第四章 大腦：你的大腦80%都是水
“大腦，比天空更遼闊，
因為，把它們并排在一起，一個能輕松包含另一個，而且，你也在其中。”
——艾米莉·迪金森(Emily Dickinson)，美國詩人
宇宙中最超凡的東西，就在你的頭顱里面。哪怕你穿梭于外太空的每一寸，說不定都找不到任何東西比你兩耳之間這兩斤半軟乎乎如海綿般的物事更神奇、更復雜、功能更強勁的了。
作為一項純粹的奇跡，人類的大腦長得毫不起眼。首先，它有75%~80%都是水，其余的主要成分是脂肪和蛋白質。令人驚訝的是，這三種平平無奇的物質，凝聚起來竟然帶來了思考、記憶、視覺、審美，等等。如果你把大腦從顱骨里拿起來，你肯定會對它是多么柔軟感到詫異。大腦的稠度[1]有著不同的比喻：豆腐、軟黃油、稍微煮得過了頭的牛奶凍。
大腦的一大悖論是，你對世界所知的一切，都來自一個從未親眼見過這個世界的器官。大腦存在于靜寂與黑暗當中，就像關在地牢里的囚犯。它沒有疼痛感受器，不折不扣地沒有感覺。它從未感受過溫暖的陽光，或溫柔的微風。對你的大腦來說，世界只是一股電脈沖，就像一連串的摩爾斯電碼敲擊。從這赤裸裸的中立信息中，大腦為你創(chuàng)造(不折不扣地創(chuàng)造)出一個充滿活力、三維立體、在感官上引人入勝的宇宙。你的大腦就是你。其他一切都只是管道和支架。
光是靜靜地坐著，什么都不做，你的大腦在30秒里處理的信息，就超過了哈勃太空望遠鏡30年的工作量。一塊1立方毫米見方的皮層(就跟一粒沙差不多)可以容納2000TB的信息，足以存儲歷年來拍攝的電影，包括預告片；要不，就相當于12億冊你現(xiàn)在正讀的這本書。[1]按《自然神經科學》(Nature Neuroscience)雜志所說，總的來說，人類大腦可以容納[2]200艾字節(jié)(exabytes)的信息，大致相當于“當今世界的所有數(shù)字內容”。如果這還不是宇宙中最非同凡響的東西，那就肯定是還有人類沒發(fā)現(xiàn)的奇跡。
人們通常把大腦形容成一個饑餓的器官。它只占我們體重的2％[3]，但卻用去了我們20%的能量。對新生兒來說，大腦的能耗不低于65％。這就是嬰兒總是在睡覺(因為不斷發(fā)育的大腦把他們累壞了)以及嬰兒有著大量的身體脂肪的原因(脂肪將在需要時充當能量儲備)。你的肌肉所用的能量其實更多(約占1/4)，但你擁有大量的肌肉；按每單位物質來算，大腦是我們所有器官里最為昂貴的[4]。但它也非常高效。你的大腦每天只需要大約400卡路里的能量，差不多相當于你吃掉一塊藍莓松餅。試著用一塊松餅的能量讓你的筆記本電腦運行24小時，看看它會怎么樣。
與身體的其他部位不同，不管你做什么，大腦都以穩(wěn)定的速度燃燒400卡路里。艱難的思考沒法讓你變得更苗條。事實上，它似乎并不帶來任何好處。加利福尼亞大學歐文分校一位名叫理查德·海爾(Richard Haier)的學者使用正電子發(fā)射斷層掃描儀發(fā)現(xiàn)，最辛苦運轉模式下的大腦，效率往往最低。他發(fā)現(xiàn)，大腦最高效的工作方式[5]，是快速解決任務，接著就進入待機模式。
盡管大腦具備種種神奇的能力，但大腦并不為人類所獨有。我們跟狗或者倉鼠使用完全相同的元件：神經元、軸突、神經節(jié)等。鯨魚和大象的大腦比我們大得多，雖說這兩種動物也有更龐大的身軀。但哪怕是把一只老鼠按比例放大到人類大小，它的大腦也一樣大，許多鳥類的表現(xiàn)甚至更好。人類的大腦沒我們之前想象的那么威風。多年來，據(jù)說人腦有1000億個神經細胞或神經元，但2015年，巴西神經科學家蘇珊娜·埃爾庫拉諾-烏澤爾(Suzana Herculano-Houzel)經仔細評估后發(fā)現(xiàn)，這個數(shù)字似乎應該是86億[6]——可謂是極大地縮水了。
其他細胞大多是緊湊的球形，神經元不一樣。神經元長而多筋，能更好地將電信號從一個傳遞到另一個。神經元的主索叫軸突。末端分裂成樹枝狀延伸部分，叫樹突，可多達40萬條。神經細胞末端之間的微小空間稱為突觸。每個神經元與成千上萬的其他神經元相連，建立起數(shù)萬萬億的連接——用神經科學家大衛(wèi)·伊格曼David Eagleman)的說法，“1立方厘米腦組織里[7]的連接就多得跟銀河系中的恒星一樣”。我們智力的來源，就在于突觸復雜的糾纏，而非之前所認為的神經元數(shù)量。
對我們的大腦來說，最奇怪又最不同尋常的地方在于，它基本算不上是必需品。為了在地球上生存，你不必擁有創(chuàng)作音樂或探討哲學的能力：真的，你只需要比四足動物聰明就夠了——所以，為什么我們會投入那么多的精力，承擔那么多風險，產生并不真正必要的心智能力呢？不過，這件事，你的大腦不會告訴你——當然，它不會告訴你的事情還很多，這只是其中之一。
大腦是所有器官中最為復雜者，毫無疑問比身體任何其他部位都有著更多值得一提的特點和標志，但基本上，它分為三部分。最靠上的，不管是從字面上還是比喻上看，是端腦(cerebrum)，它填充了大部分的顱穹窿，是我們在想到“大腦”時通常會想到的部分。端腦(cerebrum來自拉丁語里的“大腦”)是我們所有高級職能的所在地。它分為兩個半球[8]，每個半球主要與身體的一側相關，但出于未知的原因，絕大多數(shù)的神經界限都是交叉的，因此大腦的右側控制身體的左側，大腦的左側控制身體的右側。這兩個半球由一條被稱為胼胝體(corpus callosum，在拉丁語里的意思是“強硬的材料”，按字面意思則是“堅硬的身體”)的帶狀結構連接起來。大腦因為深深的溝壑而產生褶皺，凹陷的部分叫裂縫，凸起的部分叫腦回，這為它帶來了更大的表面積。對于這些遍布大腦的凹縫和凸脊的確切模式，每個人都是獨一無二的(就跟你的指紋一樣獨一無二)，但它是否與你的智力、氣質或其他任何東西存在關系，那就沒人知道了。
大腦的各個半球進一步分為四葉——額葉、頂葉、顳葉和枕葉，分別廣泛地擅長特定功能。頂葉管理感官輸入，如觸摸和溫度。枕葉處理視覺信息，顳葉主要管理聽覺信息，但它也幫忙處理視覺信息。好些年來，人們知道，當我們看到另一張面孔時，顳葉上的六個區(qū)域[9](叫作“面部識別區(qū)域”)會興奮起來，盡管到底是我臉上的哪一部分激活了你大腦里的哪一塊面部識別部位，似乎基本上還不能確定。額葉是大腦高級功能的所在地，負責推理、預見、解決問題、控制情緒等。它也是負責個性(也就是我們是什么樣的人)的地方。諷刺的是，一如奧利弗·薩克斯(Oliver Sacks)所說，額葉是最后才得以破譯的大腦部位。“就算在我自己的醫(yī)學生時代，它們也叫作‘沉默的額葉’。”2001年，他這樣寫道。這并不是因為人們認為額葉沒有功能，而是因為額葉的功能并未顯露。
在端腦下方，頭部正后方跟頸背相接的地方，駐守著小腦(cerebellum，拉丁語的意思是“小的大腦”)。雖然小腦只占顱腔的10％[10]，但它有著超過一半的大腦神經元。這里神經元眾多，不是因為小腦要從事大量的思考，而是因為它控制平衡和復雜運動，這需要大量的神經接線。
在大腦的基座往下，有一條像電梯井似的、連接大腦與脊柱以及身體其余地方的東西，這是大腦最古老的部位：腦干。它掌管我們更為基本的運作：睡覺、呼吸、保持心跳。腦干并未得到大眾意識的太多關注，但它對我們的存在至關重要：在英國，腦干死亡，是衡量人類死亡的基本準繩。
如同撒在水果蛋糕上的堅果一般分散在大腦里的，是許多較小的結構——下丘腦、杏仁核、海馬體、終腦、透明中隔、韁連合、內嗅皮質，以及其他十來個類似結構[2]——它們統(tǒng)稱邊緣系統(tǒng)(limbic system，來自拉丁語的limbus，意思是“外圍的”)。除非它們犯了錯，否則，人很容易一輩子也聽不到有關這些部位的任何一個字眼兒。舉例來說，基底神經節(jié)在運動、語言和思考方面扮演著重要角色，但通常，只有當它們退化并導致帕金森病時，才會引起人們的注意。
盡管邊緣系統(tǒng)默默無聞，體積也不夠顯眼，但這些結構在我們的幸福中扮演著基礎角色：控制和調節(jié)記憶、食欲、情緒、困倦和警覺，以及感官信息處理等基本過程。“邊緣系統(tǒng)”的概念是1952年美國神經科學家保羅·麥克萊恩(Paul D. MacLean)提出的，但直到今天，還不是所有神經科學家都認同這些組件構成了一套連貫的系統(tǒng)。許多人認為，它們只是若干不同的部分，連接在一起只是因為它們關注的是身體表現(xiàn)而非思考表現(xiàn)。
邊緣系統(tǒng)最重要的組成部分是一個叫作下丘腦的小小發(fā)電室，與其說它是一個結構，不如說它是一束神經細胞更為準確。它的名字并沒有描述它的作用，而是指它所在的位置：丘腦之下。(丘腦，thalamus，意思是“內室”，類似感官信息中繼站，是大腦的重要組成部分——這里顯然不是說大腦有哪個部分不重要，而是說丘腦并不是邊緣系統(tǒng)的組成部分。)說來奇怪，下丘腦的樣子太不起眼了。它只有花生大小，重量僅為1/10盎司(3克)，但卻控制著身體大部分最為重要的化學成分。它調制性功能，控制饑餓和口渴，監(jiān)測血糖和鹽分，決定你何時需要睡覺。它甚至有可能在人的衰老快慢速度[11]中扮演一定的角色。你身為人類的成敗，在很大程度上依賴于自己腦袋中央這個小小的東西。
海馬體是鑄就記憶的核心(seahorse這個名字來源于希臘人的“seahorse”海馬，因為兩者有著外形上的相似之處)。杏仁核(希臘語里“杏”的意思)專門處理強烈而緊張的情緒，如恐懼、憤怒、焦慮，各種各樣的恐懼癥。杏仁核遭到破壞的人[12]，是真真正正的無所畏懼，他們往往還無法識別他人的恐懼。我們睡著的時候，杏仁核變得特別活潑，因此說不定可以解釋為什么我們的夢境常常令人不安。噩夢興許只是[13]杏仁核在給自己減負。
考慮到大腦已經被人類做過如此長時間又如此徹底的研究，有一件事就顯得很扎眼：其實，大量基礎的東西我們仍然不知道，或者至少說無法普遍認同。比如說，意識究竟是什么？一種想法到底是什么？“想法”不是你能裝在罐子里，涂抹在顯微鏡涂片上的東西，但它顯然是一種真實而明確的事物。思考是我們最關鍵也最神奇的才能，但在深刻的生理意義上，我們并不真正了解思維是什么。
記憶的情況大致相同。我們對記憶怎樣組裝、怎樣存儲、存儲在何處有很多認識，但卻不太清楚為什么我們留下了某些記憶，卻放棄了另一些。它顯然與實際價值或效用沒太大關系。我能清楚記得1964年圣路易斯紅雀棒球隊的全體首發(fā)陣容，可1964年一過完，這件事對我來說就沒什么意義了，而且其實也沒什么用處；然而，我記不得自己的手機號碼，記不得我在大型停車場把車停在了哪里；我妻子讓我去超市買三樣東西，第三樣到底是什么我怎么也回想不起來，我記不得諸如此類毫無疑問比記住1964年紅雀隊球員更緊急、更必要的事情(我得順嘴啰唆一下：這些隊員分別是蒂姆·麥卡弗、比爾·懷特、朱利安·賈維爾、迪克·格羅特、肯·鮑耶、羅·布魯克、科特·弗拉德和麥克·香農)。
總之，有關大腦，我們還有大量的東西有待了解，也有很多東西我們可能永遠也無法了解。但我們已經知道的一些事情，跟我們還不知道的事情相比，至少是同等程度地令人驚訝。就以我們怎樣看(或者說得更準確些，大腦怎樣告訴我們該看些什么)為例吧。
現(xiàn)在，朝你身邊四下看一看。眼睛每秒向大腦發(fā)送1000億個信號[14]。但這只是故事的一部分。當你“看到”某樣東西，只有大約10％的信息[15]來自視神經。大腦的其他部分要解構信號——識別面部、闡釋動作、識別危險。換句話說，“看”的最重要部分不在于接收視覺圖像，而是理解它們。
對于每一次視覺輸入，信息都要花一段微小但可感知的時間(大約200毫秒，或者1/5秒)，順著視神經傳輸?shù)酱竽X當中，再由大腦進行處理和闡釋。在需要快速做出反應的時候(比如看到迎面而來的汽車趕緊往回退，或是躲開一記頭部擊打)， 1/5秒可算不上微不足道的時間跨度，為了幫助我們更好地應對這種時間上的滯后，大腦做了一件真正非同凡響的事情：它不斷地預測世界在1/5秒后的樣子，并告訴我們，這就是“當下”。這也就是說，我們永遠也無法看到世界在這個瞬間的樣子，我們看到的是片刻之后的將來是什么樣子。換句話說，我們一輩子都生活在一個還不存在的世界里。
為了你好，大腦會以很多方式欺騙你。聲音和光線以極為不同的速度抵達你——我們經常會碰到這樣的現(xiàn)象：我們聽到有飛機從頭頂飛過，抬起頭來卻發(fā)現(xiàn)，聲音來自天空的一個位置，飛機卻正在另一個位置靜悄悄地移動。而在更貼近你身邊的世界，大腦往往會抹除這些差異，讓你感覺到所有的刺激是同時到達的。
大腦以類似方式制造了構成我們感官的所有組件。光子沒有顏色，聲波不發(fā)音，嗅覺分子沒有氣味，這是存在既定的事實，都很奇怪，也有違直覺。英國醫(yī)生兼作家詹姆斯·勒法努(James Le Fanu)說：“我們有一種無法抵擋的印象[16]，即樹木的綠色和天空的藍色，就像通過一扇敞開的窗戶似的穿過我們的眼睛；然而，與視網膜碰撞的光線粒子沒有顏色，一如震動鼓膜的聲波是沉默的，氣味分子完全沒有氣味。它們是在空間中穿行的看不見的、無重量的、亞原子級別的物質粒子。”生命的豐富多彩，來自你頭腦的創(chuàng)造。你看到的并非事物的本來面貌，而只是大腦告訴你的樣子，這兩者完全不是一回事。以一塊肥皂為例。你是否想過，不管肥皂是什么顏色，肥皂的泡沫為什么總是白色呢？不是因為肥皂在潤濕和摩擦后會以某種方式改變顏色。從分子上看，它跟以前完全一樣，只不過，泡沫以不同的方式反射光線。沙灘上拍打來的海浪也是一個道理，幽藍碧綠的水、白色的泡沫，其他許多現(xiàn)象亦如此。顏色不是固定的現(xiàn)實，而只是一種感知。
你興許曾做過這樣一道錯覺測試題：你要先凝視一個紅色方塊15~20秒，接著，把你的視線轉移到一張白紙上，在片刻之間，你似乎能看到白紙上有一個幽靈般的藍綠色方塊。這一殘像是眼睛里一些光感受器因勞動強度過大而太過疲憊帶來的結果，這里與我們所說主題相關的地方在于，藍綠色方塊并不存在，它只存在于你的想象當中。從極為真切的意義上說，所有顏色都是這樣。
你的大腦還非常擅長發(fā)現(xiàn)模式，從混亂中確定秩序，如以下兩個廣為人知的錯覺所示：
在第一幅插圖中，大多數(shù)人只看到隨機的污點，直到有人告訴他們，畫中包含了一條斑點狗，突然之間，幾乎所有人的大腦都填補了缺失的邊緣，理解了整個構圖。這種錯覺可以追溯到20世紀60年代，但似乎沒有人記錄下是誰創(chuàng)造了它。第二幅插圖的來歷更清楚。它被稱為卡尼薩三角，以意大利心理學家蓋塔諾·卡尼薩(Gaetano Kanizsa)之姓得名，卡尼薩1955年創(chuàng)建了這一圖形。圖中其實沒有三角形，只不過，大腦為你放了一個。
大腦會為你做所有這些事情，是因為設計它的用意就是想方設法地幫助你。然而，吊詭的是，它也驚人地不可靠。幾年前，加利福尼亞大學歐文分校的心理學家伊麗莎白·洛夫圖斯(Elizabeth Loftus)發(fā)現(xiàn)，通過錯誤的暗示往人的腦袋里植入完全錯誤的記憶，完全能誤導人們，讓他們相信自己小時候曾經在百貨商店或購物中心里慘痛地迷過路，或者被迪士尼樂園的邦尼兔擁抱過(哪怕這些事情從未發(fā)生過)(請注意，邦尼兔不是迪士尼的角色，也從來沒去過迪士尼樂園)。她向人們展示孩提時的照片，而這些照片里的圖像是做了手腳的，顯得像是當事人曾坐在熱氣球里，通常，受試者會突然回憶起當時的經歷，并興奮地描述起來，哪怕所有這些經歷從未發(fā)生過。
現(xiàn)在，你或許認為，自己絕不會這么容易上當，你也許是對的(只有大約1/3的人容易上當)，但另一些證據(jù)表明，面對哪怕是最生動的事件，我們所有人仍有可能做出完全錯誤的回憶。2001年9月11日紐約世界貿易中心災難性事件過后，伊利諾伊大學的心理學家立刻找來700人，詳細地詢問他們聽說這件事時身在何處、在干什么。一年后，心理學家向[17]同一批人提出同樣的問題，發(fā)現(xiàn)近一半的人明顯地出現(xiàn)了前后矛盾，他們把聽說災難時的自己放到了不同的地方，認為自己當時在看電視(其實卻是在聽收音機)等，他們根本沒有意識到自己的記憶發(fā)生了變化。(就連我自己也不例外，我生動地記得事件發(fā)生時，自己在新罕布什爾州跟兩個孩子一起看直播，但我后來才知道，孩子之一那時其實在英格蘭。)
記憶存儲是特質性的，而且雜亂得幾近奇怪。思維將每一段記憶分解成不同組成部分(名字、面孔、位置、背景、摸起來是什么感覺、是活的還是死的)，再將這些部分發(fā)送到不同的地方，等以后需要的時候再重新組裝起來。一個一閃而過的念頭[18]或記憶，可以讓散布在整個大腦的數(shù)百萬神經元點火啟動。此外，出于完全未知的原因，這些記憶碎片[19]會隨著時間的推移而移動，從皮層的這一部分遷徙到那一部分。這就難怪我們會弄混細節(jié)了。
由此而來的結果是，記憶不像文件柜里的文件是固定的永久性記錄，它更模糊多變。2013年，伊麗莎白·洛夫圖斯在一場采訪中說：“它更像是維基百科頁面[20]，你可以動手去修改它，其他人也可以。”[3]
記憶按多種方式分類，似乎沒有哪兩個權威人士會使用完全相同的術語。最常提及的劃分方式是長期、短期和工作記憶，以及程序、概念、語義、陳述、內隱、自傳和感覺記憶。然而，從根本上說，記憶分為兩種主要類型：陳述性記憶和程序性記憶。陳述性記憶是你可以用語言表達的那種：首都城市的名字、你的出生日期、如何拼寫“眼科醫(yī)生”，以及你知道的其他各種事實。程序性記憶描述了你懂得也理解但又無法輕易地用語言表達的事情：怎樣游泳、駕駛汽車、剝橙子皮、識別顏色。
工作記憶是短期和長期記憶結合的地方。假設一道數(shù)學題擺在你面前，要你求解。這個問題會存儲在短期記憶當中(畢竟，你不必把它記上幾個月)，但計算所需的技能則保留在長期記憶中。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，有時候，區(qū)分記憶喚回(也就是你能自發(fā)喚回的記憶)和記憶再認(你對事情有些模糊，但還記得背景)也是有用的。記憶再認解釋了為什么我們很多人難以回憶起一本書的內容，卻常常還記得自己是在哪里讀的這本書、書封面的顏色，以及其他看似無關緊要的細節(jié)。記憶再認很有用，因為它不會用不必要的細節(jié)堵塞大腦，還能在有需要的時候，幫助我們回憶起到哪里去尋找細節(jié)。
短期記憶真的很短——對地址、電話號碼一類的事情，不會超過半分鐘(如果半分鐘后你仍能記住某件事情，那么從技術上來說，它不再屬于短期記憶，而成了長期記憶)。大多數(shù)人的短期記憶糟糕透頂。大多數(shù)人在短短片刻里只能記得住6個左右隨機的單詞或數(shù)字。
反過來說，通過努力，我們可以訓練自己的記憶，執(zhí)行最超凡的特技表演。每一年，美國都會舉辦一場全國記憶大賽[21]，比賽里的記憶表演令人目瞪口呆。一位記憶冠軍看了30分鐘之后，就能回想起4140個隨機數(shù)字。另一個人能夠用同樣長的時間，記住27副隨機洗好的撲克牌。還有一個人可以經過32秒的學習，回憶起一副牌的順序。它或許算不上人類思維的最佳用途，但顯然展示了它不可思議的力量和多功能性。順便說一句，大多數(shù)記憶冠軍并非聰明過人。他們只是有足夠的動力去訓練記憶，完成一些非凡的把戲。
人們一度認為，每一次經歷都會永久地存儲在大腦某處的記憶中，但大多數(shù)經歷鎖在我們即刻回憶的力量之外。這一設想，主要來自[22]20世紀30—50年代由加拿大神經外科醫(yī)生懷爾德·潘菲爾德(Wilder Penfield)進行的一系列實驗。潘菲爾德在蒙特利爾神經學研究所做外科手術時發(fā)現(xiàn)，用探針接觸患者的大腦，往往會喚起強烈的感知——來自童年的生動氣息，或者興奮的感覺，有時甚至回想起一段早就被遺忘的小時候的生活場景。他據(jù)此得出結論，不管多么瑣碎，大腦記錄和存儲我們生活中的每一意識事件。然而，按照現(xiàn)在的看法，刺激主要是提供記憶的感知，而且，患者所體驗到的更像是幻覺，而非喚回過去的事件。
當然，我們保留下的東西，確實遠遠不止那些輕松回想起的事情。你大概對小時候生活的街區(qū)記得不大清楚了，但如果你回去到處走一走，幾乎肯定能回憶起好多年都沒想到過的非常特別的細節(jié)。只要有足夠的時間和提示，我們必定會驚訝地發(fā)現(xiàn)：自己的腦子里竟然存儲了這么多的東西!
諷刺的是，我們對記憶的許多認識，來自[23]一個本身只有極少記憶的人。亨利·莫萊森(Henry Molaison)是個長得好看、和藹親切的年輕人，他來自康涅狄格州，患有嚴重的癲癇癥。1953年，受加拿大懷爾德·潘菲爾德的啟發(fā)，一位名叫威廉·斯科維爾(William Scoville)的外科醫(yī)生，用電鉆鉆開了莫萊森的頭，從大腦左右兩側取下了一半的海馬體和大部分的杏仁核。這一手術大大減少了莫萊森的癲癇發(fā)作(但并未完全消除它們)，但代價卻是剝奪了莫萊森形成新記憶的能力——這種病情，叫作順行性遺忘癥。莫萊森可以回想起來自遙遠過去的事件，但幾乎不再具有形成新記憶的能力。只要有人離開房間，他立刻就會忘掉。哪怕是多年來幾乎天天來看他的精神科醫(yī)生，每次出現(xiàn)在門口，對莫萊森來說都是一個全新的人。莫萊森能認出鏡子中的自己，卻常常為自己的蒼老大感驚訝。偶爾，神秘地，他能夠留下一些回憶。他記得約翰·格倫(John Glenn)是宇航員，而李·哈維·奧斯瓦爾德(Lee Harvey Oswald，暗殺肯尼迪的兇手)是一名刺客(盡管他想不起奧斯瓦爾德暗殺的人是誰)；搬到新居之后，他還知道了地址和新居的布局。[4]但除此之外，他被鎖在了自己永遠無法理解的永恒當下之中。可憐的亨利·莫萊森的困境，是海馬體在形成記憶中發(fā)揮核心作用的第一個證明。但科學家從莫萊森那里學到的，不是記憶怎樣運作，而是理解記憶的運作方式是多么困難。
毫無疑問，大腦最引人注目的特征是，它所有的高級過程——思考、視覺、聽覺等——都發(fā)生在大腦皮層最靠外的4毫米厚的表面。第一個繪制出該區(qū)域的人是德國神經病學家科比尼安·布羅德曼(Korbinian Brodmann， 1868—1918)。布羅德曼是現(xiàn)代神經科學家中最杰出者之一，卻也是最被忽視的一位人物。1909年，在柏林的一家研究所工作期間，他煞費苦心地識別出了大腦皮層的47個不同區(qū)域，自此以后，這些區(qū)域就叫布羅德曼區(qū)。一個世紀之后，卡爾·柴爾斯(Karl Zilles)和卡特林·阿姆茨(Katrin Amunts)在《自然神經科學》里寫道：“在神經科學的歷史上，還很少有[24]哪一幅圖能具有如此大的影響力。”
布羅德曼害羞得惱人，盡管他的研究很重要，卻一次次地錯過晉升[25]。他為了拿到恰如其分的研究崗位掙扎了多年。隨著第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，他的職業(yè)生涯陷入了更深的困境，他被派往圖賓根的一家精神病院工作。最后，1917年，48歲的他時來運轉，在慕尼黑的一家研究所擔任局部解剖學部門負責人的重要職務。他終于獲得了經濟保障，很快結婚并生下一個孩子。但這反常的安寧，布羅德曼享受了僅僅不到一年。1918年夏天，他結婚11個半月后，孩子出生才兩個半月，他在幸福的最高點突然感染患病，5天之后就過世了。這時他才49歲。
布羅德曼繪制的區(qū)域，即大腦皮層，是大腦著名的灰質。在灰質下面，有更大體量的白質，白質之所以得名，是因為神經元包裹在名為髓鞘的蒼白脂肪絕緣體中，能極大地加快信號傳輸?shù)乃俣取０踪|和灰質的[26]名字都帶有一定的誤導性。灰質在活體中并不是那么灰，而是帶一點微微的腮紅色。在沒有血液流動且添加了防腐劑的情況下，它才會成為明顯的灰色。白質也是一個死后特點，是酸洗過程使得神經纖維上的髓鞘涂層變成了發(fā)光的白色。
順便說一句，人只使用了大腦10％的說法[27]純屬傳說。沒有人知道這個說法來自何處，它從來不是真的，甚至可以說相去甚遠。你興許未能十分明智合理地使用大腦，但多多少少你在使用自己的整個大腦。
大腦需要用很長時間才能完全成形。青少年大腦中的神經連接只[28]完成了大約80％(這對青少年的家長來說或許并不算是特別大的意外)。雖然大腦的大部分生長發(fā)生在人生頭兩年，10歲之前將完成95%，但年輕人直到25歲上下，突觸都并未完全建立連接。這也就是說，青春期實際上要延長到成年之后。與此同時，青少年肯定比年紀更大的人沖動得多，行為更欠反思，也更容易受到酒精的影響。“跟成年人的大腦相比，青少年的大腦里，里程數(shù)更短。”2008年，神經學教授弗朗西斯·詹森(Frances E. Jensen)對《哈佛雜志》說。可以說，青少年的大腦是一種完全不同的大腦。
伏隔核是一個跟快感相關的前腦區(qū)域，在人的青少年時期生長到最大尺寸。與此同時，身體會產生數(shù)量大得遠超此后的愉悅神經遞質多巴胺。這就是為什么你在青少年時期感受到的感官刺激，比生命其他任何時刻都更強烈。但這也意味著，尋求愉悅對青少年而言是一種職業(yè)危害。青少年死亡的主要原因[29]是事故，而發(fā)生事故的主要原因僅僅是，跟其他青少年待在一起。舉個例子，如果一名以上的青少年搭乘同一輛汽車，發(fā)生事故的風險會增加400％。
人人都聽說過神經元，但熟悉其他主要腦細胞(膠質細胞)的人就不多了。這有點奇怪，因為后者的數(shù)量是神經元的10倍。膠質細胞的作用，是為大腦神經元和中樞神經系統(tǒng)提供支持。很長一段時間里，人們認為它們不怎么重要——以為它們的作用主要是物理上的支持，用解剖學家的說法，也就是神經元的細胞外基質——但現(xiàn)在，我們知道，它們要參與大量重要的化學過程，從生成髓鞘到清除廢物等。
有關大腦是否可以制造新的神經元，存在很多分歧。2018年初，由莫拉·博爾德里尼(Maura Boldrini)領導的一支來自哥倫比亞大學的團隊宣布，他們確定大腦的海馬體會產生一些新的神經元，但加利福尼亞大學舊金山分校的另一支團隊卻得出了完全相反的結論。棘手之處就在于沒有確定的方法[30]可以判斷大腦中的神經元到底是不是新的。毫無疑問的是，就算我們確實會制造新的神經元，也不足以抵消一般衰老帶來的神經元損失，中風或老年癡呆癥造成的損失就更不必說了。因此，不管從什么角度來說，一旦你度過了童年早期，你就擁有了日后能夠擁有的所有腦細胞。
從好的方面來說，大腦能夠補償相當嚴重的數(shù)量損失。詹姆斯·勒法努在《為什么是我們》(Why Us)中引用了一個案例，醫(yī)生掃描一名智力正常的中年男子的大腦，驚訝地發(fā)現(xiàn)，一個巨大的良性囊腫(明顯從他嬰兒時期就開始生長)占據(jù)了此人顱骨內2/3的空間。他的所有額葉，以及部分頂葉和顳葉都消失了。剩下1/3的大腦[31]直接接管了消失不見的2/3大腦的職責和功能，卻運轉得非常良好，不管是患者還是其他任何人都不曾懷疑，這是個在性能遭到極大削弱條件下運轉的人。
大腦創(chuàng)造了無數(shù)的奇跡，卻是個不動聲色的奇怪器官。心臟泵動，肺部吸氣呼氣，腸道靜靜地蠕動，而大腦如同牛奶凍一般待著，不作聲響。它的結構里沒有任何地方表明這是一種高級思維工具。正如伯克利的約翰·塞爾(John R. Searle)教授所說：“如果你要設計一臺泵動血液的有機機器[32]，你大概會想出某種類似心臟般的東西，但如果你要設計一臺能生成意識的機器，誰能想到1000億個神經元呢？”
因此，不足為奇，我們對大腦怎樣運轉的認識發(fā)展緩慢，而且大多是無意偶得。1848年，在佛蒙特州鄉(xiāng)下，發(fā)生了早期神經科學中的一件大事(必須說，也是最多人寫過的)：一個名叫菲尼斯·蓋奇(Phineas Gage)的年輕鐵路工人正把炸藥塞進巖石，但炸藥提前爆炸，一根兩英尺長的塞藥桿扎進他的左臉頰，又從頭頂穿出，最終彈到50英尺開外的地面上。塞藥桿徹底損毀了他直徑1英寸的大腦核心。蓋奇卻奇跡般地幸存下來，甚至沒有失去意識，但他失去了左眼，而且從此性情大變。他從前是個無憂無慮、討人喜歡的樂天派，事故發(fā)生后，他變得陰郁，好爭吵，而且時不時地粗野爆發(fā)。一位老朋友悲傷地說，他“不再是蓋奇了”。和大多數(shù)額葉受損的人一樣，蓋奇對自己的情況并不知情，也不理解自己為什么發(fā)生了變化。由于很難安定下來，他從新英格蘭流浪到南美洲，后來又到了舊金山，36歲時因癲癇發(fā)作，死在了那里。
蓋奇的不幸，是大腦物理損傷有可能改變人格的第一份證據(jù)，但此后的幾十年，其他人注意到，當腫瘤破壞或壓迫了額葉部位時，受害者有時會變得出奇地平靜溫和。19世紀80年代，瑞士醫(yī)生高特列·布克哈特(Gottlieb Burckhardt)通過一系列手術[33]，從一位心理失常女士的大腦里移除了18克組織，把她從“危險而又亢奮的瘋子”變成了“一個安靜的瘋子”(這是布克哈特自己的話)。他還在另外五名患者身上做了這一嘗試，但三人死亡，兩人患上癲癇，所以他放棄了。50年后，在葡萄牙里斯本大學，神經學教授埃加斯·莫尼斯(Egas Moniz)決定再次嘗試，實驗性地切除精神分裂癥患者的額葉，看看這能不能平息這些人煩亂的意識。額葉切斷術就是這樣發(fā)明的(雖然它通常被稱為腦白質切斷術，特別是在英國)。
莫尼斯近乎完美地示范了[34]“怎樣做不科學”。他進行了手術操作，卻不知道可能會造成什么樣的傷害，或者結果會是什么樣。他沒有對動物進行過初步實驗。他沒有特別謹慎地選擇病人，術后也沒有密切監(jiān)測結果。他本人從未真正執(zhí)行過外科手術，而只是監(jiān)督自己的醫(yī)科三年級學生動手，如果取得成功，就興高采烈地邀功。從某種程度上說，手術確實有一定的作用。做了額葉切斷術的人通常變得不那么暴力，更易管教，但他們也經常承受不可逆的巨大性格喪失。盡管這種手術存在許多缺陷，莫尼斯的臨床標準也令人不快，但他卻在世界各地受到歡迎，1949年還獲得了諾貝爾獎這一最高榮譽。
在美國，一位名叫沃爾特·杰克遜·弗里曼(Walter Jackson Freeman)的醫(yī)生聽說了莫尼斯的手術，成為他最熱心的傳道人。在近40年的時間里，弗里曼巡游全美，對幾乎任何被帶到自己面前的人進行額葉切斷術。在一次巡回診療當中，短短12天，他就切掉了225人的額葉。有的病人年僅4歲。他對恐懼癥患者、街頭撿到的醉漢，以及任何被控發(fā)生同性戀行為的人進行手術——一句話，只要是旁人眼里稍有精神失常或社會性反常的人，他一概切除額葉。弗里曼的方法太過迅猛野蠻，叫另一些醫(yī)生望而生畏。他將一把標準家用冰錐從眼窩插入大腦，用錘子敲擊冰錐穿進顱骨，然后用力攪動，切斷神經連接。他在寫給兒子的信中，對手術程序做了輕松愉快的描述：
我用……電擊將他們震暈，趁著他們處在“麻醉”狀態(tài)下，將一根冰錐從眼球和眼瞼之間穿過眶頂，進入大腦的額葉，然后左右擺動這玩意兒，讓額葉斷開。有兩名患者，我兩側都給他們做了，另一名患者我只做了一側，沒出現(xiàn)任何并發(fā)癥，不過有一個人眼睛烏青得厲害。以后可能會有麻煩，但看起來還算輕松，雖然旁觀的話，這個過程絕對令人不快。
確實如此。手術非常粗暴[35]，紐約大學一位經驗豐富的神經科醫(yī)生在觀看弗里曼手術時昏了過去。但這個手術速度很快：患者通常一小時內就能回家。正是這種快速和簡單，迷惑了許多醫(yī)學界人士。弗里曼對自己的方法，秉持極為隨意的態(tài)度。他不戴外科手套或口罩，就穿著普通的便服。這種方法不會留下任何傷痕，但也意味著，他是在盲目操作，根本不知道自己摧毀破壞了患者的哪一種心理能力。由于冰錐不是為了做腦部手術而設計的，有時候，它們會在患者頭部當中脫落下來，導致必須再開顱將其取出——如果此時患者還沒有被弄死的話。最終，弗里曼為這一手術設計了一種專門的工具，但究其本質，無非是一把更結實的冰錐。
最值得注意的是，弗里曼是個精神科醫(yī)生，沒有外科手術的施術資質[36]，這一事實嚇壞了其他許多醫(yī)生。接受弗里曼治療的人，大約2/3并未從中獲益[37]，甚至變得更糟糕了；2%的人死亡。他最惡名遠揚的失敗[38]發(fā)生在未來總統(tǒng)的妹妹——羅斯瑪麗·肯尼迪(Rosemary Kennedy)身上。1941年，羅斯瑪麗23歲，是個活潑有魅力的姑娘，有些任性，情緒波動很大。她還存在一定的學習障礙，但似乎并不像有些報道里說的那么嚴重，完全喪失能力。她的倔強激怒了她父親，她父親沒跟妻子商量，就找弗里曼給她做了額葉切斷術。切斷術基本上毀掉了羅斯瑪麗。在此后的64年里，她一直住在中西部的一家療養(yǎng)院，無法說話，大小便失禁，喪失個性。她親愛的母親，20年都沒去看望過她。
漸漸地，情況變得很明顯：弗里曼和其他同類人物，在身后留下了長長的人類殘骸遺跡，隨著有效的精神藥物的開發(fā)，這套治療程序已經過時了。弗里曼直到70多歲還在做額葉切斷術，1967年才最終退休。但是他和其他人留下的影響持續(xù)了多年。我可以在這里說些自己的經歷。20世紀70年代初，我在倫敦郊外的一家精神病院工作了兩年，有一間病房里住的基本是20世紀40年代和50年代做過額葉切斷術的患者。他們是順從、毫無生氣的空殼，幾乎無一例外。[5]
大腦是我們最為脆弱的器官之一。矛盾的是，雖然大腦嚴密地被保護性的顱骨包裹著[39]，但這竟然會使它因無法排出多余物質，而容易受到感染后發(fā)脹、出現(xiàn)額外液體的損害。其結果就是，大腦受到壓迫，嚴重的話，有可能致命。顱骨遭到暴力沖擊(如車禍或摔倒)也很容易讓大腦受傷。腦膜(也就是大腦的外膜)里流動的薄薄一層腦脊液，可以提供一些緩沖，但作用極為有限。這些損傷(名為對側外傷損傷[40])出現(xiàn)在大腦撞擊點的另一側，因為大腦會撞到保護性外殼(這種情況下它沒起到保護作用)的另一側。這種傷害在接觸性體育運動中尤為常見。如果它們很嚴重或多次重復，有可能帶來名為慢性創(chuàng)傷性腦病(CTE)的退行性腦病。根據(jù)一項估計，美國職業(yè)橄欖球大聯(lián)盟有20%~45%的退役球員患有一定程度的慢性創(chuàng)傷性腦病，而且，這種病也常見于前英式橄欖球運動員(rugby，英式橄欖球，在澳大利亞開展也很廣泛)和在比賽時經常使用頭部頂球的足球運動員身上。
除了接觸性損傷外，大腦還容易受到內部風暴的影響。中風和癲癇是人類特有的弱點。其他大多數(shù)哺乳動物絕不會出現(xiàn)中風，就算會出現(xiàn)中風的哺乳動物，發(fā)作也是極為罕見的。但據(jù)世界衛(wèi)生組織稱，對人類而言，它是全球第二大死亡原因。事情何以如此，真的非常神秘。丹尼爾·利伯曼(Daniel Lieberman)在《人體故事》(The Story of the Human Body)中說，我們對大腦給予極佳的供血，以求最小化中風的概率，但我們仍然會中風。
同樣，癲癇也是一個由來已久的謎團，并背負著沉重的歷史包袱：放眼歷史，患者始終遭到躲避和妖魔化。哪怕是來到20世紀之后，醫(yī)學權威仍普遍相信，癲癇發(fā)作具有傳染性——只要看到有人癲癇發(fā)作，就可能引起其他人的癲癇發(fā)作。癲癇患者通常被視為精神缺陷，要關在治療機構里。遲至1956年，在美國的17個州，癲癇患者結婚仍為非法；在18個州，癲癇患者可能遭到非自愿的絕育。最后一項此類法律，直到1980年才得以廢除。在英國，直到1970年，法令全書中仍將癲癇[41]視為法定無效的理由。若干年前，拉金德拉·凱爾(Rajendra Kale)在《英國醫(yī)學期刊》(British Medical Journal)上說過：“癲癇的歷史可以概括[42]為4000年的無知、迷信和污名化；此后又是100年的知道、迷信和污名化。”
癲癇并不是單一疾病，而是一系列的癥狀，包括短暫的意識喪失和長時間的抽搐，它們全都是大腦中神經元錯誤啟動導致的。癲癇有可能是疾病或頭部創(chuàng)傷引起，但通常并沒有明顯的誘發(fā)事件，只是憑空突然出現(xiàn)一陣可怕的發(fā)作。現(xiàn)代藥物大大減少或消除了數(shù)百萬患者的癲癇，但大約還有20％的癲癇患者，藥物治療對他們并沒有效果。每年大約有1/1000的癲癇患者在發(fā)作或發(fā)作之后死亡，這就是所謂的癲癇突發(fā)意外死亡。一如科林·格蘭特(Colin Grant)在《燒焦的味道：癲癇的故事》(A Smell of Burning: The Story of Epilepsy)中所說：“沒有人知道是什么原因造成的，心臟就那么停止了。”(每年每1000名癲癇患者中就有一個人會悲慘地死于在不幸環(huán)境下失去意識——比如洗澡時，或摔倒時頭部受到沉重撞擊。)
大腦固然神奇，也是個令人不安的地方，這是不可回避的事實。跟神經紊亂相關的奇特怪異綜合征和病癥，數(shù)量多到無窮無盡。例如，安東-巴賓斯基綜合征就是一種人們失明卻拒絕相信的病癥。里登奇綜合征(Riddoch syndrome)的患者，除非在運動，否則就看不到物體。卡普格拉斯綜合征(Capgras syndrome)的患者[43]相信自己身邊熟知的人都是冒名頂替者。克魯爾-布西綜合征的受害者會產生[44]不加選擇地吃喝酗酒的沖動(引起愛人可以理解的不快)。最離奇的或許要算是[45]科塔爾妄想(Cotard delusion)，患者會認為自己已經死了，而且始終無法被說服。
有關大腦的任何事情都不簡單。就連失去意識也是一件復雜的事情。除了睡著、麻醉或痙攣之外，你可能處于昏迷狀態(tài)(眼睛閉著，完全沒有知覺)、植物人狀態(tài)(睜著眼睛，但沒有知覺)，或是最小意識狀態(tài)(偶爾清醒，大多數(shù)時候糊里糊涂或是沒有知覺)。而閉鎖綜合征又與上述所有情況完全不同[46]，此時人處在完全警覺但癱瘓的狀態(tài)，通常只能通過眨眼來進行溝通。
有多少人活著但處在最小意識狀態(tài)(或更糟糕的狀態(tài))，我們顯然無從得知[47]。但《自然神經科學》在2014年曾暗示，全球范圍內這一數(shù)字大概在10萬數(shù)量級。1997年，當時在劍橋工作的年輕神經科學家阿德里安·歐文(Adrian Owen)發(fā)現(xiàn)，據(jù)可靠的研究表明，一些處在植物人狀態(tài)的患者，實際上已經完全清醒，只是他們無法向任何人表明這一事實。
歐文在《灰色地帶》(Grey Zone)中討論了患者艾米的病例，她因跌倒受到嚴重頭部傷害，多年來都躺在病床上。研究人員使用fMRI掃描儀，向她詢問一系列問題，并仔細觀察這位女士的神經反應，得以確定她完全是有意識的。“她聽到了每一次的談話，認出了每一位訪客，并專心聽取了每一個代替她所做的決定。”但她無法動彈任何一塊肌肉，不能睜開眼睛，不能撓癢癢，不能表達任何欲望。歐文認為，在被認為處于永久植物狀態(tài)的患者中，有15％~20％的人實際上是完全有知覺的。即使是現(xiàn)在，判斷大腦是否在運轉的唯一確定方式仍然只能靠大腦主人的表達。
有關我們大腦最令人意外的一點大概是，今天的人類大腦比10000或12000年前的要小，而且小得多。特別是，大腦的平均體積，從當時的1500立方厘米，縮小到了今天的1350立方厘米。這相當于從大腦里挖掉了網球大小的一部分。這種差異很難解釋，因為它同時發(fā)生在世界各地，就好像我們簽訂了一致答應縮小大腦的條約。常見的假設是，我們的大腦變得更加高效，能夠將更多的性能打包進更小的空間，就跟智能電話一樣，隨著尺寸的縮小，反倒越變越復雜。但同時也沒有人能證明，我們沒有比從前變得更笨拙。
在大致相同的時期內，我們的頭骨變得更薄了。同樣，沒人能真正解釋這一點的原因。或許這無非是因為我們的生活方式不像過去那么生猛活躍[48]，不再需要對顱骨做那么多投資了。但話又說回來，這有可能只是因為我們不再是從前的自己了。
帶著這發(fā)人深省的想法，讓我們去看看頭部的其余部位吧。
[1] 我非常感謝杜倫大學計算機科學系研究主任馬格努斯·博德維奇(Magnus Bordewich)博士對上述計算所做的工作。
[2] 你的左右半球各有一套邊緣系統(tǒng)，所以其實應該用復數(shù)形式。但一般很少這么說。
[3] 加拿大某大學(這所大學的名字未曾曝光)里進行的一場實驗，揭示了虛構記憶的另一個不同尋常的例子：60名學生志愿者面臨著一種指責，說他們在青少年時期犯下過涉嫌盜竊或毆打的罪行，還因此被捕。指責里所說的一切其實從未真正發(fā)生過，但跟一位表面和氣卻暗加操縱引導的采訪者做了三輪會面之后，70％的志愿者承認了這些虛構出來的事件，往往還附加了生動的罪證細節(jié)(這些細節(jié)純屬想象，但志愿者們信以為真)。
[4] 約翰·格倫在1962年從外太空首次環(huán)繞地球飛行，奧斯瓦爾德刺殺肯尼迪發(fā)生在1963年，這兩件事都是莫萊森做了開顱手術之后發(fā)生的。所以，作者說他能神秘地留下一些回憶。——譯者注
[5] 2001年版的《牛津身體辭典》(Oxford Companion to the Body)對此寫下了一個大有問題的詞條：“在很多人看來，‘額葉切斷術’讓人聯(lián)想到大腦遭到大范圍破壞致殘的錯亂人類，但他們充其量處在植物狀態(tài)，沒有個性或情感。其實絕非如此……”不，千真萬確就是這樣。