"我思故我在"——笛卡尔曾把心灵与身体视为两个王国。神经心理学一个半世纪的工作,是在它们之间架起桥梁。
你是谁——你的记忆、性格、爱与恐惧、做决定的方式——全都装在颅骨里那团约 1.4 公斤、像核桃一样起皱的组织里。这个想法既显而易见,又令人难以接受:一个念头,怎么会是细胞放电?
神经心理学(neuropsychology)正是研究"大脑"与"心灵"之间这座桥梁的学科。它问的是一个最根本的问题:心理过程——感知、记忆、语言、情绪、人格——是如何由大脑的物理活动产生的? 而它最经典的研究方法,恰恰是观察大脑出问题时,心灵会如何随之改变。
一根铁棍如何改变了一个人:菲尼斯·盖奇
1848 年,美国铁路工头菲尼斯·盖奇(Phineas Gage)在一次爆破事故中,一根一米多长的铁棍穿过他的左脸颊、贯穿头颅、从头顶飞出,摧毁了他大部分的左侧前额叶。
奇迹是他活了下来,还能走路、说话、干活。但认识他的人说:"盖奇不再是盖奇了。"事故前他可靠、稳重、受人尊敬;事故后他变得粗鲁、冲动、反复无常、无法坚持计划。他的智力、记忆、语言能力几乎都完好,唯独人格和决策能力被改变了(Damasio et al., 1994 对此案的现代重建)。
盖奇案例是神经心理学的奠基性事件。它传递了一个在当时石破天惊的信息:人格、自我控制、社会判断这些最"人性"的东西,并非缥缈的灵魂属性,而是依赖于特定脑区(前额叶)的功能。 损坏那块组织,那个人就变了。心灵,是大脑的产物。
失语症与脑区定位:语言住在哪里
如果说盖奇案例暗示了"功能定位",那么对语言的研究则把它确立为科学。
1861 年,法国医生布罗卡(Paul Broca)解剖了一位绰号"Tan"的病人——这位病人能听懂别人说话、智力正常,却只能发出"tan"这一个音节。尸检发现,他的左额叶有一处损伤。布罗卡由此提出:这片后来被称为布罗卡区的脑区,负责语言的"产出"。
十几年后,德国医生韦尼克(Carl Wernicke)描述了另一种相反的病人:他们能流利地说话,语法甚至完整,但说出来的是一堆没有意义的"词语沙拉",而且听不懂别人的话。损伤位于左颞叶——后被称为韦尼克区,负责语言的"理解"。
布罗卡和韦尼克的发现,确立了神经心理学的核心方法和核心思想:通过比对"哪里坏了"与"什么功能没了",可以绘制出心智功能在大脑中的地图。 语言不是整个大脑的笼统能力,而是由特定区域、分工协作完成的。
裂脑实验:一个大脑,两个意识?
20 世纪中叶,为治疗严重癫痫,一些病人接受了切断胼胝体(连接左右两个大脑半球的神经束)的手术。这给科学家提供了一个惊人的窗口:当左右脑无法直接通信时,会发生什么?
斯佩里(Roger Sperry)与他的学生加扎尼加(Michael Gazzaniga)合作开展了开创性的"裂脑"研究,斯佩里也因这方面的贡献分享了 1981 年诺贝尔生理学或医学奖(加扎尼加本人未获该奖)。他们发现:由于视野是交叉投射的,如果只把一个物体的图像呈现给裂脑病人的右脑(左视野),病人嘴上说"我什么都没看到"(因为语言中枢通常在左脑),但他的左手(由右脑控制)却能准确地把那个物体挑出来(Gazzaniga, 2005)。
这意味着两个半球各自处理着信息,仿佛一个颅骨里住着两个半独立的"心智"。更耐人寻味的是加扎尼加所谓的"左脑解释器":当左脑不知道右脑为什么让身体做了某个动作时,它会编造一个听起来合理的理由。这暗示我们引以为傲的"自我解释",有时不过是大脑事后编出来的故事——这对"统一自我"和自由意志的直觉,是一记重击。
神经可塑性:大脑不是一成不变的
早期神经心理学容易给人一种印象:大脑像一台硬接线的机器,某块坏了,对应功能就永久丧失。20 世纪后期的研究修正了这幅图景,揭示了大脑的另一面——神经可塑性(neuroplasticity)。
大脑会根据经验不断重塑自己的连接。伦敦出租车司机的研究是经典例证:他们需要记住整座城市错综复杂的街道,其负责空间记忆的海马后部体积比常人更大,且开车年头越长越明显(Maguire et al., 2000)。盲人的视觉皮层会被"征用"去处理触觉和听觉;中风病人通过康复训练,健全的脑区可以部分接管受损区域的功能。
可塑性并非无限——成年大脑的重组能力远不如发育期,重大损伤往往无法完全恢复。但它彻底改变了我们对脑损伤、学习和康复的理解:大脑是一个终身在改变的动态器官,而非一张定型的蓝图(详见神经可塑性)。
情绪也是大脑的事:达马西奥的"躯体标记"
长久以来,理性被视为高贵的、属于大脑皮层的;情绪被视为低级的、需要被压制的干扰项。神经科学家安东尼奥·达马西奥(Antonio Damasio)通过研究像盖奇那样前额叶受损的现代病人,颠覆了这种二分。
这些病人智力、记忆、逻辑测验都正常,却在生活中做不出好的决定——他们会在琐事上犹豫几个小时,做出灾难性的财务和人际选择。达马西奥提出"躯体标记假说":情绪不是理性的敌人,而是理性的导航仪。过往经验在身体里留下的情绪信号("这个选择让我隐隐不安")帮助我们快速排除无数糟糕选项。失去了情绪信号,纯粹的"理性"反而瘫痪在无穷的可能性里(Damasio, 1994)。这一洞见把情绪重新请回了决策的核心。
现代工具与一句必要的提醒
今天,神经心理学已不必只依赖罕见的脑损伤病例。功能性磁共振成像(fMRI)能在人思考时观察哪些脑区"亮起来",让研究活体大脑成为可能。
但这里需要一句冷静的提醒。fMRI 测的是血氧变化,是神经活动的间接信号,时间和空间分辨率都有限;早期一些"某脑区负责爱情/上帝/购物"的耸动报道,往往过度解读了模糊的数据。一个著名的警示研究里,研究者甚至在一条死鱼的 fMRI 数据中"发现"了脑活动,以此讽刺不做统计校正的草率分析(Bennett et al., 2009)。现代神经心理学的共识是:心理功能很少由单一脑区独占,而是由分布式的神经网络协同实现——大脑是一个交响乐团,而非一排各自为政的开关。
H.M. 的故事:记忆住在哪里
如果说盖奇案例揭示了人格的脑基础,那么病人 H.M.(亨利·莫莱森)的故事则同样深刻地揭示了记忆的脑基础——它是神经心理学史上被研究得最透彻的单一病例。
1953 年,为治疗严重癫痫,外科医生切除了 H.M. 大脑两侧的内侧颞叶,包括大部分海马。癫痫确实减轻了,但代价是灾难性的:H.M. 从此再也无法形成新的长期记忆。他能正常对话、智力如常、记得手术前的往事,但每一个新认识的人、每一件刚发生的事,几分钟后就彻底消失。心理学家米尔纳(Brenda Milner)研究了他几十年,而 H.M. 每次见到她都像第一次见面(Scoville & Milner, 1957)。
H.M. 的悲剧带来了两项划时代的发现。第一,形成新记忆的能力,定位于海马——这与"记忆弥散在整个大脑"的旧观念相左。第二,更精妙的是:尽管 H.M. 记不住任何新经历,米尔纳却发现他能通过反复练习学会新的运动技能(如对着镜子描图),而且越练越好——尽管他每次都坚称自己从没做过。
这意味着大脑里存在多套独立的记忆系统:一套负责"知道发生了什么"(外显记忆,依赖海马),另一套负责"知道怎么做"(内隐/程序记忆,依赖其他脑区)。你能骑自行车却说不清是怎么做到的——正是这两套系统分离的日常体现。一个人的悲剧,照亮了人类记忆的深层结构。
跨域连接
- 意识的难问题:裂脑研究把哲学问题推到了实验台上——两个半球可以分别报告不同的内容,而当事人仍体验为单一的自我。这对"意识统一性"的直觉构成实质挑战,但它无法回答难问题本身:它说明统一性可以被分割,不说明体验为何存在。
- 计算机视觉:损伤研究揭示的功能分离(腹侧的"是什么"与背侧的"在哪里")成为早期视觉架构设计的直接参照,而后来的证据显示这一二分过于整齐。这条来回值得注意:神经科学启发了工程,而工程模型又反过来暴露了原始分类的粗糙。
- 法治:脑损伤与责任能力的关系正成为司法必须面对的问题,而这里的推论风险很高:从"某个脑区受损"到"该被告不应负责",中间缺少的步骤太多。已有实验研究表明,神经影像证据在法庭上的实际作用往往是改变裁判者的直觉印象,而非提供相关事实。
- 因果推断的可信性革命:损伤研究之所以在推论上强于影像研究,是因为损伤提供了自然发生的干预——而影像只能提供相关。这也是双重分离逻辑的价值所在:两个可被独立操纵的条件各自只影响一项功能,才支持功能独立而非难度差异。
- 预测加工与精神病学:把症状表述为预测与精度的失调,为跨诊断的机制研究提供了共同语言——幻觉、人格解体、功能性神经症状可以在同一框架内被比较。这一整合的价值在于它给出了可测量的机制变量,而这正是当前精神病学分类体系最缺少的东西。
参考文献
- Damasio, H., Grabowski, T., Frank, R., Galaburda, A. M., & Damasio, A. R. (1994). "The Return of Phineas Gage: Clues about the Brain from the Skull of a Famous Patient." Science, 264(5162), 1102-1105.
- Damasio, A. R. (1994). Descartes' Error: Emotion, Reason, and the Human Brain. New York: G. P. Putnam.
- Gazzaniga, M. S. (2005). "Forty-Five Years of Split-Brain Research and Still Going Strong." Nature Reviews Neuroscience, 6(8), 653-659.
- Maguire, E. A., et al. (2000). "Navigation-Related Structural Change in the Hippocampi of Taxi Drivers." Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(8), 4398-4403.
- Bennett, C. M., Baird, A. A., Miller, M. B., & Wolford, G. L. (2009). "Neural Correlates of Interspecies Perspective Taking in the Post-Mortem Atlantic Salmon." Poster, Human Brain Mapping conference.
- Scoville, W. B., & Milner, B. (1957). "Loss of Recent Memory after Bilateral Hippocampal Lesions." Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry, 20(1), 11-21.
延伸阅读
- 奥利弗·萨克斯《错把妻子当帽子的人》(The Man Who Mistook His Wife for a Hat)——通过奇异的神经病例展现脑与心灵关系的文学杰作。
- Damasio, A. R. (1994). Descartes' Error.(中译《笛卡尔的错误》——情绪与理性关系的现代经典)