《這樣看大腦》：大腦與心智之間的關系到底是怎樣的？

假如你把手指頭放在頸背，然后往上移，你會在頭顱底下摸到一塊鼓起來的地方，感覺一下那里。根據顱相學開山祖師弗朗茲·加爾的說法，這個鼓起來的地方是“戀愛中心”，也就是“引發性感覺的地方”。假如再把手指往頭頂上移3厘米左右，你現在就到了“戰斗中心”。

從理論上來說，一個脾氣溫和、愛好和平的人，應該會發現自己頭顱的第二個區域比第一個區域更扁平。但是，假如你頭上鼓起來的地方與你的自我感覺不相符，也不要在意，因為加爾定義“戀愛中心”時，找了兩位文君新寡、很“情緒化”的婦女，測驗她們頭皮上最熱的地方；而他的“戰斗中心”則是觀察到“大部分印度人和錫蘭人”的那個地方都很小。即使在19世紀初，這種方法也是很可疑的。

《這樣看大腦》

作者：［英］麗塔·卡特

譯者：洪蘭

版本：后浪丨海峽書局 2025年3月

無論如何，摸骨都是無稽之談，因為大腦組織很軟，根本不可能影響到顱骨的形狀。但是這理論也并非全錯。請再摸一下你的頭，這次摸頭頂，稍稍向前移動，靠近頭頂的左側，那里就是加爾的“快樂器官”。加州大學醫學院的外科醫生幾年前提出報告，他們對一位16歲女孩左腦的這個區域施加了微弱的電流。

這個女孩患有癲癇，該刺激是既定程序的一部分，旨在找出她腦中癲癇發作的導火索，將病變的地方切除。實驗中患者是清醒的，微量的電流通過此處時，她開始笑起來。她不只是咧嘴微笑，而是真正心情極佳地開懷大笑。當醫生問她什么這么好笑時，她回答道：“你們這些醫生排排站真是太好笑了！”醫生令電流再次通過，這次女孩突然覺得墻上掛的一張圖片非常好笑，盡管畫面中是一匹非常普通的馬。第三次時，她又被別的理由逗笑。醫生似乎發現了大腦制造快樂的地方，并且快樂的產生與實際情境無關。這和加爾在200年前對這個地方的指認無疑純屬巧合，但是他的基本理念，也就是“大腦由許多具有獨特功能的模塊所組成”的這一點，倒是很有先見之明。

頗有諷刺意味的是，在發現大腦真正的模塊之后，顱相學不攻自破。19世紀末期，歐洲的大學里掀起了一股生物精神醫學的熱潮，許多神經科學家開始采用大腦局部電刺激和動物損傷實驗的方法，試圖找出大腦各個區域的功能。還有人觀察到某些行為與特定大腦區域的損傷有關。這是大腦地圖的第一個時代，許多重要的里程碑就是在這個時期完成的，包括神經學家保羅·布羅卡和卡爾·韋尼克發現的語言中心。令顱相學家深感尷尬的是，這些區域位于腦的側邊，在耳朵的上面和旁邊，而加爾的語言中心卻定位在眼睛旁。

布羅卡和韋尼克發現的語言中心，到今天還冠著他們的名字。假如20世紀初的科學家繼續尋找大腦的功能區，如今大腦會擠滿這些先驅的大名，而不是像初級聽覺皮質、輔助運動區或初級視覺皮質等標記新發現腦區的無趣名詞了。科學家對大腦功能的興趣，隨著顱相學的衰微而減退，而大腦的模塊理論也被“整體活動論”所取代。這個理論認為，復雜的行為是全部大腦細胞共同工作的結果。

20世紀中葉的額葉切除術

從表面上看，20世紀中葉對任何想用物理方法治療心理疾病或變態行為的人來說，都是一個很不好的時機。但在當時，精神外科學發展迅猛。1935年，葡萄牙里斯本的神經學家埃加斯·莫尼斯聽說有一些實驗使黑猩猩額葉的某些纖維受損，原來有攻擊性、很焦慮的黑猩猩在接受腦白質切斷術后安靜下來，變得很友善。莫尼斯很快把這個手術應用到遭受同樣痛苦的人身上，發現果然有效。腦白質切斷術（后來演變成更極端的額葉切除術）迅速成為精神病院的例行療法。僅在20世紀40年代的美國，就至少有20000名患者接受了手術。

現在回頭去看，當時的手術治療輕率得令人不敢相信。幾乎任何一種精神疾病，無論是抑郁癥、精神分裂癥，還是躁郁癥，患者全都被送去做這項手術，卻沒有人知道究竟是什么引起了不同的癥狀，以及為什么進行切除就能緩解病情。腦外科醫生從一家醫院奔向另一家，手術器材就放在汽車后座，在一個上午就可以完成十幾臺手術。有一位外科醫生這樣形容自己的技術：

“這一點都沒有什么了不起，我使用一根醫用冰錐，從眼球上方的頭骨鉆進去，推入大腦后將其旋轉，切斷一些大腦神經纖維——就這么簡單，病人什么感覺都沒有。”

很不幸的是，在有些患者身上，這種“沒有感覺”的狀態一直持續著，形成長期的情緒消沉和奇怪的冷漠。情緒的不敏感使他們覺得自己只有一半是活著的，另一半已經死了。這種手術也并不總能治愈攻擊傾向：莫尼斯的事業突然終止了，因為一個被他切除額葉的患者槍擊了他。

總體而言，20世紀中葉的額葉切除術的確解除了一些人的痛苦。這比后來造成的痛苦更顯著，但還是在醫學界引起很大的不安，至今仍有人對精神外科醫學抱持懷疑的態度。到了20世紀60年代，有效的精神類藥物出現后，針對精神病患者的外科手術基本上就銷聲匿跡了。

隨著我們進入21世紀，這種操弄大腦來改變行為和解除精神痛苦的想法，又悄悄地起死回生了。但是這一次，任何微小的修修補補，都將基于對大腦如何工作的更深入了解。最近發展出來的技術，尤其是功能性腦部掃描，使研究者可以探索活人身上正在工作的大腦。看到大腦工作中的情形，我們便能更深刻地認識心理疾病，以及每天我們所有感受的本質。

《超體》（2014）劇照。

以疼痛為例，人們通常以為大腦中一定有一個疼痛中心，與身體各個部位的感覺神經連在一起。事實上通過掃描顯示，大腦中根本不存在這樣的中心，疼痛主要來自注意力和情緒相關區域的激發。看到引發疼痛的神經活動，我們就會明白，為什么我們在情緒不好時尤其會感到疼痛，或為什么有更緊急的事情吸引了我們的注意力后，我們往往感覺不到痛，哪怕身體已經受到嚴重的傷害。

有些看起來很簡單的大腦功能，如產生疼痛，其實比我們想象中更復雜，而有些看起來不可估量的心智品質，卻往往機械化得驚人。道德、利他行為、心靈和宗教上的經驗、對美的欣賞，甚至愛，過去均被認為是科學探索難以觸及的。這些令人費解的大腦之謎，如今正逐漸顯現出它們的心理根源，在有些情況下，甚至可以利用完美放置的電極來進行操控。例如，放置于大腦中的起搏器可以扭轉過去認為是“精神”疾病的抑郁癥那無意義的黑暗，而且可以連根拔除曾經沒有辦法遏制的強迫性念頭。假如采用正確的方法刺激大腦恰當的區域，甚至可以產生靈魂出竅或升華的超然感覺。你可以買一頂頭盔，戴上后選擇“強烈的心靈感應”，它就向你的頭顱輸送電流去刺激大腦灰質，通過電流的開和關來產生心智體驗。這頂頭盔乍看上去雖然顯得很可疑，但它可是真正的科學研究成果。

大腦和環境之間的反饋回路

從20世紀80年代開始，加拿大的神經科學家邁克爾·佩辛格在一系列的實驗中發現，中斷腦內尤其是顳葉周圍電流的活動，會令大多數人產生很奇怪的主觀心智狀態，包括靈魂出竅，以及感到自己身處看不見，但可以感受到的東西之間等。這表示像有趣、緊張、愛、恐懼和亢奮等感覺，可以在沒有外界刺激的情況下產生，我們不需要看到喜愛的東西才生出渴望，不需要被人威脅才感到恐懼，也不需要超靈異的鬼怪才覺得恐怖。只要刺激得當，大腦便足以自己產生任何體驗了。

那么，大腦是怎么做到的？一團團的神經元和像蜘蛛網一樣的神經連接怎么可能真的產生這些體驗，還可以控制我們的身體呢？我們所有的體驗都來自一種大腦細胞，即神經元的電流發射。但是，一個神經元的發放尚不足以引起睡眠中眼皮的跳動，更不要說有意識的感覺了。只有當一個神經元興奮了它周邊的鄰居，后者再去興奮別的神經元時，最終這些活化的模式達到某個復雜度，并且整合到某種程度后，才能產生思想、感受和知覺。

幾百萬個神經元必須同步活化，才能制造出最微小的思想。即使在最無所事事時，大腦的活動也像萬花筒一樣，不停地改變、活動——一種與白日夢、自省和沉思相關的默認模式。而當一個人在完成一項很復雜的心智任務，或情緒很強烈時，整個大腦都會興奮起來。

《腦火》（2016）劇照。

每個輸入的感官刺激都會激活一種新的神經活化模式，有一些會產生生理上的改變，使它們以記憶的方式被重復。不過，大部分的神經活化模式會在持續幾分之一秒后消失，它們短暫接收的刺激也會被拋諸腦后。

留下來的活化模式，隨后可能與別的部分形成新的聯結（這就是知識），或是互相結合而形成新的概念。理論上，每當某一組相互連接的神經元一起被激活，應該會使大腦產生同樣的思想片段、感覺或潛意識的大腦功能。但事實上，大腦的變異性太大，以至于不可能有一模一樣的神經活動出現。真實的情況是，神經元的激發模式彼此大同小異，卻還是存在細微的差異，我們從來不會體驗兩次完全相同的感覺。

當大腦對外界刺激起反應時，每時每刻都會產生新的神經活化模式，每一個都擁有其特征。所以腦內的環境就會不停地改變，而大腦又會對這些改變繼續產生反應。這就創建了一個能夠確保持續變化的反饋回路。

腦內環境中有一部分始終不停地在施壓，要去尋找新的刺激，去搜集新的信息，尤其是有關未來事件的新資訊。搜集到的這些信息不僅對未來行動有指引作用，對其本身也是一種獎勵，因為它激起神經元的反應，這些反應又會產生愉悅的期待。這種對信息的貪求是大腦的基本特質之一，在我們最基本的反應上都有所體現。即使是大腦中負責意識的區域遭到完全破壞的患者，其雙眼也會去搜索房間的一切，而且會鎖定一個移動的物體，隨著它移動。眼球的運動由腦干控制，就像花朵會朝向太陽一樣，這也是無意識性的動作。然而，盡管知道這一點，當你被一個明知幾乎已經死掉的人的目光追隨時，還是會感到很不舒服。

大腦和環境之間的反饋回路是一種卓越的引導操作。利用計算機模擬神經網絡的運作方式，科學家發現，假如程序設計成重復執行對生存有利的模式，拋掉不利的部分，那么最簡單的神經網絡也可以在很短的時間內發展出驚人的復雜性。大腦活動就是以類似的模式在個體中演化的。

沒有任何兩個大腦是相同的

這個過程有時候被稱作神經達爾文主義，保證了對有機生物體生存有利的思想（和行為）會被永遠保存下來，而那些無用的則自動消失。這不是一個僵化的系統，大部分的大腦活動模式都與生存無關，但是整體來說，重要的反應通過這種途徑構建到人類大腦中。

有些大腦配置是在基因層面構建的。某些特定的大腦激活模式，即使是像語言生成這樣相當復雜的過程，仍具有非常強的遺傳特性，只有極端不正常的環境才會扭曲它們。又如進行挑錯字測驗時，大腦的活動模式在一般人身上非常相似，參與實驗的十幾個人擁有幾乎相同的腦部掃描圖像。這就是為什么大腦地圖研究者有信心說“大腦”如何如何，而不會說“一個大腦”如何如何。

但這并不代表每個人的思想都一樣。感謝先天和后天那些復雜且精細的交互作用，沒有任何兩個大腦是相同的。即使是同卵雙胞胎，即使是克隆人，他們的大腦在出生時也已經有所不同，因為在胚胎環境中的一點點差異，就足以影響后來的發展。

同卵雙胞胎剛出生時大腦皮質就有區別，而結構的差異一定會影響后續功能的發展。實際上，同卵雙胞胎的大腦在出生時比后來的差異性更大，說明基因對生命后期的影響比最初更強，所以隨著雙胞胎不斷長大，他們的行為會變得更像。

在胚胎發育的過程中，大腦在形成脊椎的神經管上端發育成球狀物。約7周時，就可以看到大腦的主要區塊，包括大腦皮質等。待胎兒出生時，神經細胞已經有大約1000億之多，這也是他們長大以后擁有神經細胞的數量。

不過，這些神經細胞尚未成熟。很多軸突外面還沒有包上髓鞘——一層絕緣體，使信號可以快速、正確地傳導；另外，神經之間的連接也還很稀疏。所以，此時嬰兒大部分的腦還沒有功能，尤其是大腦皮質。新生兒的腦成像研究顯示，此時只有與身體調節（腦干）、感覺（丘腦）和動作（小腦內部）有關的腦區最活躍。

子宮環境對嬰兒大腦功能的設定有重要影響。有毒癮的母親生下的嬰兒通常一出生就有毒癮，而在懷孕時常吃咖喱等辛辣食物的母親，她們的嬰兒也更容易接受刺激性食物。這些研究顯示，嬰兒的味覺在子宮里就會受到母親血液中殘留的食物氣味的影響。

《腦火》（2016）劇照。

子宮中的生命提供了一個研究基因和環境密切合作的好例子。例如，男性胚胎的基因會激發母親身體在其發育的特定時間點合成一系列激素，包括睪酮等。這些激素在生理上改變了男性胚胎的大腦，使某些區域的生長速度減慢、某些地方則加快。

這個作用使胚胎的腦部男性化，產生男性性征。同時，我們常看到的性別差異也由此形成，如女性在語言方面和男性在空間能力方面的優勢等。假如男性胚胎在這個階段沒有得到恰當的激素刺激，他的大腦可能會更多地停留在女性腦的狀態；而假如女性胚胎接觸到大量的雄性激素，她的大腦可能會更偏男性化。

在大腦內部的發育中，神經元彼此比賽尋找伙伴，希望與之連接形成團隊，就像在某個瘋狂的派對游戲中一樣。每個神經細胞必須在大腦中找到自己的位置，如果沒有找到，就會死于無情的神經修剪過程，即細胞凋亡或程序性細胞死亡。這種發生在未成熟大腦中的修剪過程，其目的是要加強并優化已經形成的神經連接，使大腦不會被自己的細胞塞得過滿。這個“塑身”的過程雖然很重要，但也可能會付出代價。有些被修剪掉的神經連接，很可能是后來被我們視為“天才”的一些直覺技能。例如，“照相機”記憶在幼童身上很常見，但是經過幾年的大腦修剪后就消失了。

不完全的細胞凋亡或許是通感發生的原因，這是一種感覺經驗（如看到紅色）被錯接到另一種感覺經驗上（如聽到一個聲音）的疾病。當一個人體驗到其中一種感覺時，另一種感覺也會隨之出現。與此相反，如果細胞大規模凋亡、神經過度修剪，切斷了太多的神經回路，則可能是唐氏綜合征和孤獨癥患者智能不足的原因之一，這也是為什么唐氏患兒長大后比其他人易得阿爾茨海默病的原因。

本文選自《這樣看大腦》，已獲得出版方授權刊發。

原文作者/［英］麗塔·卡特

摘編/何也

編輯/走走

校對/穆祥桐