意識(shí)可以被看見(jiàn)嗎？恐懼、期待、快樂(lè)等情緒可以被觀(guān)察嗎？200年前，顱相學(xué)大行其道，人類(lèi)靠摸骨推測(cè)大腦的功能；現(xiàn)在，新的成像儀器和技術(shù)使我們可以看見(jiàn)心智的內(nèi)在世界。那么，大腦與心智之間的關(guān)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(huì)在頭顱底下摸到一塊鼓起來(lái)的地方，感覺(jué)一下那里。根據(jù)顱相學(xué)開(kāi)山祖師弗朗茲·加爾的說(shuō)法，這個(gè)鼓起來(lái)的地方是“戀愛(ài)中心”，也就是“引發(fā)性感覺(jué)的地方”。假如再把手指往頭頂上移3厘米左右，你現(xiàn)在就到了“戰(zhàn)斗中心”。

從理論上來(lái)說(shuō)，一個(gè)脾氣溫和、愛(ài)好和平的人，應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)自己頭顱的第二個(gè)區(qū)域比第一個(gè)區(qū)域更扁平。但是，假如你頭上鼓起來(lái)的地方與你的自我感覺(jué)不相符，也不要在意，因?yàn)榧訝柖x“戀愛(ài)中心”時(shí)，找了兩位文君新寡、很“情緒化”的婦女，測(cè)驗(yàn)她們頭皮上最熱的地方；而他的“戰(zhàn)斗中心”則是觀(guān)察到“大部分印度人和錫蘭人”的那個(gè)地方都很小。即使在19世紀(jì)初，這種方法也是很可疑的。

作者｜［英］麗塔·卡特

《這樣看大腦》

作者：［英］麗塔·卡特

譯者：洪蘭

版本：后浪丨海峽書(shū)局 2025年3月

無(wú)論如何，摸骨都是無(wú)稽之談，因?yàn)榇竽X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(cuò)。請(qǐng)?jiān)倜幌履愕念^，這次摸頭頂，稍稍向前移動(dòng)，靠近頭頂?shù)淖髠?cè)，那里就是加爾的“快樂(lè)器官”。加州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的外科醫(yī)生幾年前提出報(bào)告，他們對(duì)一位16歲女孩左腦的這個(gè)區(qū)域施加了微弱的電流。

這個(gè)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(fā)作的導(dǎo)火索，將病變的地方切除。實(shí)驗(yàn)中患者是清醒的，微量的電流通過(guò)此處時(shí)，她開(kāi)始笑起來(lái)。她不只是咧嘴微笑，而是真正心情極佳地開(kāi)懷大笑。當(dāng)醫(yī)生問(wèn)她什么這么好笑時(shí)，她回答道：“你們這些醫(yī)生排排站真是太好笑了！”醫(yī)生令電流再次通過(guò)，這次女孩突然覺(jué)得墻上掛的一張圖片非常好笑，盡管畫(huà)面中是一匹非常普通的馬。第三次時(shí)，她又被別的理由逗笑。醫(yī)生似乎發(fā)現(xiàn)了大腦制造快樂(lè)的地方，并且快樂(lè)的產(chǎn)生與實(shí)際情境無(wú)關(guān)。這和加爾在200年前對(duì)這個(gè)地方的指認(rèn)無(wú)疑純屬巧合，但是他的基本理念，也就是“大腦由許多具有獨(dú)特功能的模塊所組成”的這一點(diǎn)，倒是很有先見(jiàn)之明。

頗有諷刺意味的是，在發(fā)現(xiàn)大腦真正的模塊之后，顱相學(xué)不攻自破。19世紀(jì)末期，歐洲的大學(xué)里掀起了一股生物精神醫(yī)學(xué)的熱潮，許多神經(jīng)科學(xué)家開(kāi)始采用大腦局部電刺激和動(dòng)物損傷實(shí)驗(yàn)的方法，試圖找出大腦各個(gè)區(qū)域的功能。還有人觀(guān)察到某些行為與特定大腦區(qū)域的損傷有關(guān)。這是大腦地圖的第一個(gè)時(shí)代，許多重要的里程碑就是在這個(gè)時(shí)期完成的，包括神經(jīng)學(xué)家保羅·布羅卡和卡爾·韋尼克發(fā)現(xiàn)的語(yǔ)言中心。令顱相學(xué)家深感尷尬的是，這些區(qū)域位于腦的側(cè)邊，在耳朵的上面和旁邊，而加爾的語(yǔ)言中心卻定位在眼睛旁。

布羅卡和韋尼克發(fā)現(xiàn)的語(yǔ)言中心，到今天還冠著他們的名字。假如20世紀(jì)初的科學(xué)家繼續(xù)尋找大腦的功能區(qū)，如今大腦會(huì)擠滿(mǎn)這些先驅(qū)的大名，而不是像初級(jí)聽(tīng)覺(jué)皮質(zhì)、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)或初級(jí)視覺(jué)皮質(zhì)等標(biāo)記新發(fā)現(xiàn)腦區(qū)的無(wú)趣名詞了。科學(xué)家對(duì)大腦功能的興趣，隨著顱相學(xué)的衰微而減退，而大腦的模塊理論也被“整體活動(dòng)論”所取代。這個(gè)理論認(rèn)為，復(fù)雜的行為是全部大腦細(xì)胞共同工作的結(jié)果。

20世紀(jì)中葉的額葉切除術(shù)

從表面上看，20世紀(jì)中葉對(duì)任何想用物理方法治療心理疾病或變態(tài)行為的人來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)很不好的時(shí)機(jī)。但在當(dāng)時(shí)，精神外科學(xué)發(fā)展迅猛。1935年，葡萄牙里斯本的神經(jīng)學(xué)家埃加斯·莫尼斯聽(tīng)說(shuō)有一些實(shí)驗(yàn)使黑猩猩額葉的某些纖維受損，原來(lái)有攻擊性、很焦慮的黑猩猩在接受腦白質(zhì)切斷術(shù)后安靜下來(lái)，變得很友善。莫尼斯很快把這個(gè)手術(shù)應(yīng)用到遭受同樣痛苦的人身上，發(fā)現(xiàn)果然有效。腦白質(zhì)切斷術(shù)（后來(lái)演變成更極端的額葉切除術(shù)）迅速成為精神病院的例行療法。僅在20世紀(jì)40年代的美國(guó)，就至少有20000名患者接受了手術(shù)。

現(xiàn)在回頭去看，當(dāng)時(shí)的手術(shù)治療輕率得令人不敢相信。幾乎任何一種精神疾病，無(wú)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(xiàng)手術(shù)，卻沒(méi)有人知道究竟是什么引起了不同的癥狀，以及為什么進(jìn)行切除就能緩解病情。腦外科醫(yī)生從一家醫(yī)院奔向另一家，手術(shù)器材就放在汽車(chē)后座，在一個(gè)上午就可以完成十幾臺(tái)手術(shù)。有一位外科醫(yī)生這樣形容自己的技術(shù)：

“這一點(diǎn)都沒(méi)有什么了不起，我使用一根醫(yī)用冰錐，從眼球上方的頭骨鉆進(jìn)去，推入大腦后將其旋轉(zhuǎn)，切斷一些大腦神經(jīng)纖維——就這么簡(jiǎn)單，病人什么感覺(jué)都沒(méi)有。”

很不幸的是，在有些患者身上，這種“沒(méi)有感覺(jué)”的狀態(tài)一直持續(xù)著，形成長(zhǎng)期的情緒消沉和奇怪的冷漠。情緒的不敏感使他們覺(jué)得自己只有一半是活著的，另一半已經(jīng)死了。這種手術(shù)也并不總能治愈攻擊傾向：莫尼斯的事業(yè)突然終止了，因?yàn)橐粋�(gè)被他切除額葉的患者槍擊了他。

總體而言，20世紀(jì)中葉的額葉切除術(shù)的確解除了一些人的痛苦。這比后來(lái)造成的痛苦更顯著，但還是在醫(yī)學(xué)界引起很大的不安，至今仍有人對(duì)精神外科醫(yī)學(xué)抱持懷疑的態(tài)度。到了20世紀(jì)60年代，有效的精神類(lèi)藥物出現(xiàn)后，針對(duì)精神病患者的外科手術(shù)基本上就銷(xiāo)聲匿跡了。

隨著我們進(jìn)入21世紀(jì)，這種操弄大腦來(lái)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(bǔ)補(bǔ)，都將基于對(duì)大腦如何工作的更深入了解。最近發(fā)展出來(lái)的技術(shù)，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(rèn)識(shí)心理疾病，以及每天我們所有感受的本質(zhì)。

《超體》（2014）劇照。

以疼痛為例，人們通常以為大腦中一定有一個(gè)疼痛中心，與身體各個(gè)部位的感覺(jué)神經(jīng)連在一起。事實(shí)上通過(guò)掃描顯示，大腦中根本不存在這樣的中心，疼痛主要來(lái)自注意力和情緒相關(guān)區(qū)域的激發(fā)�？吹揭l(fā)疼痛的神經(jīng)活動(dòng)，我們就會(huì)明白，為什么我們?cè)谇榫w不好時(shí)尤其會(huì)感到疼痛，或?yàn)槭裁从懈o急的事情吸引了我們的注意力后，我們往往感覺(jué)不到痛，哪怕身體已經(jīng)受到嚴(yán)重的傷害。

有些看起來(lái)很簡(jiǎn)單的大腦功能，如產(chǎn)生疼痛，其實(shí)比我們想象中更復(fù)雜，而有些看起來(lái)不可估量的心智品質(zhì)，卻往往機(jī)械化得驚人。道德、利他行為、心靈和宗教上的經(jīng)驗(yàn)、對(duì)美的欣賞，甚至愛(ài)，過(guò)去均被認(rèn)為是科學(xué)探索難以觸及的。這些令人費(fèi)解的大腦之謎，如今正逐漸顯現(xiàn)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(lái)進(jìn)行操控。例如，放置于大腦中的起搏器可以扭轉(zhuǎn)過(guò)去認(rèn)為是“精神”疾病的抑郁癥那無(wú)意義的黑暗，而且可以連根拔除曾經(jīng)沒(méi)有辦法遏制的強(qiáng)迫性念頭。假如采用正確的方法刺激大腦恰當(dāng)?shù)膮^(qū)域，甚至可以產(chǎn)生靈魂出竅或升華的超然感覺(jué)。你可以買(mǎi)一頂頭盔，戴上后選擇“強(qiáng)烈的心靈感應(yīng)”，它就向你的頭顱輸送電流去刺激大腦灰質(zhì)，通過(guò)電流的開(kāi)和關(guān)來(lái)產(chǎn)生心智體驗(yàn)。這頂頭盔乍看上去雖然顯得很可疑，但它可是真正的科學(xué)研究成果。

大腦和環(huán)境之間的反饋回路

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，加拿大的神經(jīng)科學(xué)家邁克爾·佩辛格在一系列的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，中斷腦內(nèi)尤其是顳葉周?chē)娏鞯幕顒?dòng)，會(huì)令大多數(shù)人產(chǎn)生很奇怪的主觀(guān)心智狀態(tài)，包括靈魂出竅，以及感到自己身處看不見(jiàn)，但可以感受到的東西之間等。這表示像有趣、緊張、愛(ài)、恐懼和亢奮等感覺(jué)，可以在沒(méi)有外界刺激的情況下產(chǎn)生，我們不需要看到喜愛(ài)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(jué)得恐怖。只要刺激得當(dāng)，大腦便足以自己產(chǎn)生任何體驗(yàn)了。

那么，大腦是怎么做到的？一團(tuán)團(tuán)的神經(jīng)元和像蜘蛛網(wǎng)一樣的神經(jīng)連接怎么可能真的產(chǎn)生這些體驗(yàn)，還可以控制我們的身體呢？我們所有的體驗(yàn)都來(lái)自一種大腦細(xì)胞，即神經(jīng)元的電流發(fā)射。但是，一個(gè)神經(jīng)元的發(fā)放尚不足以引起睡眠中眼皮的跳動(dòng)，更不要說(shuō)有意識(shí)的感覺(jué)了。只有當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元興奮了它周邊的鄰居，后者再去興奮別的神經(jīng)元時(shí)，最終這些活化的模式達(dá)到某個(gè)復(fù)雜度，并且整合到某種程度后，才能產(chǎn)生思想、感受和知覺(jué)。

幾百萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元必須同步活化，才能制造出最微小的思想。即使在最無(wú)所事事時(shí)，大腦的活動(dòng)也像萬(wàn)花筒一樣，不停地改變、活動(dòng)——一種與白日夢(mèng)、自省和沉思相關(guān)的默認(rèn)模式。而當(dāng)一個(gè)人在完成一項(xiàng)很復(fù)雜的心智任務(wù)，或情緒很強(qiáng)烈時(shí)，整個(gè)大腦都會(huì)興奮起來(lái)。

《腦火》（2016）劇照。

每個(gè)輸入的感官刺激都會(huì)激活一種新的神經(jīng)活化模式，有一些會(huì)產(chǎn)生生理上的改變，使它們以記憶的方式被重復(fù)。不過(guò)，大部分的神經(jīng)活化模式會(huì)在持續(xù)幾分之一秒后消失，它們短暫接收的刺激也會(huì)被拋諸腦后。

留下來(lái)的活化模式，隨后可能與別的部分形成新的聯(lián)結(jié)（這就是知識(shí)），或是互相結(jié)合而形成新的概念。理論上，每當(dāng)某一組相互連接的神經(jīng)元一起被激活，應(yīng)該會(huì)使大腦產(chǎn)生同樣的思想片段、感覺(jué)或潛意識(shí)的大腦功能。但事實(shí)上，大腦的變異性太大，以至于不可能有一模一樣的神經(jīng)活動(dòng)出現(xiàn)。真實(shí)的情況是，神經(jīng)元的激發(fā)模式彼此大同小異，卻還是存在細(xì)微的差異，我們從來(lái)不會(huì)體驗(yàn)兩次完全相同的感覺(jué)。

當(dāng)大腦對(duì)外界刺激起反應(yīng)時(shí)，每時(shí)每刻都會(huì)產(chǎn)生新的神經(jīng)活化模式，每一個(gè)都擁有其特征。所以腦內(nèi)的環(huán)境就會(huì)不停地改變，而大腦又會(huì)對(duì)這些改變繼續(xù)產(chǎn)生反應(yīng)。這就創(chuàng)建了一個(gè)能夠確保持續(xù)變化的反饋回路。

腦內(nèi)環(huán)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(guān)未來(lái)事件的新資訊。搜集到的這些信息不僅對(duì)未來(lái)行動(dòng)有指引作用，對(duì)其本身也是一種獎(jiǎng)勵(lì)，因?yàn)樗て鹕窠?jīng)元的反應(yīng)，這些反應(yīng)又會(huì)產(chǎn)生愉悅的期待。這種對(duì)信息的貪求是大腦的基本特質(zhì)之一，在我們最基本的反應(yīng)上都有所體現(xiàn)。即使是大腦中負(fù)責(zé)意識(shí)的區(qū)域遭到完全破壞的患者，其雙眼也會(huì)去搜索房間的一切，而且會(huì)鎖定一個(gè)移動(dòng)的物體，隨著它移動(dòng)。眼球的運(yùn)動(dòng)由腦干控制，就像花朵會(huì)朝向太陽(yáng)一樣，這也是無(wú)意識(shí)性的動(dòng)作。然而，盡管知道這一點(diǎn)，當(dāng)你被一個(gè)明知幾乎已經(jīng)死掉的人的目光追隨時(shí)，還是會(huì)感到很不舒服。

大腦和環(huán)境之間的反饋回路是一種卓越的引導(dǎo)操作。利用計(jì)算機(jī)模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作方式，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，假如程序設(shè)計(jì)成重復(fù)執(zhí)行對(duì)生存有利的模式，拋掉不利的部分，那么最簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也可以在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展出驚人的復(fù)雜性。大腦活動(dòng)就是以類(lèi)似的模式在個(gè)體中演化的。

沒(méi)有任何兩個(gè)大腦是相同的

這個(gè)過(guò)程有時(shí)候被稱(chēng)作神經(jīng)達(dá)爾文主義，保證了對(duì)有機(jī)生物體生存有利的思想（和行為）會(huì)被永遠(yuǎn)保存下來(lái)，而那些無(wú)用的則自動(dòng)消失。這不是一個(gè)僵化的系統(tǒng)，大部分的大腦活動(dòng)模式都與生存無(wú)關(guān)，但是整體來(lái)說(shuō)，重要的反應(yīng)通過(guò)這種途徑構(gòu)建到人類(lèi)大腦中。

有些大腦配置是在基因?qū)用鏄?gòu)建的。某些特定的大腦激活模式，即使是像語(yǔ)言生成這樣相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，仍具有非常強(qiáng)的遺傳特性，只有極端不正常的環(huán)境才會(huì)扭曲它們。又如進(jìn)行挑錯(cuò)字測(cè)驗(yàn)時(shí)，大腦的活動(dòng)模式在一般人身上非常相似，參與實(shí)驗(yàn)的十幾個(gè)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(shuō)“大腦”如何如何，而不會(huì)說(shuō)“一個(gè)大腦”如何如何。

但這并不代表每個(gè)人的思想都一樣。感謝先天和后天那些復(fù)雜且精細(xì)的交互作用，沒(méi)有任何兩個(gè)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(shí)也已經(jīng)有所不同，因?yàn)樵谂咛キh(huán)境中的一點(diǎn)點(diǎn)差異，就足以影響后來(lái)的發(fā)展。

同卵雙胞胎剛出生時(shí)大腦皮質(zhì)就有區(qū)別，而結(jié)構(gòu)的差異一定會(huì)影響后續(xù)功能的發(fā)展。實(shí)際上，同卵雙胞胎的大腦在出生時(shí)比后來(lái)的差異性更大，說(shuō)明基因?qū)ι笃诘挠绊懕茸畛醺鼜?qiáng)，所以隨著雙胞胎不斷長(zhǎng)大，他們的行為會(huì)變得更像。

在胚胎發(fā)育的過(guò)程中，大腦在形成脊椎的神經(jīng)管上端發(fā)育成球狀物。約7周時(shí)，就可以看到大腦的主要區(qū)塊，包括大腦皮質(zhì)等。待胎兒出生時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞已經(jīng)有大約1000億之多，這也是他們長(zhǎng)大以后擁有神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量。

不過(guò)，這些神經(jīng)細(xì)胞尚未成熟。很多軸突外面還沒(méi)有包上髓鞘——一層絕緣體，使信號(hào)可以快速、正確地傳導(dǎo)；另外，神經(jīng)之間的連接也還很稀疏。所以，此時(shí)嬰兒大部分的腦還沒(méi)有功能，尤其是大腦皮質(zhì)。新生兒的腦成像研究顯示，此時(shí)只有與身體調(diào)節(jié)（腦干）、感覺(jué)（丘腦）和動(dòng)作（小腦內(nèi)部）有關(guān)的腦區(qū)最活躍。

子宮環(huán)境對(duì)嬰兒大腦功能的設(shè)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(shí)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(jué)在子宮里就會(huì)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(gè)研究基因和環(huán)境密切合作的好例子。例如，男性胚胎的基因會(huì)激發(fā)母親身體在其發(fā)育的特定時(shí)間點(diǎn)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(qū)域的生長(zhǎng)速度減慢、某些地方則加快。

這個(gè)作用使胚胎的腦部男性化，產(chǎn)生男性性征。同時(shí)，我們�？吹降男詣e差異也由此形成，如女性在語(yǔ)言方面和男性在空間能力方面的優(yōu)勢(shì)等。假如男性胚胎在這個(gè)階段沒(méi)有得到恰當(dāng)?shù)募に卮碳�，他的大腦可能會(huì)更多地停留在女性腦的狀態(tài)；而假如女性胚胎接觸到大量的雄性激素，她的大腦可能會(huì)更偏男性化。

在大腦內(nèi)部的發(fā)育中，神經(jīng)元彼此比賽尋找伙伴，希望與之連接形成團(tuán)隊(duì)，就像在某個(gè)瘋狂的派對(duì)游戲中一樣。每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞必須在大腦中找到自己的位置，如果沒(méi)有找到，就會(huì)死于無(wú)情的神經(jīng)修剪過(guò)程，即細(xì)胞凋亡或程序性細(xì)胞死亡。這種發(fā)生在未成熟大腦中的修剪過(guò)程，其目的是要加強(qiáng)并優(yōu)化已經(jīng)形成的神經(jīng)連接，使大腦不會(huì)被自己的細(xì)胞塞得過(guò)滿(mǎn)。這個(gè)“塑身”的過(guò)程雖然很重要，但也可能會(huì)付出代價(jià)。有些被修剪掉的神經(jīng)連接，很可能是后來(lái)被我們視為“天才”的一些直覺(jué)技能。例如，“照相機(jī)”記憶在幼童身上很常見(jiàn)，但是經(jīng)過(guò)幾年的大腦修剪后就消失了。

不完全的細(xì)胞凋亡或許是通感發(fā)生的原因，這是一種感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)（如看到紅色）被錯(cuò)接到另一種感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)上（如聽(tīng)到一個(gè)聲音）的疾病。當(dāng)一個(gè)人體驗(yàn)到其中一種感覺(jué)時(shí)，另一種感覺(jué)也會(huì)隨之出現(xiàn)。與此相反，如果細(xì)胞大規(guī)模凋亡、神經(jīng)過(guò)度修剪，切斷了太多的神經(jīng)回路，則可能是唐氏綜合征和孤獨(dú)癥患者智能不足的原因之一，這也是為什么唐氏患兒長(zhǎng)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(quán)刊發(fā)。原文作者：［英］麗塔·卡特；摘編：何也；編輯：走走；校對(duì)：穆祥桐。 未經(jīng)新京報(bào)書(shū)面授權(quán)不得轉(zhuǎn)載，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)至朋友圈。

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