原理2 大腦新舊混合、分層分工——腦的結構與功能定位

“心腦一體”原理讓我們看到心理活動是大腦活動的產物，由此引出了我們接下來的問題：心與腦的具體對應關系是怎樣的？大腦[5]各個區域的活動分別對應哪種心理活動？

這就涉及大腦的結構與功能定位問題了。大腦的結構與功能定位的特點，可以用“新舊混合，分層分工”這個原理來概括。

所謂“新舊混合”，是指大腦里有些部分相對比較“新”，是在距今不久的進化歷程中出現的；而有些部分則相對“古老”，是在距今較久遠的早期進化歷程中發展成形的。大腦里有新有舊，是一個大雜燴。

所謂“分層分工”，是指在進化不同階段形成的大腦層級分別掌管不同的生理和心理功能，各司其職。不過，越復雜的心理過程往往越有可能涉及跨腦區、跨層級的協作，因此也就越難找到明確的功能定位——功能越復雜，定位也就越“縹緲”。

“新舊混合”的大腦

我們先來看“新舊混合”。

大腦之所以有“新舊混合”的特點，是因為它并不是一個從零開始一步設計到位的器官，而是在進化的歷程中逐步成形的。由進化塑造的事物，多多少少都會帶有這種“新舊混合”的特點。

法國生物學家弗朗索瓦·雅各布（Francois Jacob）曾說：“進化是個修補匠，而不是工程師?！?span id="4gu4qfv" class="super">[6]工程師在設計產品時可以從零開始，想要實現什么功能就對應設計最適合它的硬件和軟件。想要設計一輛跑得最快的賽車，那就可以把它的外形設計成流線型，再給它安上馬力最強勁的發動機……工程師是可以從零開始構思出最優設計的，但是“進化”可沒法這么做。“進化”并不能從零開始，因為承載著這個過程的，是一代又一代活生生的生物體。

這里的第一個關鍵詞是“一代又一代”。每一代生物的脫氧核糖核酸（DNA）序列都是從上一輩繼承而來的，生物的每一步進化都只能在上一代DNA序列上產生一小部分改動而已。從上一代到下一代，不可能做到完全顛覆式的改變。一只鳥媽媽可能生出一只翅膀更寬闊的幼鳥，但不可能生出一匹小馬。進化是在上一代的基礎上微調，而不是從零開始自由創造。

另一個關鍵詞是“活生生”。在基因傳承的過程中，每一代生物體都得好好活著，然后才有可能把產生的那些變異基因傳遞下去。所以那些對于生物體來說“性命攸關”的身體結構，相對來說就更難被大刀闊斧地改變，心跳、呼吸、代謝這些基本功能必須得在每一代生物體上都完好地運作。為了讓肺部進化得更完美，就讓心臟先委屈一下，停一停——進化的機制可做不到這一點。

造成的結果就是，盡管今天活躍在世界上的各種生物在某些生理結構上已經變化得跟它們遠古的祖先相距甚遠，但它們身體里那些掌管著呼吸、基礎代謝等基本生理功能的結構，改變得卻往往沒有那么劇烈。

如果我們把進化想象成一個打算改造一輛老爺車的汽車工程師，那么他面臨的難題就是：在改造這輛老爺車時，車每時每刻都有可能被拉到路上跑一會兒，所以他得保證發動機系統、剎車系統這些核心部件隨時正常運轉。于是對這些核心部件，工程師只能慢慢地做些謹小慎微的調整。這哪還像是一個汽車工程師？這分明就是一個修舊車的修理工。所以說，“進化是個修補匠，而不是工程師”。

這個道理套用在大腦的進化歷程上也同樣成立。大腦也不是一輛從零開始設計出來的跑車，它同樣是“進化”這個修補匠在更“古老”的神經系統上一步步修修補補，改造成現在這個樣子的。

這就是為什么大腦是個“新舊混合”的大雜燴，有些部分比較“現代”（甚至是人類獨有的），但有些部分（尤其是那些掌管基礎代謝的神經結構）卻相對“古老”。

那么，“新舊混合”具體是如何混合的？我們來看看大腦結構的細節。

“分層分工”的大腦

人類大腦在結構上有點像一個冰激凌甜筒。在進化歷程中，當大腦增加更高級的功能時，它并不會徹底推倒原有的神經結構，而是在原有的結構基礎上“生長”出較新的結構，就像是在冰激凌甜筒的頂上又加上一個冰激凌球。越底層的冰激凌在進化史上出現得越早，功能也越簡單；越頂層的冰激凌在進化史上出現得越晚，功能也越復雜多樣。

具體來說，從底層到頂層，大腦里大致有這么幾個“冰激凌球”（如圖1-1）。

最底層的那個“冰激凌球”是腦干（brainstem）。腦干是身體控制調節中樞，負責那些不需要意識控制的生命必需功能（心跳、血壓、呼吸節奏、體溫和消化等）。腦干還是一些重要反射活動的協調中樞，比如打噴嚏、咳嗽和嘔吐都由腦干負責。一些調節清醒—睡眠狀態的藥物（比如咖啡因）就是作用于腦干區域的。

第二個“冰激凌球”是小腦（cerebellum）。小腦有調節運動的功能，我們平時愛形容那些運動能力不太好的人“小腦不發達”，就是緣于此。小腦也負責調節一部分知覺。我們給自己撓癢癢時之所以不會覺得癢，正是因為小腦調節知覺的功能在起作用。當大腦指揮手臂給自己撓癢癢時，小腦會識別出這是自身的動作，并抑制它的效果（有些小腦受損的病人由于該機制失靈，給自己撓癢癢時也會覺得癢）。

第三個“冰激凌球”是小腦之上的區域——中腦（midbrain）。中腦里有初級的視覺和聽覺中樞。某些動物最主要的感覺中樞就在中腦，比如青蛙吐舌頭粘住飛蟲的動作，就由中腦指揮。

第四個“冰激凌球”——下丘腦（hypothalamus），負責維持身體內部環境的穩態。我們感到冷的時候，身體會打冷戰，通過肌肉運動產生熱量，這就是下丘腦實現的功能。另外，饑餓、口渴這些感覺也都是在下丘腦被激發的。它可以說是跟“吃喝拉撒”關聯最密切的腦結構。

第五個“冰激凌球”——丘腦（thalamus），是大腦的中繼站，它是以上這些較底層的腦結構與接下來將要介紹的高級腦結構之間的聯絡樞紐。丘腦負責向更高級的腦區傳送下層腦區收集到的感覺信號（比如冷、暖、饑、飽等），以及反過來向下層腦區傳送高級腦區的指令（比如抬胳膊、屈腿等）。

第六個“冰激凌球”是邊緣系統（limbic system）。如果沿著鼻梁這條線把大腦左右切開，很大一部分腦結構會暴露出來，但邊緣系統是個例外。邊緣系統深埋在大腦內部，是所有腦結構中被包裹得最嚴實的區域。邊緣系統里有兩個特別重要的結構——海馬體（hippocampus）與杏仁核。海馬體擔負著一部分記憶存儲的功能，而杏仁核則與情緒密切相關。上節中“得州鐘樓狙擊手”查爾斯·惠特曼腦中的膠質母細胞瘤壓迫到的正是杏仁核。

邊緣系統也是大腦意識和無意識交會的十字路口，在它之下的那幾個“冰激凌球”里，無意識占主導；而在它之上，意識的主導權才開始顯現。

最后，我們來到了大腦的外表層，這里有腦中的第七個“冰激凌球”——大腦皮層（cerebral cortex）。大腦皮層是神經系統在進化史上最晚出現、功能也最高級的部分。我們人類擁有所有動物中最發達的大腦皮層。人類能“稱霸”地球靠的是無與倫比的思考能力，而邏輯推理、制訂計劃、總結經驗、權衡利弊、想象、創造等高級思考能力，都是以大腦皮層為依托而展開的。我們人類這個物種的榮耀，在很大程度上就構建在大腦皮層之上。

人的自我意識，也就是“我如何如何”這樣的主觀體驗，主要也是在大腦皮層上產生的。“你”在哪里？可以說，你就在你的大腦皮層上。

雖然略過了很多重要性相對次要的腦結構，但到這里，我們基本上已經把大腦的“冰激凌甜筒結構”看清楚了。最下面的第一個“冰激凌球”——腦干，跟青蛙、蜥蜴區別不大；中間的第二到五個，跟老鼠沒有本質上的差別（當然，細節差異巨大）；而最上面的這個“冰激凌球”，雖然別家也有賣，但我們人類是“獨家限量超大勺”。

我們也看到，大腦的不同層級分別掌管不同功能，各司其職。意識、決策等最高級別的功能位于大腦皮層；控制呼吸節奏、體溫等低級的功能位于腦干；在它們之間，是參與相對高級的無意識功能的腦區——中腦、下丘腦、小腦。這就是大腦“分層分工”的特點。

但在“分層分工”這個籠統的結論之下，我們還要關注一個重要的細節，那就是：功能越復雜，定位就越“縹緲”。

越靠近下層的“冰激凌球”，腦結構與功能之間的對應關系就越簡單明確。比如，神經科學家能明確告訴我們，“嘔吐”這樣的反應是由腦干里的哪一個具體結構負責的[7]。但越是靠近上層的“冰激凌球”，在腦結構與功能之間建立對應關系就變得越困難。比如說，對過去經歷的一段記憶具體由大腦的哪個區域負責記錄和存儲？這種功能定位就變得非常困難。對于“決策”“創造”這種最高級的大腦功能，明確的定位就更是不可能了。

大腦高級功能的定位之所以困難，大致是因為以下兩種情況：

第一種情況是，隨著時間的流逝，一項功能在大腦中的定位并不是一成不變的：比如，有證據表明，記憶先在海馬體儲存一段時間，但后來會被轉移到大腦皮層中的其他區域[8]。

第二種情況是，像“決策”這樣的復雜心理過程，通常都涉及多種信息的匯集，以至于一個決策任務是跨腦區協作完成的[9]，這樣的高級心理過程也很難定位到某一個具體的腦區里。

這就是為什么大腦越底層的結構在功能定位上就越簡單明了，越上層的結構，定位就越模糊。

啟發與應用：優勢解，而非最優解

在這一節里，我們不僅了解到大腦的基本結構，也觸及了進化論中的一個基礎原理：進化往往會塑造出問題的優勢解，而非最優解。

“進化是個修補匠，而不是工程師”，“進化”對生物體的改造受到諸多現實因素的限制，并不能從零開始設計理想化的完美生物體。進化本質上是“相對優勢”的勝利。那些相對于其他個體而言擁有一點點優勢的個體能產生更多的后代，于是成為物種的主流。

工程師雷厲風行的效率固然引人注目，但我們也不要忽視修補匠的細水長流?！皩で髢瀯萁?，而非最優解”這種解題思路或許也是一種我們可以借鑒的日常處事法則。如果直奔最優解遇到阻礙，那我們可以轉換思路，試試參考進化的模式，把一系列解題方案拋進現實，看看哪些方案擁有“相對優勢”，最后從這些擁有相對優勢的解題方案中逐漸摸索出更好的優勢解。

擴展閱讀

戴維·林登，《進化的大腦：賦予我們愛情、記憶和美夢》，上?？茖W技術出版社，2011年

推薦理由：關于進化的力量如何塑造大腦的科學讀物。