人脑绝非千篇一律

编译 传植

意识的独特性书写在千变万化的环路中。

人脑不同于其他生物的脑，而每个物种的脑都由其千万年来的演化形成，不断适应于不同的生活方式。蜘蛛的脑以织网和捕虫为目标运作，鱼的脑则适应了水生生活，而人的脑则能够对付一生中的人情世故。

我们的心智功能和其他动物的差异何在？我们何以为人？这正是哲学、比较心理学和神经科学不断追问的问题。我们似乎找到了很多答案——意识、良知、创造力、自我感知、对个体经历发生于何时何地的记忆、公正和道德感、解决难题的能力、发明新策略的本领、使用工具的技能等等。博物学家、生态学家和神经科学家们对这些答案提出了质疑，他们看到大象群聚而悼念亡者，黑猩猩教会他者的新技能传播至整个群体，狮子对鬣狗发起复仇，鸟类间心灵相通，动物发明获取不可及食物的新方法（譬如乌鸦通过投石来获取半满水杯中漂浮于水面的食物）。这些人类观察者还看到了猕猴在实验室设置的条件下做出符合经济学规律的决定，其难度甚至等同于现代经济学教科书中复杂的数学均衡，涉及在多种风险和奖赏下做出合理决定的能力。

或许关于我们何以成为人类的争论永远难以完全解决，但普遍得到认可的一点是：语言是人类作为一个种族最先进的特征之一。但语言是否为人所独有呢？一切动物都交流：蚂蚁留下化学踪迹，蜜蜂以舞蹈传递花蜜的距离和方向，甚至细菌间也有信号沟通。我们的近亲黑猩猩也展现出复杂的沟通技巧：一只黑猩猩同接近的另一只眼神接触，接着突然用手做出向一边抛掷的动作，这意味着“走开！”这也是人类会使用的手势。另一些对我们而言相当直观的手势命令还包括“跟着我”“看那边”等。黑猩猩也常用一些手势搭配喊叫声。不同的叫声可能意味着警告、食物踪迹、群体成员、个体身份、性兴趣等等。不可否认，黑猩猩中存在复杂的交流系统。但人类所知的语言涉及句法、语法规则、语义构建和对理论概念的指涉，能够将复杂观念包装进一句相当冗长的句子中，正像是这一句。

如果复杂语言为人类独有，那么人脑又通过何种方式实现它呢？1861年，法国生理学家保罗·布罗卡（Paul Broca）对一位51岁的患者进行了脑部尸检，这位患者被昵称为“谭”（Tan）。在30岁遭遇一次事故后，“谭”成了他唯一能够说出的字，但他能够理解语言并回答问题。举例来说，如果你问他13减去9是多少，他会说“谭、谭、谭、谭”来表示4。布罗卡在谭的左脑皮质额叶外侧的背部发现了一处损伤。布罗卡很快遇到了另一位患者，他只能够说出五个词。完成第二位患者的脑部尸检后，布罗卡写道：“当我发现第二位患者的脑部损伤发生在同第一位几乎同样的位置时，我惊喜到几乎晕厥。”患者能够理解话语却不能够说出语句的情况，通常与这部分结构的损伤相关，如今这部分解剖结构被称为布罗卡区。10年后，另一位生理学家，在奥地利工作的卡尔·韦尼克（Carl Wernicke）发现了另一个脑区域，和布罗卡区在很多方面表现为互补的关系，该结构现在被称作韦尼克区。当这一区域受到损伤，患者能够说出语句，却不能理解言语或书写。当韦尼克区损伤的患者说话时，会选择错误的单词，句子因而没有意义。譬如说，如果询问患者是否吃了早餐，他可能会回答：“老橡树下的鞋带，在阳光中歌唱，总是很嘈杂，你知道吗？”同时认定这一问答是成立的。

解剖课堂：复杂语言是人类独有的特征之一，人脑是其基础。布罗卡区负责进行言说的运动，韦尼克区则负责理解言语，人类这两个结构在脑中的占比大于非人灵长类动物

当我们发现人脑中这些皮质区域涉及语言的产生和理解，就可以研究其他的灵长类动物是否也有相似的脑区。答案是肯定的。我们在猴子的脑皮质中鉴定到了等同于布罗卡区和韦尼克区的结构，包括它包含的神经元种类、与其他脑区的连接模式，以及进行沟通交流的功能。举例来说，刺激猕猴的布罗卡区的相应区域会产生嘴和面部的活动，这种活动同言语行为相似。猴的手势交流沟通和布罗卡区的活动相关，而听到种群特异的叫声则能够同时激活猴的布罗卡区和韦尼克区，正如同是语言对人类产生的作用。因此，非人灵长类的这些区域以及其连接方式或将为语言的发生奠定基础。人类的这些区域则得到了极大的拓展，尤其是左半脑。人类的平均脑容量是黑猩猩脑的3.6倍，而人布罗卡区则接近黑猩猩的7倍。

由于人脑的语言区域在演化中不断拓展并特化，我们可以推测新生儿已经拥有了语言的天性。试验证明新生儿（出生3天之内）对播放的言语录音相对于非人的哨声有更多反应。他们也会对母语（在子宫中听到的那种语言）有更好的反应（相比外语），同样会对正常播放更有反应（相对于倒放的言语录音）——看起来他们已经对语言有了一定程度的“认知”。脑电图和功能核磁共振成像（MRI）研究则展现，当婴儿听到语言时，负责语言编码和解码的左侧大脑皮质会点亮。令人吃惊的是，最近一项研究甚至证明左侧颞叶的视觉字形区域（负责识别字母和书写的词语）在出生时便同其他的语言中枢形成了连接。尽管口头和书写语言可能会在出生几年后才被理解或运用，相关脑区却已经在儿童能够说话前形成了连接，为解码和产生语言行为做好了铺垫。

斑胸草雀在生长发育中有一个学习歌唱的关键时期，那么人类是否也有学习语言的关键时间呢？常用来说明这一问题的例子是美国“野孩子”吉妮（Genie），出生于1957年的吉妮在20个月时被她厌恶孩子、无法忍受哭闹声的父亲囚禁在了房间中，他白天把吉妮绑在便器上，晚上绑在床铺上。吉妮无法和任何人交流，如果发出声音，还会被父亲殴打或是禁食。吉妮的父亲也不会和她说话，而是像一条恶犬似地冲她嚷嚷。13岁那年，吉妮被警察解救出来并送入医院进行治疗。许多语言学家陪伴她成长到了18岁，这也是吉妮的案例被非常详细记录的原因。吉妮非常熟练于手势沟通，但语言技能的进步却很小。

吉妮的案例说明了人同雀鸟是相似的，通过生命早期的语言听说才能形成恰当的神经结构，用于流利地解码和产生语言。若非如此，脑的主要语言中枢便会萎缩，这也是吉妮的脑影像学检查所证实的。吉妮是一个极度被剥夺、虐待，并且营养不良的极端儿童案例，因此并不足以得到可靠的结论。但无论如何，人类确实存在一个获得语言能力的关键时期，毕竟几乎所有成人相对于儿童学习第二门语言会更加困难，而越年幼的儿童越能够轻松地掌握第二门语言，流利而纯正地发音。

差异

人脑具有其他动物没有的解剖学特征，但人脑与人脑之间差异也很大。对人大脑皮质进行解剖学结构测定会发现，人脑在形状、尺寸和不同皮质区域的厚度上差异都更大。人脑与人脑之间的尺寸差异甚至能达到两倍，脑区尺寸的差异也能达到这个程度。脑部解剖差异的最小值往往出现在同卵双生的双胞胎中，但MRI研究发现，对于刚出生的同卵双生子，皮质折叠的模式能够100%精确地区分出二者，如同指纹。

想象一张大披萨作为未折叠的大脑皮质，如何把它揉起来塞进人的颅骨中去呢？大脑皮质在生长中不断调整，把自己折叠起来适应颅骨的体积。于是几乎每个人的脑中都产生了足以辨识的脑回和脑沟（因折叠而产生的褶皱），这些结构在人类中的一致性相当之高，甚至能够对其中一些进行命名。譬如中央沟，它位于初级运动和初级躯体感觉皮质的分界线附近，将额叶和顶叶分隔开。但揉披萨的工作其实并不死板，因此脑沟和脑回在深度、长度和位置上存在差异，也存在许多其他的小沟回在人群中并没有足以被命名的一致性。

值得注意的是，人脑中一致性最高的脑沟回部分（譬如中央沟）也最接近那些其他灵长类动物在尺寸和形状上相似的大脑皮质结构，因此可以推测这些结构是演化上最为古老的脑皮质部分。作为对比的是沟回中变异程度较大的部分，它们多位于皮质高级功能区域（譬如那些人脑中拓展和发育最快的区域）。脑皮质变异程度最大的就是最新的部分，也同更高级的功能相关，可能的原因是这些区域相对于古老的初级感觉和运动区域相比，其演化历史更短。

体验和剥夺

不同人的相同脑区可能看似相同，却在功能上有彻底的差异。举例来说，先天失明者的视觉皮质在用手指阅读盲文时会变得活跃。而这一现象并不会在视力正常者中出现。盲人的视觉皮质在听到声音和言语时也会变得活跃，而在视力正常者很少会被听觉或躯体感觉信号所激活。

对盲童的脑部研究发现，他们的视觉皮质在4岁时便会对语言有很好的反应。一种可能性是视觉皮质在出生时便能够对声音和触摸做出反应，但在正常视力的儿童出生后的几年内，活跃的视觉输入信号限制或抑制了非视觉信号，而这一过程并不会在盲童中发生。

先天失明者的视觉皮质所发生的变化，与成年后失明者发生的则完全相反。后者在他们的“视觉”皮质中并不能够对口头语言做出反应，即使在失明数十年后也不会有这种能力。而对于那些婴儿期失明，但之后恢复视力者，其视力仍然无法达到成年后失明再恢复者的程度，这说明在生命早期存在一个敏感的时期，此时先天失明者到的视觉皮质被特化用于其他功能，因此不能很好地处理和传递有效的视觉信息。我们可以从这些事实推测，视觉皮质并非单独用于“视觉”，它能够处理有效输入的其他类型信息。事实上，这一假说可以推广到皮质的其他区域，我们可以合理地认为皮质的各个区域是不同信号的加工区，而不是功能被固定或是基于模态的不同区域。

人脑最为独特之处则是大脑皮质能够在尺寸和厚度上进行拓展，这形成了人脑至少是解剖学上最显著的神经结构。另一特征则是皮质偏侧优势、折叠模式、脑区尺寸和皮质不同区域的灰质厚度存在突出的群体间差异。遗传因素能够造成脑中的这些差异，并进一步同人格、认知功能以及对各种神经和精神病学综合征的易感性相关联。另一些因素，包括宫内环境、随机影响、早期营养状况和童年经历，都同脑的成型息息相关。

而在童年期后，脑会继续通过修饰突触进行改变和升级。人脑的演化史由基因组书写，但独一无二的意识却出现在独特而千变万化的突触环路中。或许决定我们何以成为人类的，也让我们成为独特的人。每个人的躯体和大脑在出生时便截然不同，而这些差异在出生后随着成长不断放大，环境不断塑造着躯体和大脑，同我们在世界上的个体经验相关联。我们作为人类能够控制提供这些体验的环境，因此我能够告诉你一个令人清醒、也许令人欣慰的论断：我们有锻造这些结构、功能和器官健康的能力，而这些构成了我们作为人类的个体特征。

资料来源 Nautilus