當暴力發生時，大腦里究竟發生了什么

攻擊行為通常具有很大風險，而且由特定的神經回路負責。科學家已經開展了大量動物和人類試驗，試圖揭開我們產生暴力行為的原因，以及大腦里究竟發生了什么。

R.菲爾茲（R. Douglas Fields）

2017年，在拉斯維加斯曼德勒海灣酒店32樓上，一名槍手用步槍向在場群眾射出了1000發子彈，這一事件造成58人死亡，869人受傷。這名槍手在犯罪現場自殺，隨后他的大腦被運往斯坦福大學。科學家試圖分析這顆大腦，從神經科學的角度解釋這起惡性事件。

科學家能從這名罪犯的大腦中發現什么嗎？事實上，確實有很多內容將被科學家發現。雖然目前還沒有針對殺人行為的遺傳學測試，但研究有這類行為的人的大腦，可以讓我們深入地了解大腦是如何控制暴力行為的。

在自然界中，生理上的暴力行為（甚至包括致命行為）屬于適者生存法則的核心策略，所有的動物都會演化出特定的神經回路來執行和控制攻擊性行為。實際上，現在我們已經在技術上有能力找到控制憤怒和攻擊行為的神經回路。

由于倫理問題，大部分與暴力行為相關的神經科學研究都是在動物中展開的。將動物研究中的術語應用到人類行為的時候必須很謹慎，盡管人類和其他脊椎動物中的暴力行為存在明顯相似的地方。

攻擊行為的神經回路

發起暴力行為一般是很危險的，不過在我們執行暴力動作之前，廣泛分布在大腦的各個區域的相關神經回路就已經被激活了。為了更好地從大腦結構上理解攻擊行為，我們可以進行一個類比，比如大腦和蘑菇是非常相似的。在蘑菇表面有一層很薄的膜，這其實就相當于大腦皮層。雖然大腦皮層幾乎只有三毫米厚，但它卻是高級認知功能的核心區域。當然，大腦皮層也在動物攻擊行為中具有關鍵作用。

杏仁核，是在大腦皮層下方的一個神經結構，它能迅速處理感覺信息，尤其是與潛在威脅相關的輸入信息。這一區域相當于蘑菇柄的頂端，杏仁核連接并處理著大腦皮層和下丘腦之間的信息。

下丘腦，位于丘腦溝以下，形成第三腦室下部的側壁和底部。它是神經中樞，邊緣系統、網狀結構的重要聯系點，垂體內分泌系統的激發處。位置在相當于蘑菇柄頂端的位置，該區域負責控制無意識的身體功能，比如呼吸、睡眠、注意力等過程，并釋放激素到腦垂體。下丘腦也是感受情緒并發起攻擊行為的區域。

腦干，類似于蘑菇柄，是大腦連接脊髓的區域，負責在兩者之間傳遞信息。此外，我們還要知道人類大腦對稱地分成了左右兩個半球。以杏仁核為例，大腦的左右半球各存在一個杏仁核。

正因為大腦存在多個控制攻擊行為的腦區，大腦可以根據情況采取迅速或者緩慢的方式應對危險。緩慢應對需要的思考時間比較多，同時處理過程也相對復雜，前額葉皮層在這種方式中具有重要作用。巴西圣保羅大學的神經科學家西蒙娜·莫塔（Simone Motta）和同事在2013年的一項研究發現，我們熟悉的“熊媽媽”反應（對幼崽的強烈保護行為），也存在于其他動物中。

科學家發現，在雌性大鼠和幼崽的領地被雄性大鼠入侵時，雌鼠會發起攻擊行為。研究人員用顯微鏡觀察了雌性大鼠的下丘腦，他們在下丘腦的攻擊腦區發現了一種名為Fos的蛋白。在顯微鏡下，由于染色效果，這個區域感覺就像被倒進了黑色墨水一般。而這一區域出現大量Fos蛋白，意味著雌鼠在攻擊闖入的雄鼠時，該區域的神經元會產生強烈的放電活動。而其他研究組則利用光纖內窺鏡對下丘腦攻擊腦區進行研究。在基因改造過的小鼠中，神經元放電時會同時發光，利用光纖內窺鏡就可以通過光線來追蹤和研究特定的神經區域。

當莫塔的團隊去除了下丘腦攻擊區域中被稱為腹側前乳頭體的結構后，他們發現雌性大鼠在察覺到雄鼠入侵時，會減少防御性的攻擊行為。但破壞這群細胞卻沒有影響雌性大鼠對貓或者其他危險的反應。赫斯在一個世紀前是用電刺激的方法來尋找下丘腦攻擊區域中的神經回路，現在看來赫斯的方法已經不夠精準，而上述新方法將為研究攻擊行為的科學家提供更多細節。

當攻擊區域被雄性入侵者激活的時候，雌鼠感受到的攻擊者信息會被下丘腦接收、處理以及傳遞。這些感覺信息會通過不同的神經通路傳輸：視覺信息通過視神經傳遞，嗅覺信息通過嗅神經傳遞。當這些信息進入大腦皮層后，皮層會分析信息的具體特征，每種感覺信息會相應地傳遞到負責特定功能的腦區。比如位于大腦后方的視覺皮層，能夠提取出物體及其周邊視野的形狀、顏色、運動特征，然后將這些信息傳遞到其他整合感知和意識的腦區，這樣我們就能辨別出臉龐之類的物體。

這種復雜的信息傳遞方式，就像生產手機的流水線一樣，讓大腦皮層上的不同區域按順序參與進來，不過完成這一系列過程需要一定的時間。當面對緊急情況時，比如有人揮舞著拳頭朝你的下巴打去，這時如果大腦還是先處理視覺輸入信息，再感知到這種行為，那么所需的時間就太長了，以至于你可能會被拳頭打倒。為了應對突發狀況，杏仁核還有一條更快速的神經回路，可以在接收到感知信息后迅速地傳遞到感知危險的神經回路中。這些感覺信息會在到達大腦皮層前到達杏仁核，因此當我們視野中感受到突然出現的籃球時，我們會馬上躲開，然后才疑惑剛剛飛過去的是什么。這些突然闖入我們私人空間的物體總是會被當作威脅，即使我們不知道到底是什么東西威脅到了我們。和檢查安全的檢測器一樣，杏仁核能夠檢測到一個不應該出現的物體，然后立即觸發一種應對威脅的攻擊反應。

人類很依賴視覺信息來作出反應，但是很多動物卻更加重視嗅覺信息。在莫塔的實驗中，雌性大鼠很有可能是通過氣味，感知到了雄性大鼠的入侵和威脅，然后這些信息然后會傳遞到下丘腦攻擊區域。科學家的研究結果顯示，出現入侵者時，杏仁核的兩個區域的Fos蛋白表達量會增加。這些區域位于杏仁核內側，也會接收嗅覺神經的信息。同時，下丘腦的前乳頭體存在一些神經元，會專門對異性的氣味產生反應。在杏仁核的另一個區域，即后側杏仁核，神經元存在一種鹽皮質激素受體，可以將身體所受的應激感受轉化為攻擊行為。在研究雄性大鼠時，科學家將鹽皮質激素受體敲除后，雄鼠會變得溫順。這一結果在一定程度上可以解釋，為什么壓力等因素更容易讓動物產生攻擊行為。

人類暴力的根源

上面這些研究都是為了弄清楚，激活或者抑制特定腦區能否讓動物產生特定行為。然而，動物實驗可能難以反映人類攻擊行為中的真實情況。使用電極刺激大鼠大腦，有可能是因為讓動物產生了痛覺才導致暴力行為的，因此很難說一定是由于激活了特定腦區才讓它們發起攻擊。

在一些在人體試驗中，科學家發現杏仁核會控制強烈的暴力情緒。在上世紀六十年代，西班牙神經科學家若澤·德爾加多（José M. Delgado）將一個電極埋置在一名女性的右側杏仁核區域。這名女性本來安靜地彈著吉他，但受到電刺激后，她立馬停止了演奏，憤怒地將這些樂器扔掉，然后開始拍打周圍的墻壁。其實，每當動物因強烈情緒而發起暴力行為時，是需要克服很多阻力的。每當個體決定發起攻擊時，就很可能會遭到對方的回擊，這可能會導致攻擊者嚴重受傷或者死亡。而當個體遇到危險逃跑時，則會產生嚴重的羞愧感。

當然，在大鼠和人類中，控制憤怒情緒和暴力行為的可能不只是杏仁核。有研究發現，大腦隔區的部分區域（皮層下邊緣系統的一部分）在雌鼠保護幼崽并趕走入侵者時會被激活。大腦隔區控制著強烈的情緒反應，比如爆發性的憤怒，而且也會在性行為和其他獎賞活動中更加活躍。上世紀50年代，詹姆斯·奧爾茲(James Olds)和彼特·米爾納（Peter Milner）發現，把電極埋置在大鼠大腦隔區時，大鼠會不斷地按壓控制電流的開關來刺激隔區，最多可達一小時5000次，直到大鼠精疲力竭為止。如果刺激人類的隔區會發生什么呢？當德爾加多刺激女性受試者的隔區時，她們會感受到性欲高漲，甚至達到性高潮。其中有一名受試者開始變得輕浮，甚至說愿意嫁給執行這項測試的醫生。

在1972年發表的一項研究中（從現在的角度來看，這項研究違反了倫理道德），杜蘭大學的精神病學家羅伯特G·希斯（Robert G. Heath）試圖去“治愈”一名男同性戀。他在這名男性的大腦隔區埋置了電極，然后讓他在看異性色情電影或者和女性發生性關系時，施加電流，引起愉悅感。希斯報告說，受試者可以產生性快感，然而該受試者的性傾向卻沒有改變。

在動物研究中，科學家發現終紋床核（BNST）的神經元會在母性攻擊中激活，并且還會表達去甲腎上腺素（一種和壓力反應相關的化學物質）的受體。這一腦區連接了下丘腦，控制著自主神經反應和某些激素的釋放，比如催產素和多巴胺，這些激素可以調節壓力和情緒。同時，終紋床核也會接收來自大腦皮層的信息。

與攻擊行為有關的神經回路可以來自高級或者低級腦區。比如，前額葉皮層能夠通過抑制或者刺激邊緣系統，來壓制沖動或者引起由高級認知處理區域控制的攻擊行為。這種前額葉皮層引起的“自上而下”的控制和“自下而上”的反應（對環境刺激迅速作出反射性的反應）是不一樣的，比如察覺到突然飛過來的籃球就不具備任何高級的意識思考。無論是實驗動物還是人類，如果前額葉到邊緣系統的連接被削弱的話，那就可能很難控制住沖動行為。

大腦的獎賞中心包括了紋狀體和伏隔核，這些區域也是多巴胺作用的地方，這些結構共同組成了控制攻擊行為的另一部分神經回路。許多容易讓人成癮的藥物，比如甲基苯丙胺（俗稱“冰毒”）和可卡因能夠讓大腦釋放多巴胺，激活這些獎賞中心的神經回路。當一只雄性大鼠成功地把一只闖入者打敗后，它還會不斷地進行挑釁并嘗試繼續與其戰斗。但如果用藥物阻斷這條信號通路，雄性大鼠就會停止發起攻擊。

我們會從很多攻擊行為中獲得這種獎賞，比如上級控制行為、欺凌行為，甚至殘忍的暴力犯罪行為。在現代社會中，我們的食物都會通過市場提供，因此會失去從殺戮行為中獲得的快感，但是我們能通過如捕獵和釣魚等娛樂活動彌補缺失的獎賞感受。

暴力的性別偏差

預測攻擊行為的最重要單一因素就是性別。根據2018年美國聯邦監獄管理局的數據，93%的罪犯都是男性。在動物界中，攻擊行為和性別存在顯著聯系，說明暴力和性別的聯系背后有很強的生物學基礎。性激素對控制攻擊行為的神經回路的影響非常大。無論是哺乳動物還是靈長類動物，只要是社會型動物，雄性都會迫于自然選擇的壓力提升發起攻擊行為的概率，以此來獲得交配權，提升社交等級，掠奪更多食物，保護領地。

加州理工學院的神經科學家戴維·安德森（David Anderson）和同事研究了性行為和攻擊行為之間的聯系。他們發現，同一條神經回路可以在愛和恨兩種對立的極端行為中都起作用。從生理學的角度看，性行為和攻擊行為可能存在很多相同的特征。兩種行為都能夠激發個體強烈的反應，并且只要能完成這兩種行為，都可以激活大腦的獎賞系統。在自然界中，性行為和攻擊行為是相互聯系的，而且二者會被相似的環境和內在身體狀態所影響，例如雄性動物在交配季節會更富攻擊性。

科學界已經知道，交配行為可以被下丘腦攻擊區域控制，而且用電刺激這一區域可以引起動物的交配和攻擊行為。同樣，當研究者使用Fos蛋白來鑒定神經細胞的活躍度時，他們發現下丘腦的神經細胞在攻擊和交配行為中都很活躍。林大宇（音譯，Dayu Lin）曾在安德森實驗室做研究，現在是紐約大學的教授，她也曾在小鼠實驗中，在小鼠的下丘腦中埋置金屬微電極。她發現在小鼠的攻擊和交配行為中，下丘腦的神經細胞的放電次數會更多（雖然也有一些神經元只在一種行為中產生變化）。此外，林大宇和安德森都發現，通過光纖內窺鏡的手段激活小鼠的下丘腦細胞，小鼠會產生攻擊或者交配行為，而改變神經細胞的放電頻率還能切換這兩種行為。

控制暴力

通過實驗室的這些發現來探究殘忍的殺戮行為是我們的一個重要目標。而發生在五十多年前的一樁慘案，讓我們開始研究殺戮行為，這些研究或許能阻止悲劇重演。1966年8月1日，美國前海軍軍人查爾斯·惠特曼(Charles Whitman）在槍殺自己的母親后，用一把刀將妻子殺死，之后攜帶了3把刀、700發子彈和7把槍前往堪薩斯大學奧斯汀分校的一座塔上。在那里，惠特曼使用槍支殺害了14人，另外造成超過30人受傷。在他臨死前，他要求對自己的大腦進行研究以探究他是否患有精神疾病。

法醫分析發現，殺手大腦中靠近杏仁核的區域存在一個小腫瘤（一種多形性膠質母細胞瘤）。精神疾病專家在鑒定報告中寫道：“惡性腦瘤可能使得他無法控制自己的情緒和行為”。不過這只是推測，專家們也無法得出一個明確的結論，即腫瘤是否導致了惠特曼的精神問題，讓他發起大規模殺戮行為。畢竟，很多人也有腦部損傷或者腦腫瘤，但這些人沒有成為暴力殺手。

目前，還沒有任何研究表明拉斯維加斯慘案的兇手斯蒂芬·帕多克（Stephen Paddock）大腦存在異常。即使真的有病理學的證據，我們暫時還是沒有辦法找到腦部腫瘤和殺戮行為的因果關系。此外，麥克阿瑟暴力風險評估研究的統計數據表明，精神疾病患者可能并不比其他人更具暴力攻擊性。

還有一種可能是，帕多克的大腦中沒有神經系統產生異常。科學家在預測暴力性行為時，主要的危險因素包括年輕人、男性、藥物濫用以及較低的社會經濟基礎。2003年，加拿大安大略省女王大學的希瑟·斯圖爾特（Heather Stuart）寫了一篇綜述，他在文中指出，大概三分之一自述存在暴力行為的人沒有被診斷出精神疾病。而與精神問題相關的暴力犯罪行為中，70%和藥物濫用有關。現在我們已經知道，酒精和可卡因會對攻擊行為相關的神經回路造成損傷，因此我們幾乎可以肯定藥物濫用和暴力行為是存在密切聯系的。

新答案，新問題

五十多年前，那些檢查惠特曼大腦的專家們認為無法將腦腫瘤和犯罪行為聯系起來，因為在當時科學家對該領域了解還非常少。當時的報告指出：“根據我們對大腦功能現有的認知，我們還不能解釋惠特曼在1966年發起的暴行”，報告還提到，“這個案件提醒我們，科學界需要進一步了解大腦功能和行為之間的聯系，尤其是暴力和攻擊性行為。”1966年，核磁共振成像（MRI）還不存在，神經科學也處于發展早期。而現在，我們對攻擊行為的神經科學基礎有了新的理解，同時也誕生了新技術來開展神經科學研究，這些都能幫助我們從不同的視角揭開惠特曼暴行的謎團。

德國馬德堡大學的精神病學家貝恩哈爾·博格特（Bernhard Bogerts）和同事利用MRI和CT掃描，檢測了暴力型和非暴力型罪犯的大腦。他們發現暴力型罪犯會更容易出現大腦異常。例如，162名暴力型罪犯中有42%的人至少存在一個異常腦區，而在125名非暴力型罪犯中只有26%的人存在異常，而在52名普通人中，這個數字是8%。這些異常部位包括前額葉皮層、杏仁核以及其他控制杏仁核和下丘腦的區域。

與攻擊行為相關的神經回路的發現可能會為解答相關問題提供新的答案，但同時也可能拋出新的問題。每個人的基因和經歷并不一樣，因此會在發育過程中形成不同的神經回路，這或許是人類和實驗動物會出現不同程度和類型的攻擊行為的原因。

現在，有越來越多的罪犯因為暴力行為被關押在監獄中，而他們的大腦確實有一定的異常，這對將來的法律判決提出了很大的道德挑戰。同時，我們在對精神疾病患者展開測試時，是否也需要使用包括頭皮腦電（EEG）和大腦掃描的方法來找尋病理學特征？這可能也是惠特曼收拾行李并寫下他的遺書時想要知道的，因此他才會在犯下血腥罪行后要求檢查自己的大腦。最終，我們可能會利用藥物、精細手術、腦刺激以及其他方法來調控神經回路，以此減少暴力行為。

（Scientific American 中文版《環球科學》授權南方周末發表，朱正剛、虞燕琴翻譯，本文有刪節）