曲變形的「數據輸入」。做夢有助於改善我們清醒時的表現，奧秘即在於此。夢到飛行可能有助於你在跑步時保持平衡;夢到滑倒可能有助於你在冰雪路面行走時保持警惕……
通過這個新視角來看待夢，我們至少不會再把做夢當做簡單的記憶的「搬運」。我們還可以從中獲得有益的啟示：學習不是死記硬背，死記硬背和什麼都不記可能一樣糟糕。
如果這個「過度擬合假說」是對的，如果做夢真有讓大腦避免過分執着於過去經驗的進化目的，那麼對於我們清醒時對電影、小說等虛構事物的痴迷，或許也就不難理解了：這些虛構的事物同樣可以訓練我們的大腦，幫助我們擴大認知，提高歸納和概括能力，避免思維僵化。假如外星人認識到這一點，也許就會疑惑全消，甚至要把從我們這裡取來的經帶回他們的星球去推廣了。-大科技雜誌社-
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