明明白白你的腦（上）

古埃及人不認為人腦有什么用處，所以在領袖死后，他們就把腦子挖出來，再用布包好了下葬，他們相信意識存在于心臟。

如今，新的科技可以把人的思想、感情和行為的根源，以視覺的方式呈現出來。讓我們一起來參加一個腦部手術，一起深入探究我們的心智，看看人類的腦殼之中，到底是怎樣的神秘世界。

手術中要保持清醒

科麗娜·阿拉米略躺在加州大學洛杉磯分校（ＵＣＬＡ）醫學中心的手術室里。她向右側臥，臉下塞了個枕頭，還有一具鋼架以螺絲鎖進她的額頭，確保她的頭部完全平穩。

在藍色無菌紙棚的另一面，兩位外科醫生正忙著對付科麗娜的腦中一個如小碟子大的部位。她的大腦泛著珍珠般的光澤，而且隨著心跳的節奏輕輕博動。在外科醫生急切檢查的這塊區域，表面分布著細絲狀的動脈。這里是大腦左額葉的一部分，對口語的產生至關重要。在旁邊，一個腫瘤仿佛逼臨的暴風，透著威脅。

外科醫生必須切除這個腫瘤，但又不能將科麗娜的說話能力也一并除去。因此，他們得讓科麗娜在手術剛開始的時候保持神智清醒，并能做出反應。他們先將她麻醉，以便切除她的一塊頭皮和顱骨，然后把位于下方的一層保護膜往后折。現在，他們可以觸摸她的腦，因為腦沒有痛覺感受器。

“醒醒，親愛的。”另一位醫生說，“一切都很順利，你能跟我說幾句話嗎？”科麗娜掙扎著想擺脫麻醉帶來的暈眩，動了動嘴唇。

“嗨。”她輕聲說。

神秘的“布羅卡區”

從科麗娜顱骨上的開口，我們可以嘗試理解大腦自身形體的過程。與她腫瘤毗鄰的那塊大腦額葉被稱作“布羅卡區”，是以１９世紀法國解剖學家保羅·布羅卡命名的。布羅卡和一些同期的科學家最早提出確切的證據，說明特定的認知與功能，是由人腦的特定區域所掌管的。例如，一個后腦勺有個小口徑槍傷的傷兵，可能因視覺皮質受損而出現視野缺失；一個中風患者可能看得到鼻子、眼睛和嘴巴，卻無法將這些器官拼湊成一張臉。

２０世紀５０年代，美國神經外科醫生汪爾德·潘菲爾德研究了數百名癲癇病患。他在病人清醒的狀態下進行手術，用電極直接刺激他們的腦部，發現身體的每個部分都與大腦另一側一條帶狀的皮質區域有明顯的對應關系。例如，對大腦左側運動皮質的某一點施予輕微電擊，他的右腳會有所反應；刺激鄰近的另一點則會令他的右大腿出現類似反應；對皮質表面其他區域施予刺激，則可能會喚起某種味覺、某段兒時記憶，或是一段遺忘已久的旋律。

現在，ＵＣＬＡ手術室里的這兩位外科醫生，正準備將潘菲爾德的技術運用在科麗娜大腦的“布羅卡區”。他們已經大致找到需要動手術的區域，但是在切除腫瘤之前，還必須先更清楚地找出控制科麗娜特定語言能力的確切位置。

為語言神經區域做記號

科麗娜會說兩種語言，而且從小就學會了這兩種語言，所以醫生們需要比平時更加小心，因為控制她英語和西班牙語能力的神經區域可能彼此緊鄰，甚至會有一部分相互重迭。

神經心理學家蘇珊·布克海默，邊跟科麗娜在手術紙棚下交談，邊從一疊圖片里拿出一張給科麗娜看。與此同時，外科主治醫生廖敏妃使用電極對科麗娜的大腦施予輕微刺激，受到電擊的部分會暫時喪失功能。

“這是什么，親愛的？”布克海默用英語問。科麗娜仍然有些暈眩，她盯著那張圖片看。

“薩克斯風。”她也用英語輕輕地回答。

“很好。”布克海默說著，又抽出了一張圖片。看來電擊的這一點和語言功能并沒有關系，廖醫生將電極稍微向旁邊移動了一點兒。

“那這是什么？”（西班牙語）

“房子。”（西班牙語）

“這個呢？”（西班牙語）

科麗娜遲疑了一下：“是自行車嗎？”那不是自行車，而是一對鹿角。當科麗娜判斷錯誤，或是必須很費力地說出圖片上非常簡單的物品時，醫生們就知道碰觸到了重要區域。然后他們會用一小片無菌紙在這個區域做上標記。

大腦也有地圖集

以上這些都是標準程序。接下來，為科麗娜腦部功能區定位的方式進入了一個新紀元。此刻有十幾個人在手術室里忙碌著，他們要在手術過程中操作一種“內部信號光學成像儀”（ＯＩＳ）。

一架安置在吊桿上的特殊相機移到科麗娜大腦額葉的上方。科麗娜一面繼續回答圖片上物體的名稱，或其他一些簡單的問題（如草是什么顏色？什么動物會汪汪叫？），相機一面記錄下大腦表面所反射的光學信號的細微變化。這些改變表示血液流量增加，進而顯示該處腦組織正在進行認知活動。

科麗娜回答“綠色”或“狗”的時候，她的腦神經工作狀態隨即被相機捕捉下來，傳送到手術室角落里的一臺屏幕上，影像會再上傳到樓上神經影像實驗室的一臺超級電腦里。通過各種成像技術，這個實驗室已經儲存了５萬筆掃描資料。

“就像人的臉孔一樣，每個人的腦都是獨一無二的。”加州大學洛杉磯分校的大腦地圖集里面的絕大多數圖像，都是利用一種稱為“功能性磁振造影”（ｆＭＲＩ）的突破性新技術獲取而來。盡管精確性與ＯＩＳ相差甚遠，不過ｆＭＲＩ是完全非侵入性的，其應用對象不限于像科麗娜那樣的手術病人。只要愿意在ｆＭＲＩ機器的管狀艙中忍耐幾分鐘，任何人都可以接受檢查。

目前，這種技術已經被用于抑郁癥、閱讀障礙、精神分裂癥，以及許多其他神經疾病的研究之中。同樣重要的是，這項技術還被用來測試數十萬個受試者的大腦，他們在檢驗中要完成的任務可能是動一下手指，也可能是回憶某個人的臉孔，甚至是面對道德難題、體驗性高潮，或比較百事可樂和可口可樂的味道等。

當科麗娜只是個胎兒

這些新的科學技術能否告訴我們，科麗娜２８歲的大腦是如何產生她２８歲的心智？就腦的發育來說，科麗娜出生之前在母親子宮里的那９個月是神經發展的重頭戲。

母親受孕４周后，那個將成為科麗娜的胚胎，每分鐘會制造出５０萬個神經元。接下來的幾周里，這些細胞會遷移到腦部。在她母親懷胎的頭６個月里，神經元開始伸出突起，互相接觸，以每秒２００萬個的速度建立“突觸”（神經元的接點）。出生前３個月，科麗娜擁有的腦細胞是一生當中最多的，遠遠超過了一個生活在子宮內、用不著太多認知功能的胎兒所需的數量，甚至她成年后也不需要這么多。

然而，到了出生前的幾周，形勢發生逆轉。神經元群體之間開始互相競爭，不斷招募其他神經元加入自己的群體，構成具有特殊功能的神經回路。那些未能連成好群體的神經元就會死亡。這個減量的過程被科學家稱作“神經達爾文主義”。

存活下來的神經回路已經開始適應未來的外在世界。初生之時，科麗娜就已偏好母親聲音超過陌生人的聲音；她也偏好在子宮里也許就已經聽到的童謠節奏；甚至可能更易于接受母親做的墨西哥菜肴，因為在羊水中她就已經大量品嘗了。視覺是最后發育完全的器官，但出生后僅兩天，她顯然就已能辨認出母親的臉。

嬰兒的“忘我”學習

在接下來１８個月里，科麗娜就像臺學習機器，她的腦不需要任何獎勵等動機，對感官所接受到的一切照單全收。

科麗娜開始體驗這個新世界。這個時候，她反復接受到刺激的神經回路會發展成更強的突觸連結，而沒受到刺激的則會萎縮。例如，剛出生時，她能聽見地球上所有語言的每一個聲音，但由于充斥她耳邊的先是西班牙語、后來加上英語，她大腦的語言區之后就僅僅對這兩種語言的聲音更加敏感，而對其他語言的聲音喪失了反應。

如果科麗娜的大腦里有個“自我”意識的萌芽之處，那應該就在前額葉皮質了，這個區域從她的額頭后面一直延伸到兩耳附近。兩歲左右，這里的神經回路開始發育，但在前額葉皮質開始運作之前，如果科麗娜從鏡中看到臉上有臟東西，她只會去擦鏡中人的臉，因為她不了解那是自己，不會去擦自己的臉。（待續）