不可思議的大腦（簡體書）

引言

大腦的神奇之旅

有些瞬間令人永生難忘，比如我第一次看到擺在桌上的那個人腦標本。用來固定保存標本的福爾馬林散發出一股刺鼻的氣味， 久久的揮之不去。而這不是唯一的一個頭顱，這個房間裡總共有六個不同解剖斷面的人腦標本。在我面前的這個是從下頷骨下方切開的，然後再沿鼻腔一分為二。可以看出它生前屬於一位年邁的紳士:額頭上深深的皺紋仿佛訴說了主人漫長的一生。我繞著桌子一周細細端詳，看到了大鼻子裡探出的幾根灰白鼻毛，一根不羈的眉毛，和顴骨上方的一小塊紫色瘀傷。

而在堅實的顱骨包圍之中的就是這坨大腦。它灰中泛黃的色調和紋理不禁讓人聯想起一顆閃閃發亮的焦糖布丁，尤其最外層就象是撒了一圈核桃碎屑。它凸凹有致，這裡一塊象是絞碎的雞肉，而背面一塊又像一顆幹癟的花椰菜。要不是嚴禁觸摸，我真想用手指感受一下它光滑的輪廓。我讓自己盡可能的靠近他，想象這具大腦曾擁有過怎樣的一生。我稱他為克萊夫。

我一直對了解人們的生活有很大的興趣，也許這就是為什麼我在大學曾癡迷於研究人的大腦。歸根究底，這兩者是密不可分的：我們感受到的每一件事，我們所經歷或講述的每一個故事，都歸功於頭顱中這團三斤重的肉。

當然這個我們今天看來順理成章的觀點並不是總是那麼顯而易見的。在一本名為《埃德溫•史密斯紙草文稿》（Edwin Smith Papyrus）中，古埃及人第一次提到大腦這個名詞。他們寫道，識別大腦的方法是“把手伸到頭部的傷口裡，用手指輕彈來感受它是否顫動”。很顯然這是一個不被重視的器官：如果頭部受了傷，他們就在上面塗些膏油，然後測量病人的脈搏“來檢測他的心臟...以獲取有用的信息”。因為當時的人們普遍認為，我們的思維是存在於是心臟而非大腦裡，所以人死後，心臟會被妥善的處理保存在體內，讓亡靈得以順利的轉生，而大腦則通過鼻腔被一點點掏出丟棄。

大約公元前300年，柏拉圖認識到大腦才是不朽的人類靈魂的居所。這個概念逐漸開始在醫學界中占有一席之地。盡管柏拉圖的理論影響了後世的許多學者，但與他同時代的人並沒有被說服。即使是柏拉圖最器重的學生，亞裡士多德，也堅信靈魂存在於心臟之中。當時的醫生不願意打開人類遺體，擔心會阻止其主人的靈魂轉生，於是亞裡士多德的論斷主要基於各種動物的解剖結構：許多動物的大腦微乎其微，又怎麼可能勝任這麼重要的角色呢？

亞裡士多德宣稱，心臟扮演著理性靈魂的角色，為身體的其他部分提供生命。大腦只是一個冷卻系統，調節心臟的'溫度和沸騰程度'。

（稍後我們會談到，可能這兩個人都是對的：如果沒有心靈和大腦的彼此溝通，你就無法進行思考或感受。）

到了公元前322年，人們終於有機會進行了人腦解剖。希臘的解剖學家，希羅菲盧斯（Herophilus）和埃拉西斯特拉圖斯（Erasistratus）不再專注於靈魂的問題，而是進行了基礎的生理研究。他們發現了從大腦到脊柱最後延伸至身體各處的纖維網絡——現在被我們稱為神經系統。

而大腦真正成為了故事的主角是在羅馬角斗士的競技場中。因為羅馬律法禁止解剖人腦，身兼哲學家、醫師、和作家的克勞迪亞斯•蓋倫（Claudius Galen）只能前往塵土飛揚的競技場，通過治療頭破血流的角斗士來窺見大腦解剖的解刨結構。

他最有名的實驗是豬的活體解刨。當著一群觀眾，他割開了連接著大腦和豬聲帶的咽神經，使尖叫嘶吼的豬當場安靜下來，圍觀的群眾都看得瞠目結舌。就這樣，蓋倫首次在公開場合向人們展示出，操控我們的行為是大腦而非心臟。

蓋倫還在人腦中發現了四個腔，後來被稱為腦室。我們現在知道這些腦室是腦內部充滿腦脊液的一組腔隙結構，以保護大腦免受物理撞擊和疾病侵擾。但在當時，蓋倫頗具影響力的理論認為在這些腦室中懸浮著我們不朽的靈魂，他們被傳遞到“生物精氣“中，再被輸送到身體各處。當時的基督教會高度推崇這個理論，因為他們對人腦是靈魂的物質基礎這一說法充滿焦慮：如果靈魂存在於如此脆弱的肉體中，它如何能做到不朽？而靈魂存在於這些“虛無”的空間中聽起來要合理多了。

蓋倫的大腦學說統治了長達1500年，而宗教也一直鼓勵人們繼承發揚他的理論。舉例來說，笛卡爾著名的理論主張心與身體是分離的——現在稱為二元論。心是非物質的且不服從物理定律，它通過松果體——大腦深處的一個小葉狀區域松果體來發號施令。松果體受到攪動，釋放出某種特定的生物精氣發揮其功能，來滿足靈魂的需要。笛卡爾之所以要區分這兩者，是為了駁斥當時那些“無信仰人士”：他們堅稱靈魂不朽的說法需要有科學依據。

而到了十七世紀，爭論在烏煙瘴氣的英國牛津越發白熱化了。在這座大學城的小巷深處，一位名叫托馬斯•威利斯（Thomas Willis）的年輕醫生正在準備他即將進行的手術。當著眾多解剖學家、哲學家、和感興趣的公眾，他將人體和大腦切開，一一為觀眾展示其復雜的解剖結構。由於得到了查理一世國王的特許，他可以解剖任何被處死的罪犯尸首，也因此繪制了細致入微的人類大腦圖譜，而且相傳他已經“對開顱成癮”了。

值得一提的是，正是從威利斯的手術開始，大腦是人類的標志這一概念才漸漸植入人心。他觀察到病人生活中行為的變化，將這些與尸檢過程看到的病變聯系起來。舉例來說，他注意到一些後枕部痛的人，也就是靠近小腦的大腦區域，也經常有心絞痛。為了證明這兩者的關聯，威利斯活體解剖了一條狗，鉗住連接兩個區域的神經，狗的心跳當即停止並瞬間死亡。威利斯後來還研究了大腦中的化學遞質是如何對行為產生影響的：包括做夢、想象、和記憶，這是一個他稱之為“神經化學”的項目。

在十九世紀，德國解剖學家弗朗茨•約瑟夫•加爾（Franz Joseph Gall）宣揚的腦功能定位學說進一步推進了人們對大腦的認知。他認為，大腦由一個個隔室組成，每個隔室各司其職，比如有的負責詩詞歌賦的天賦，有的則掌管著殺戮的本能。他還認為頭骨的形狀可以決定個性。加爾有一位眼球突起的朋友，並且這位朋友有超強的記憶力和語言天賦，他就認為負責這些能力的大腦區域一定是位於眼睛後方，而且正是由於這些區域太大了導致眼球被推得鼓出來。盡管後來顱相學被證偽，但加爾關於大腦機能定位的理念是具有前瞻性的，他甚至對有些區域的功能進行了正確的解讀。例如，他認為“歡愉的器官”在前額眼睛的正上方。後來有神經科醫生刺激這個領域，這樣果然可以令病人開懷大笑。

加爾的觀測法標志著腦科學新時代的開始，終於告別了幾百年來的形而上研究。不久之後，人們漸漸接受了原子和電子的概念，腦科學也終於告別了過去的“生物精氣”學說。神經不再是一根根滿足靈魂需要的空心管道，而是一群可以產生電信號的細胞。

到了十九世紀，科學家們開始流行用電極刺激來定位各個腦區的功能（能夠以自己的名字命名這些區域顯然是一個主要因素），而二十世紀中葉的科學家開始更多關注各個腦區之間是如何交流溝通的。他們發現在解釋復雜行為時，不同腦區之間的交流方式比任何一個單獨區域的活動起到更重要的作用。 功能性磁共振成像，腦電圖，和CAT三維斷層掃描使我們能夠看到大腦的精細結構，甚至可以研究大腦在高速運行過程中的各種活動。

通過這些研究我們現在已知，在頭顱中顫動著的重達三斤的組織有180個不同的區域。而我的任務就是，在布裡斯托爾大學的解剖學室中，詳細深入的了解每個區域。

面對眼前的克萊夫，我可以直觀的看到人腦中最明顯的區域——大腦皮層。大腦皮層是大腦的最外層結構，它被分成兩個幾乎相同的半球。我們一般將每個半球劃分為四大區域（腦葉），它們共同構成了我們最重要的大腦功能。當你觸摸前額時，接近你手指的那個葉被稱為額葉，它的作用是幫我們做出決策，控制我們的情緒，並幫助我們理解他人。它賦予了我們各樣的人格：我們的雄心壯志，我們的遠見卓識，還有我們的道德準則。當你的手指繼續沿著頭側面延伸到耳朵，你會找到顳葉，它能讓我們理解詞匯和言語的含義以及識別人臉。手指從這裡向上一直到頭頂，你就到達了頂葉，這個區域負責我們的很多感受功能和某些語言功能。最後沿著頸後方走下去就是枕葉，它的主要職責是視覺處理。

在這個大腦的後面還有一團小小的花椰菜形狀的“小腦袋”。這被稱為小腦，它對我們的協調、運動、和姿勢至關重要。最後，如果輕輕撬開兩個半球（有點像掰開桃子露出桃核兒），你就會發現腦幹，這個區域是我們用來控制每一次呼吸和心跳的；以及丘腦，它作為一個宏大的中轉站負責傳遞各個腦區之間的信息。

大腦中充滿了稱為神經細胞的細胞，不過它們太小而無法直接用肉眼看到。這些神經細胞就像老式電話的電線一樣，以電脈衝的形式將信息從大腦的一側傳遞到另一側。神經細胞像樹上的枝條一樣形成許多分杈，每一個都與相鄰的神經細胞們形成連接。這些連接的數目如此之龐大，如果你每秒鐘數一個，你需要三百萬年才能數完。

我們現在知道，我們每時每刻的思維都是由這些神經細胞的某一種確切的物質狀態決定的。正是在這混沌之中，產生了我們的情緒，塑造了我們的個性，激發了我們的想象力。這可以稱得上是人類已知的最神奇和復雜的現象之一，所以它會出現各種問題也不足為奇。