明明白白你的脑（上）

詹姆斯·施里夫

古埃及人不认为人脑有什么用处，所以在领袖死后，他们就把脑子挖出来，再用布包好了下葬，他们相信意识存在于心脏。

如今，新的科技可以把人的思想、感情和行为的根源，以视觉的方式呈现出来。让我们一起来参加一个脑部手术，一起深入探究我们的心智，看看人类的脑壳之中，到底是怎样的神秘世界。

手术中要保持清醒

科丽娜·阿拉米略躺在加州大学洛杉矶分校（ＵＣＬＡ）医学中心的手术室里。她向右侧卧，脸下塞了个枕头，还有一具钢架以螺丝锁进她的额头，确保她的头部完全平稳。

在蓝色无菌纸棚的另一面，两位外科医生正忙着对付科丽娜的脑中一个如小碟子大的部位。她的大脑泛着珍珠般的光泽，而且随着心跳的节奏轻轻博动。在外科医生急切检查的这块区域，表面分布着细丝状的动脉。这里是大脑左额叶的一部分，对口语的产生至关重要。在旁边，一个肿瘤仿佛逼临的暴风，透着威胁。

外科医生必须切除这个肿瘤，但又不能将科丽娜的说话能力也一并除去。因此，他们得让科丽娜在手术刚开始的时候保持神智清醒，并能做出反应。他们先将她麻醉，以便切除她的一块头皮和颅骨，然后把位于下方的一层保护膜往后折。现在，他们可以触摸她的脑，因为脑没有痛觉感受器。

“醒醒，亲爱的。”另一位医生说，“一切都很顺利，你能跟我说几句话吗？”科丽娜挣扎着想摆脱麻醉带来的晕眩，动了动嘴唇。

“嗨。”她轻声说。

神秘的“布罗卡区”

从科丽娜颅骨上的开口，我们可以尝试理解大脑自身形体的过程。与她肿瘤毗邻的那块大脑额叶被称作“布罗卡区”，是以１９世纪法国解剖学家保罗·布罗卡命名的。布罗卡和一些同期的科学家最早提出确切的证据，说明特定的认知与功能，是由人脑的特定区域所掌管的。例如，一个后脑勺有个小口径枪伤的伤兵，可能因视觉皮质受损而出现视野缺失；一个中风患者可能看得到鼻子、眼睛和嘴巴，却无法将这些器官拼凑成一张脸。

２０世纪５０年代，美国神经外科医生汪尔德·潘菲尔德研究了数百名癫痫病患。他在病人清醒的状态下进行手术，用电极直接刺激他们的脑部，发现身体的每个部分都与大脑另一侧一条带状的皮质区域有明显的对应关系。例如，对大脑左侧运动皮质的某一点施予轻微电击，他的右脚会有所反应；刺激邻近的另一点则会令他的右大腿出现类似反应；对皮质表面其他区域施予刺激，则可能会唤起某种味觉、某段儿时记忆，或是一段遗忘已久的旋律。

现在，ＵＣＬＡ手术室里的这两位外科医生，正准备将潘菲尔德的技术运用在科丽娜大脑的“布罗卡区”。他们已经大致找到需要动手术的区域，但是在切除肿瘤之前，还必须先更清楚地找出控制科丽娜特定语言能力的确切位置。

为语言神经区域做记号

科丽娜会说两种语言，而且从小就学会了这两种语言，所以医生们需要比平时更加小心，因为控制她英语和西班牙语能力的神经区域可能彼此紧邻，甚至会有一部分相互重迭。

神经心理学家苏珊·布克海默，边跟科丽娜在手术纸棚下交谈，边从一叠图片里拿出一张给科丽娜看。与此同时，外科主治医生廖敏妃使用电极对科丽娜的大脑施予轻微刺激，受到电击的部分会暂时丧失功能。

“这是什么，亲爱的？”布克海默用英语问。科丽娜仍然有些晕眩，她盯着那张图片看。

“萨克斯风。”她也用英语轻轻地回答。

“很好。”布克海默说着，又抽出了一张图片。看来电击的这一点和语言功能并没有关系，廖医生将电极稍微向旁边移动了一点儿。

“那这是什么？”（西班牙语）

“房子。”（西班牙语）

“这个呢？”（西班牙语）

科丽娜迟疑了一下：“是自行车吗？”那不是自行车，而是一对鹿角。当科丽娜判断错误，或是必须很费力地说出图片上非常简单的物品时，医生们就知道碰触到了重要区域。然后他们会用一小片无菌纸在这个区域做上标记。

大脑也有地图集

以上这些都是标准程序。接下来，为科丽娜脑部功能区定位的方式进入了一个新纪元。此刻有十几个人在手术室里忙碌着，他们要在手术过程中操作一种“内部信号光学成像仪”（ＯＩＳ）。

一架安置在吊杆上的特殊相机移到科丽娜大脑额叶的上方。科丽娜一面继续回答图片上物体的名称，或其他一些简单的问题（如草是什么颜色？什么动物会汪汪叫？），相机一面记录下大脑表面所反射的光学信号的细微变化。这些改变表示血液流量增加，进而显示该处脑组织正在进行认知活动。

科丽娜回答“绿色”或“狗”的时候，她的脑神经工作状态随即被相机捕捉下来，传送到手术室角落里的一台屏幕上，影像会再上传到楼上神经影像实验室的一台超级电脑里。通过各种成像技术，这个实验室已经储存了５万笔扫描资料。

“就像人的脸孔一样，每个人的脑都是独一无二的。”加州大学洛杉矶分校的大脑地图集里面的绝大多数图像，都是利用一种称为“功能性磁振造影”（ｆＭＲＩ）的突破性新技术获取而来。尽管精确性与ＯＩＳ相差甚远，不过ｆＭＲＩ是完全非侵入性的，其应用对象不限于像科丽娜那样的手术病人。只要愿意在ｆＭＲＩ机器的管状舱中忍耐几分钟，任何人都可以接受检查。

目前，这种技术已经被用于抑郁症、阅读障碍、精神分裂症，以及许多其他神经疾病的研究之中。同样重要的是，这项技术还被用来测试数十万个受试者的大脑，他们在检验中要完成的任务可能是动一下手指，也可能是回忆某个人的脸孔，甚至是面对道德难题、体验性高潮，或比较百事可乐和可口可乐的味道等。

当科丽娜只是个胎儿

这些新的科学技术能否告诉我们，科丽娜２８岁的大脑是如何产生她２８岁的心智？就脑的发育来说，科丽娜出生之前在母亲子宫里的那９个月是神经发展的重头戏。

母亲受孕４周后，那个将成为科丽娜的胚胎，每分钟会制造出５０万个神经元。接下来的几周里，这些细胞会迁移到脑部。在她母亲怀胎的头６个月里，神经元开始伸出突起，互相接触，以每秒２００万个的速度建立“突触”（神经元的接点）。出生前３个月，科丽娜拥有的脑细胞是一生当中最多的，远远超过了一个生活在子宫内、用不着太多认知功能的胎儿所需的数量，甚至她成年后也不需要这么多。

然而，到了出生前的几周，形势发生逆转。神经元群体之间开始互相竞争，不断招募其他神经元加入自己的群体，构成具有特殊功能的神经回路。那些未能连成好群体的神经元就会死亡。这个减量的过程被科学家称作“神经达尔文主义”。

存活下来的神经回路已经开始适应未来的外在世界。初生之时，科丽娜就已偏好母亲声音超过陌生人的声音；她也偏好在子宫里也许就已经听到的童谣节奏；甚至可能更易于接受母亲做的墨西哥菜肴，因为在羊水中她就已经大量品尝了。视觉是最后发育完全的器官，但出生后仅两天，她显然就已能辨认出母亲的脸。

婴儿的“忘我”学习

在接下来１８个月里，科丽娜就像台学习机器，她的脑不需要任何奖励等动机，对感官所接受到的一切照单全收。

科丽娜开始体验这个新世界。这个时候，她反复接受到刺激的神经回路会发展成更强的突触连结，而没受到刺激的则会萎缩。例如，刚出生时，她能听见地球上所有语言的每一个声音，但由于充斥她耳边的先是西班牙语、后来加上英语，她大脑的语言区之后就仅仅对这两种语言的声音更加敏感，而对其他语言的声音丧失了反应。

如果科丽娜的大脑里有个“自我”意识的萌芽之处，那应该就在前额叶皮质了，这个区域从她的额头后面一直延伸到两耳附近。两岁左右，这里的神经回路开始发育，但在前额叶皮质开始运作之前，如果科丽娜从镜中看到脸上有脏东西，她只会去擦镜中人的脸，因为她不了解那是自己，不会去擦自己的脸。（待续）