腦讓人每日耳目一新

腦的“可塑性“是現代科學的偉大發現之一，但神經科學家大衛·伊戈曼（David Eagleman）認為這種描述具有一定誤導性。“塑料”通過模具固定為一種特定的形狀，而腦的物質結構卻處在不斷變化之中。但伊戈曼無法擺脫這個詞：“所有的文獻都在用這個詞，我只能盡量避免。”伊戈曼對腦的“計算機類比”也有所質疑。他創造出了“活體連接”（livewired）一詞來指明腦的軟硬件其實是難以分割的。

伊戈曼相當精力充沛，他在斯坦福大學擔任副教授的同時，也寫小說，做過PBS《大腦的故事》（The Brain）的主持人，以及HBO《西部世界》（West World）的科學顧問。他現在是硅谷公司NeoSensory的CEO，這一公司致力于研發向腦輸入信息流的設備，人能夠以此通過皮膚來“看”和“聽”。

筆者同伊戈曼討論了神經元如何互相競爭，人是否可能具有全新感官體驗，以及緣何伊戈曼認同“我即我腦”。

您說我們才剛剛意識到腦的可塑性，腦是否每天都在重新連接呢？

人生命中的每一刻，腦都在形成新連接。人有860億的神經元，其中有1萬億的連接。這一廣闊的連接海洋不斷變化，它們處在斷連和重新連接的變幻中。因此我們可以說你與一周前的你，以及一年前的你，都是有些許差異的不同的人。當你知道了我的名字是大衛，你的腦物質結構就會有一些變化。記憶就是如此形成的。

這些只是微小的變化，還是說在一周內腦就會完成具有顯著變化的重新連接呢？

其實二者皆對，冠狀病毒暴發期間，我們每個人都在經歷巨大的變化。我們突然發現自己脫離了生活的軌道，在進行反思時就會有新的發現。腦會建立一種外在世界的內在模型，以此來預測未來可能發生的事，但我們的預測被突如其來的災難全盤打翻。封鎖帶來的唯一一線希望是我們將從中獲得大量腦的可塑性可能。某種意義上來說，對于未被感染者而言，COVID可能會對腦有所裨益。我們必須不斷用新事物來挑戰自我，這對腦而言是最重要的。

有一項進行了數十年的研究，其研究對象是一輩子生活在修道院的修女，她們同意去世后為研究捐出自己的腦。研究者在解剖時發現一部分修女患有阿爾茨海默病，但她們在世時沒有人發現這一點。正是因為她們在不斷挑戰自我，她們有義工和雜務要完成，同時她們互相之間也始終維持著人際關系。對腦而言最有挑戰性的事物之一就是其他人，當然，是指與他人的友好相處。因此修女們去世前，都保持著活躍的認知功能。盡管腦的物質結構可能已經被疾病破壞，但她們的腦還在持續建立新的連接。

您寫到腦中不同的神經元組持續存在一種競爭關系，爭奪腦特定區域的控制權。

其實在各個層面中都存在著競爭關系，甚至單個的神經元也是如此。如果你行走在森林中，周圍看起來祥和而美麗，其實其中也暗藏殺機。所有的樹木在爭奪日照，因此一些灌木長得低矮而寬廣，而喬木們則將能量用在長高上，將樹葉遠遠地伸出以獲取陽光。神經元也完全一致，審視神經傳導的過程，會發現當一個神經元吐出化學物質，向下一個神經元傳遞信息時，背景中的神經元們會相互斗爭以獲取這一信息。如果接受了這一觀點，那么很多東西都是理所應當的了。一旦人不使用腦的某塊區域，很快就會被其他部分的腦區所占據。

能否舉個例子說明腦內的競爭關系呢？

我們總是認為產生視覺的腦部結構是視覺皮質。但對于失明的人——實際上退一步來說，如果只是用眼罩嚴密地遮住雙眼，并用掃描儀來判斷腦部活動——我們會發現其他譬如觸覺和聽覺的腦區開始侵占視覺腦區。對于生而失明者，整個視覺腦區被用于其他的感覺——觸覺、聽覺、記憶等等。因此我們要認識到并不能把腦區貼上標簽，然后說：“哦，這一部分腦的功能是視覺。”

那么說腦只是將所有的數據集合起來后進行重組？

腦的神奇之處在于它并不區分數據的來源，因為腦內的一切活動都表現為此起彼伏的微小電化學沖動。腦內所有的神經元都在以每秒鐘10到數百次的頻率噼啪作響。腦不知道數據來自光子，還是耳朵獲取的空氣壓縮波，還是口鼻處獲得的分子混合物，它只是在想辦法建立反饋環路，向肌肉送出反饋，對輸入信息做出反應。這才是我們認識世界的過程。

您有個非常引人入勝的推測，認為我們做夢是為了保護視覺。這是否意味著如果我們失去了夢，我們就失去了視覺功能呢？

正是如此。我們現在擁有電力以提供照明，但是在人類長久的進化旅程中，99.99%的時間中，我們的夜晚沒有光明。黑暗中我們的聽覺和觸覺還能正常運作，但視覺基本上毫無用武之地。考慮相關腦區被其他感官占據的速度，那么視覺皮質就可能會被星球自轉力的感知所代替。許多年前，我和學生唐·沃恩（Don Vaughn）構想出一個夢境使視覺皮質抵御其他感官侵占的理論模型。它以90分鐘的特定周期運作，中腦的神經元會在每個周期向視覺皮質發送電活動。其內容基本上是隨機的，但卻實現了一種防御機制：“現在到了夜晚，你睡著了，我們得讓這塊區域保持活動才行，不然它就要被周圍的區域侵占了。”

這一看法可不怎么浪漫！我們過去將夢視作窺見潛意識和靈魂的窗口，您卻認為它只是為了保持視覺皮質的活動。

我有時也會尋求浪漫，但真相才是我的目標。我們研究了25種靈長類動物腦的可塑性及其夜間快速眼動（REM）睡眠的長度，我們發現了其中很大的相關性。當把物種腦的可塑性和做夢的睡眠時間相關聯起來，會發現腦的可塑性越高者需要越多的REM睡眠。順便一提，REM睡眠在嬰兒中占據更長的時間，正是因為嬰兒期的腦可塑性很強，需要更長時間的REM睡眠來抵御視覺皮質不被占據。

那么如果有一個并不每日完成公轉的星球，不會產生一半時間的黑夜，這顆星球上的生物是否會沒有夢境呢？

我們做夢者很可能是宇宙中稀有的物種。在一顆只有白晝或黑夜的星球上，就不會有這種擔憂。同時，如果在一顆快速旋轉的星球，能夠在90分鐘內得到足夠的光明和黑暗，那么也就不會有夢境了。

一些失去了半個腦的人——或是天生如此，或是因手術切除——依舊能夠正常生活，令人驚訝。這何以可能呢？

只要這種切除腦半球的手術很早完成，譬如7歲，那么孩子可能就不會有問題。我同一些在小時候做過大腦半球切除術的年輕人交談過，他們看起來相當正常。除了一個問題是，他們切除的大腦半球的另一側肢體總是會有些跛行。但他們具有較好的認知功能，這意味著在失去了一半的結構后，系統找到了解決問題、正常運行的方法。

動物世界中也有如此關于腦可塑性的驚人案例。舉例來說，一條生而沒有前腿的狗學會了如何用后腿行走。

小狗菲斯（Faith）能夠用后腿像人一樣行走。這是為什么呢？因為她要覓食并找她的媽媽，所以她找出了如何在沒有前腿的情況下移動身體的方法。這說明狗的腦在基因上并非與狗的身體形成一種硬連線。狗腦能夠完成各類不同硬件的運作。在動物界，我們會發現各種不可思議的身體形態、骨骼長度以及肌肉、翅膀、爪和喉的結構。大自然母親并不需要為每一種動物重新設計腦，而是通過在基因上做一些手腳。如果把一個基因激活得長一些或短一些，就能夠適應不同的身體硬件。

我即我腦這一觀念是毋庸置疑的，大衛·伊戈曼表示，人生中的一切—你的經歷、你成為怎樣的人、你的世界觀—都藏在腦中

人腦是如何重新建立連接以補償一個缺失的感官呢？

能否為人類建立新的感官讓我很感興趣。是否能夠向腦輸入一種新的數據流，讓我們對這個世界有新的理解呢？這稱為感官替代。我的實驗室正在對失去聽力者進行這一嘗試。我們做了一件帶有很多震動馬達的背心，有點像手機的蜂鳴器。這件背心在捕捉到聲音后將聲音轉換為一定模式的震動。馬達頻率有高有低，這與內耳接收到音頻后的震動很接近，因此可以說我們把內耳變成了軀干部的皮膚。實驗證明喪失聽力者能夠通過皮膚上震動的模式來感知周圍的聲音世界。雖然皮膚不能完全替代另一種感官，但能夠以此作為一種傳遞大量信息的計算手段。

皮膚也善于計算嗎？

皮膚在進化中變得相當敏感，以防止蒼蠅落在身上或是有什么東西在身上爬行。這提供了相當優異的帶寬以傳遞信息。人人都想通過各種感官來傳遞更多信息，像是戴上具有平視顯示功能的眼鏡，或是塞上耳機來獲取更多信息。實際上耳目有更重要的任務，而皮膚則是更可行的通路。

對于失去聽力者而言這種設備是個好消息，而我們也有提升感官體驗的各種可能。對于擁有良好感官者，是否能夠百尺竿頭更進一步，或是產生全新的感官呢？

我感興趣的另一個方向就是感官的延伸，人能否看到紅外線或是紫外線呢？工程師在給我帶上紅外線手環后的第一個夜晚，我在黑暗中走過一棟房子時，突然感到手腕上的震動。我很好奇紅外線從何而來，便在手環的引導下找到了一臺夜視紅外攝像機，周圍布滿了紅外發光二極管，而通常我們不會注意到這些。我們現在可以在經過一輛汽車時知道它剛停下不久，依據是感受到了它引擎的熱量。我們能夠感知到周遭溫度的信息，這是一種不可思議的全新世界。

除了感官的延伸外，一種全新的感官意味著什么呢？如果能夠直接感知股票市場或是推特的數據，甚至感受正在操縱著的無人機，通過皮膚完全地體驗到它的顛簸、左右搖擺、翻滾及方向改變，就像是把皮膚拓展到了無人機上。我們正在進行的許多試驗就是為了探究擁有全新的感覺會如何，腦是否也會有全新的體驗。

您認為我們是否能夠繪出某個人腦內的所有神經元連接，從而知道他是個怎樣的人呢？

也許。無論好壞，我們都看不到這一天了。但理論上來說，你的所有經歷都被記錄并儲存在腦中。這不僅僅限于神經元連接強度的層面上，甚至深入細胞。它會造成離子通道的變化，改變生化級聯反應，一直影響到細胞核內的基因表達。這一切就是你在這世間的人生經歷。理論上來說，300年后我們就能讀取某個人的腦了。

有些人強烈反對意識能夠完全被腦科學所解釋的看法，他們稱這一觀點為“神經狂熱”或“神經謬論”。您如何評價這種反對聲音呢？

這種批判毫無根據可言。確實存在一些神經謬論，舉例來說，有人做了一個影像學的研究，說：“看這三個亮的斑點，我們現在找到了感恩或是慷慨等等的神經學基礎。”這不是好科學。確實有不少如此的神經謬論。但我即我腦這一觀念是毋庸置疑的。人生中的一切——你的經歷、你成為怎樣的人、你的世界觀——都藏在腦中。

舉個例子來說，一些帕金森病患者會變得嗜賭如命，聰明的醫師發現這是因為他們服用的藥物。藥物在提高多巴胺水平來治療震顫的同時把他們變成了賭徒。在微調神經遞質的時候，也會改變行為及規避風險的能力。所以并非他們選擇成為賭徒，而是因為腦中神經遞質的變化。

依這一邏輯，似乎許多經典的哲學問題變得毫不切題——像是自由意志或精神體驗的起源或自我的本質。這一切都只是神經元集束在腦中放電的過程嗎？

我想能夠找到一個折中的方法去解釋這些，而不是將一切歸咎于一堆神經元。腦中的每一個細胞都像一座城市一般復雜，每個細胞中都有完整的人類基因組。細胞內有成千上萬的蛋白質參與極其復雜的生化級聯反應。每個神經元的復雜性都令人咋舌，更不要說我們總共有860億的神經元了。所以當我們說這一切都只是神經元時，就有些置這一切的復雜性于不顧了。事實上，其中包含了內在體驗的宇宙。

但所有的主觀經歷是否能夠還原為腦的功能呢？

當然。你能夠用藥物制造出完全不同的體驗來。或因為腦部損傷而產生幻覺。我們知道這一切都源于腦，但我們還不能用一個全面的理論來解釋意識體驗為何物——我們何以細嗅花香，何以感動于黃昏之景。

意識似乎是起源于腦的，但還有一種別的可能性。我在《隱姓埋名》（Incognito）一書中曾經提到。想象你是卡拉哈里沙漠的布希曼人，在沙子里發現了一個收音機，這是你未見過的物品，你會發現如果轉動旋鈕，就能從收音機中聽到聲音。接著你把背面的螺絲取下，發現如果改變了任一根電線，聲音就會扭曲。作為一個唯物主義者，你就會認為聲音來自機器內部電線的排布，而不會意識到聲音來自遙遠城市中的一個無線電塔。你無法觸摸、感受，甚至是無法想象電磁波的存在，但聲音確實因它而起。

因此或許一切并非起源于腦，我們是從別處收聽到了意識。

我并不認為事實如此，但在神經科學的研究中必須考慮到這一點。

您最想弄清楚的腦科學謎團是什么呢？

根本上來說還是意識的本質。我們如何得以擁有活著的體驗？我們創造出相當復雜的機械，但我不認為Mac筆記本會具有內在主觀體驗。但我們人類擁有這種體驗，甚至是作為人本質的屬性。如今我們沒有一個理想的理論去解釋這一謎團，甚至無法想象這一理論的存在。

資料來源 Nautilus