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《双脑记》|从区分大脑到认知神经学。

今今乐道·郭思彤 品卷一族
2024-12-10

《双脑记》

2016年4月1日,《最强大脑》总决赛现场,出现了一位年过古稀的国际评委。

这个人头发不多,头顶中心已经秃了,四周都是银发。他的脸已经有了些褶皱,神色温和。他戴着眼镜,镜片很厚,镜片后面的眼睛始终带着笑意。这是他第一次走入中国大众的视野里。同为评委的北大心理学系教授魏坤琳特地站起身来,隆重向大家介绍:他们上认知神经学的课,课本就是这个人撰写的。他是这门学科的奠基人。

他就是迈克尔•加扎尼加,《纽约时报》称他为认知神经科学之父。

认知神经科学是个交叉学科,打通了心理学和生物学的脉络,开启了人类意识研究的全新天地。现在,加扎尼加,我们可以称他为加老师,带领团队正在攻克一系列神经学问题。他们尝试利用大脑的工作原理开发新一代计算机,突破信息储存量和处理速度的极限;同时他们也在寻找新的大脑疾病的诊断方法。

那么,加老师是如何创建这一学科,并推动它向前发展的呢?

一、裂脑:从整体到分区

1961年,一个阳光温暖的午后,加老师坐在学校社团的门口晒太阳。他在思考一个人生重大问题:自己心仪的姑娘暑假要去洛杉矶打工,这异地恋可怎么办?要知道,这是加老师在达特茅斯学院学习的第三年。达特茅斯是美国的常春藤盟校之一,非常厉害,但是个男校。加老师费了好大劲,才认识了一个旁边女子学院的女孩。

那时候的加老师才22岁,正是阳光灿烂的年纪。他左思右想,想到了一个两全其美的办法:写信给加州理工大学的斯佩里教授,试试看能不能到那去做暑期实习生。加州理工大学就在洛杉矶,这样一来,学业也不耽误,也不会跟姑娘分隔两地。

当然,加老师不能在信里写自己的恋爱问题。他向斯佩里教授表达了对裂脑研究的兴趣,这是教授正在主持的项目。教授从研究猴子开始发现,猴子的大脑不是一个完整的个体,而是由两个部分组成,这两个部分由胼(pián)胝(zhī)体连接。

再往后,研究从猴子到了人,人脑也分左右,也有胼胝体。这个发现,后来被应用到癫痫病的治疗中。科学家们发现,切除胼胝体可以控制癫痫发作,更好地保全癫痫病患者的生命。可是切除了胼胝体,对人体会有怎样的影响呢?长达50年的人类裂脑病人研究项目开始了,加老师成为了其中一员。

追姑娘追到洛杉矶,虽然最后没追上,不过情场失意,科研得意。加老师到了斯佩里教授那里,有了很多独立研究的机会,能够负责某些具体的实验。

比如说,他们研究了一位病人。这人患有严重的癫痫,后来就切除了胼胝体。加老师在病人面前竖起一块隔板,把他的视野分为左右两个区域,不互通。然后,在病人的右侧视野里放了张图,图上有个正方形。病人表示,他能看见。紧接着,又把图片移动到病人左侧的视野里。

神奇的事情发生了。病人表示,自己什么都没看见。按道理说,病人左眼的视力又没有问题,怎么会什么都没看见呢?经过反复的实验和测试,加老师和斯佩里教授明白了其中的原理。

我们的左脑和右脑,分别交叉控制我们的半边身体。也就是左脑控制右侧身体,右脑控制左侧身体。左脑里还有语言中枢,人类的所有文字表达,都要通过左脑的语言中枢来完成。图片进入病人左侧的视野时,右脑感知到了。但是,病人的胼胝体被切除,相当于左右脑沟通的桥梁断掉了。右脑看到图片,却没法传给左脑的语言中枢,所以病人说,什么都没看到。

脑科学研究,从此打开了一扇全新的大门。人类第一次意识到,我们的大脑模块分工不同。左脑负责文字、逻辑、分析、判断。右脑负责图像、音乐、艺术鉴赏。1981年,斯佩里因为裂脑研究获得了诺贝尔奖。获奖之后,《科学》杂志上对斯佩里研究的介绍和赞扬,还邀请了加老师撰稿。

不过,不是所有问题都有答案。科学解答的疑惑多,留下的问题更多。

1967年,加老师收到加州大学的邀请,成为了助理教授。到了加州大学,他开始有自己的实验室,继续裂脑方面的研究。加老师做了一个这样的实验:请志愿者对屏幕上是否出现光点进行反应。然后,他发现,当光点出现在左侧视野时,志愿者的反应更慢;出现在右侧视野时,志愿者的反应要快30毫秒。

在生物学上,已经有研究证明,神经横跨胼胝体传导信号,也就是左右脑的沟通,只需要0.5毫秒。那么,除掉这0.5毫秒,剩下29.5毫秒的速度差异是哪来的呢?难道左右脑对事物的反应,有速度的快慢之别?

于是,加老师又尝试,让志愿者们通过手柄,来回答是否看到了光点。这一次他发现,无论光点出现在哪边,反应时间都一样。也就是说,左右脑的工作速度是一样的。那么,问题出在左脑的语言中枢。语言中枢接收到信息以后,那29.5毫秒究竟在做什么呢?

到现在为止,这个问题还没有确切的答案。

二、学科:认知神经科学诞生

1968年的春天,一个带着些许微风的早晨,加老师和朋友坐在家里的露台上,享受着屋外的美景,看着茂密的森林,流淌的河水,加老师心情不错。在加州,加老师住的是有壁炉的河景房,环境好,生活舒适。朋友却对加老师提了个建议:两人一起去纽约,感受一下国际大都市,换个风格生活。

纽约的大学向加老师抛出了橄榄枝,加老师左思右想,最终还是决定离开阳光灿烂的西海岸,前往冬天会大雪封门的纽约。这一去,就是17年。

加老师去的,是纽约的康奈尔大学,这也是常春藤盟校之一。到了康奈尔大学医学院,加老师遇到了一个学术上的最佳拍档:隔壁洛克菲勒大学的心理学巨头乔治•米勒。两位都身高超过1米8,当时都是帅哥,所以一拍即合。两位帅哥经常在大学附近的酒吧里碰头,喝上两杯,谈天说地。

偶尔,加老师会带米勒一同研究一些案例,从生理和心理的不同角度搞分析研究。这次他们遇上了一个病人,这病人也没什么大事,只是摔了一跤。原来,病人生活在纽约,属于精英阶层。大概是工作辛苦,疲劳过度,病人一不小心就从楼梯上摔了下去,而且还是头先着地。

看望这位病人的时候,CT技师正好要送病人去做CT扫描。见到两位教授,技师还很认真地说:“我觉得医生的诊断有问题。这位病人完全能理解别人在说什么,也能正确回答,为什么要说他得了失语症呢?”

失语症,就是对语言理解和表达的障碍。医生诊断,这个病人是完全性失语,也就是没什么语言能力了。技师却不这么认为。

接下来,技师开始了对两位教授的展示。他让病人自己挪动到轮床上。病人回答:“好,先生。”把病人安顿到位后,技师推着轮床,穿过走廊,去CT扫描间。推的过程中,技师又问病人:“你感觉还好吗?”病人回答:“好,先生。”到了扫描间,技师把病人从轮床移动到工作台上,再次问道:“一切还好吗?”病人回答:“好,先生。”

看了这样的情况,加老师和米勒相视一笑。他们已经明白了情况。加老师提问病人:“你想做国王吗?”果然,病人毫不犹豫回答:“好,先生。”米勒也笑了,露出了洁白的牙齿。他对加老师说:“你看,成功在于提出正确的问题。”

笑话归笑话,其实加老师和米勒都很好奇,原先的精英,怎么摔了一跤,语言能力就连小学生也不如了呢?米勒说,目前心理学界还没有这方面的好理论。所以,他催促加老师,多收集临床数据,研究这种认知分离现象。

忙碌了整天,加老师和米勒照旧,去酒吧里小酌几杯。喝得有些微醺了,两人打了个车,往家里去。在路上,他们还在讨论这个病人的病例。争论的主要焦点是,这应该是哪个领域的问题呢?生理的也有,心理的好像也沾。大脑的损伤引起了失语症,神经心理学已经不能够装下这个问题了。

想着想着,加老师突然拍了一下米勒的肩膀:“认知神经科学,对,就是认知神经科学!”米勒微微细想,说道:“对,没错!大脑损伤与特定的认知能力的关系,就是认知神经科学。”

在这个泛着酒香的夜晚,一个全新的学科——认知神经科学诞生了。认知神经科学家致力于寻找有机知识系统的分子逻辑,也就是除了物理、化学、生物及心理学法则之外,又一套掌控有生命的知识体系中无生命物质行为的法则。

加扎尼加,也就是我们的加老师,始终有一颗对一切好奇的心。由一个机缘巧合,他开启了关于左右脑的研究;在无数的科研积累以后,他又创造了全新的学科。尽管还有疑问尚未被解答,但科学已经在不断追问中取得进步。

探索大脑的无限可能,就是加老师的精彩人生。

(拆书人:郭思彤)

相关书籍:

《吴阶平传》|两个造福全人类的颠覆性判断。

《一个医生的故事》|用心对待每一位病人。

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洪兰:脑科学揭秘男女思考的秘密|男女大脑里的不同所带来的行为上的关系。

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(语音、文字、图片部分来自今今乐道APP和网络,老农整理)


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