在神經(jīng)科學(xué)家V.S.拉馬錢德蘭眼中，異常的認(rèn)知或行為是一把鑰匙，讓我們得以一窺大腦運(yùn)行的秘密。拉馬錢德蘭潛心研究認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)三十多年，將他一生中大部分研究的精華匯集成一本書——《會(huì)講故事的大腦》。
大腦中的黑箱
初中物理課有一個(gè)經(jīng)典的題型：假設(shè)一個(gè)密封的箱子，里面的情況未知，嘗試連接或斷開不同的開關(guān)，觀察每種情況下哪些燈泡會(huì)亮，在不打開箱子的情況下，推導(dǎo)出箱子內(nèi)的電路圖。這就是黑箱問題。
初中物理電路黑箱例題
我們的大腦也是一個(gè)黑箱。即使現(xiàn)在已經(jīng)清晰地知道了大腦的解剖結(jié)構(gòu)，但是關(guān)于它內(nèi)部是如何運(yùn)作的，我們還是知之甚少。
那我們能否像解決電路黑箱問題一樣，通過實(shí)驗(yàn)來推測(cè)大腦的運(yùn)作方式呢？這就是V.S.拉馬錢德蘭一直以來在做的事。
拉馬錢德蘭同數(shù)百名大腦不同部位受到損傷或有基因異常的患者打過交道，這些患者患有各種不同尋常的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。起初，這些疾病總是令人百思不得其解，但通過恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，拉馬錢德蘭將復(fù)雜的概念變得通俗易懂。
通常，當(dāng)一個(gè)臨床謎團(tuán)被解開之時(shí)，其解釋總會(huì)揭示一些正常、健康的大腦如何運(yùn)作的新知識(shí)，并對(duì)我們最珍視的心智能力提出意想不到的見解。
臉上的手指地圖
網(wǎng)友們常常拿“幻肢”來開玩笑，但是很多人不知道，在截肢患者中，幻肢是一種普遍存在的感覺。
當(dāng)患者因截肢而失去手臂時(shí)，他可能仍會(huì)明顯地感覺到那只手臂的存在——失去的那只手臂就像幽靈一樣糾纏著患者的身體，徘徊在之前手臂的位置。更糟糕的是，很多患者會(huì)感到幻肢疼痛、痙攣或是癱瘓，這種痛苦還無法用止痛藥緩解，持續(xù)多年也難以消退。
當(dāng)拉馬錢德蘭決定從神經(jīng)科學(xué)的角度來研究這個(gè)問題的時(shí)候，他還不知道自己的研究成果將為證明人類大腦具有驚人的可塑性和適應(yīng)性提供前所未有的證據(jù)。
這項(xiàng)影響深遠(yuǎn)的研究從一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)開始。
拉馬錢德蘭的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是一位名叫維克托的患者。維克托在左臂肘部以下被截三周后前來尋求拉馬錢德蘭的幫助，因?yàn)樗幕弥直垲l繁發(fā)癢，讓他痛苦難忍。
拉馬錢德蘭首先確認(rèn)了維克托的神經(jīng)系統(tǒng)沒有任何問題：他的大腦完好無損、思維清晰。然后拉馬錢德蘭蒙住了維克托的眼睛，開始用棉簽觸碰他身體的各個(gè)部位，讓他說出感受到了什么，以及是哪個(gè)部位感受到的。維克托的回答剛開始都很正確，直到拉馬錢德蘭開始觸碰他的左臉，匪夷所思的事情發(fā)生了。
他說：“醫(yī)生，我感覺到了幻肢手臂。你在觸碰我的大拇指?！?/span>
當(dāng)觸碰到他的下頜時(shí)，他則說：“我覺得有個(gè)尖銳的物體正從小指劃到手掌心?！?/span>
通過重復(fù)這個(gè)過程，拉馬錢德蘭發(fā)現(xiàn)他的臉上有一整張被截手臂的“地圖”。這張幻肢地圖清晰地描繪出了手指的形狀，且出奇地精確、一致。
維克托臉上的幻肢“地圖“：P 代表小指，T 代表拇指，B 代表大魚際，I 代表食指
維克托說他之前從未在臉上發(fā)現(xiàn)這只無形的手，當(dāng)他知道后，他馬上找到了一個(gè)方法來好好利用這只手：現(xiàn)在他可以通過抓撓臉上的相應(yīng)部位來緩解一下幻肢手臂的頻繁發(fā)癢。
為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？拉馬錢德蘭開始“破案“。
他找到的第一個(gè)線索是大腦的解剖結(jié)構(gòu)。
人體左側(cè)的整個(gè)皮膚表面被映射到大腦皮質(zhì)上一個(gè)被稱為中央后回的地方，沿著大腦的右側(cè)延伸。如此一來則可以形成一張地圖，通常用覆蓋在大腦表面的人形圖來表示。而臉部在地圖上恰恰就位于手部旁邊。
中央后回外皮表面的彭菲爾德地圖
想象一下手臂被截去以后會(huì)發(fā)生什么：手臂不在了，但大腦中的地圖還在，它仍在忠實(shí)地執(zhí)行著自己的工作——夜以繼日地呼喚著手臂，但它永遠(yuǎn)得不到應(yīng)答。這很可能就是幻肢現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。
接下來發(fā)生的事情有兩種可能的解釋。
第一種可能，臉部地圖的感覺輸入信號(hào)主動(dòng)侵入手部對(duì)應(yīng)的空白區(qū)域。來自臉部皮膚的神經(jīng)纖維會(huì)延伸進(jìn)入腦中的手臂地圖，建立強(qiáng)大的新突觸。由于這種交叉連接，臉部的觸摸信號(hào)不僅與往常一樣激活臉部地圖，還激活了大腦皮質(zhì)中的手部地圖。最終的結(jié)果是，每次患者的臉被觸摸時(shí)，他都能感覺自己的幻肢手臂被觸摸。
第二種可能是在截肢之前，臉部的感覺信號(hào)輸入不僅被傳遞到臉部地圖，而且部分被傳遞到手部地圖。但是這些異常連接通常情況下受到手本身的正?；€活動(dòng)的持續(xù)約束或抑制。然而，截肢揭開了這些沉默突觸的面紗，所以接觸臉部就會(huì)激活大腦中手部地圖區(qū)域的細(xì)胞，這反過來會(huì)讓患者體驗(yàn)到缺失的手臂受到碰觸的感覺。
不管這兩種理論中哪一種是正確的，我們都可以得到一條關(guān)鍵的信息。在此之前醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為，成年人的大腦是缺乏可塑性或重塑能力的，但是拉馬錢德蘭的研究成果有力地證明了，大腦中的反應(yīng)地圖有可能移動(dòng)幾厘米之遠(yuǎn)，因此成年人的大腦也是具有可塑性的！這為得腦卒中或遭受創(chuàng)傷性腦損傷的患者點(diǎn)亮了希望的曙光。
而拉馬錢德蘭緊接著做的第二個(gè)幻肢實(shí)驗(yàn)，更是進(jìn)一步論證并拓展了神經(jīng)學(xué)，特別是神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域的理論邊界。
讓癱瘓的幻肢動(dòng)起來
對(duì)于健全人來說，移動(dòng)肢體到某個(gè)指定姿勢(shì)是一個(gè)這樣的過程：
大腦的運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)通過脊髓向肌肉發(fā)送信號(hào)，該信號(hào)的副本會(huì)同時(shí)被傳至小腦和頂葉——有點(diǎn)兒像電子郵件的抄送。小腦接收來自全身肌肉和關(guān)節(jié)感受器的感覺反饋，頂葉將運(yùn)動(dòng)信號(hào)與來自肌肉、皮膚、關(guān)節(jié)和眼睛的感覺反饋信號(hào)進(jìn)行比較，如果它們探測(cè)到預(yù)期運(yùn)動(dòng)和實(shí)際運(yùn)動(dòng)之間有任何不匹配，就會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行修正調(diào)整。這種實(shí)時(shí)的反饋驅(qū)動(dòng)機(jī)制被稱為伺服控制回路。
如果手臂被截肢，而大腦前部的運(yùn)動(dòng)指揮中心“不知道”手臂不見了，所以它們繼續(xù)向缺失的手臂發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令信號(hào)。同樣，它們繼續(xù)將這些信號(hào)抄送給頂葉。這些信號(hào)流入位于頂葉的身體意象中心，流至孤獨(dú)地等待著信號(hào)輸入的手部區(qū)域。這些抄送自運(yùn)動(dòng)指令的信號(hào)被大腦誤解為幻肢實(shí)際上活動(dòng)了。
為什么健全人想要移動(dòng)手部且故意保持不動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生同樣強(qiáng)烈的幻肢活動(dòng)的感覺呢？經(jīng)大腦成像研究證實(shí)，這是因?yàn)閬碜云つw、肌肉、關(guān)節(jié)感受器的感覺反饋及眼睛的視覺反饋，一致證明手臂實(shí)際上并沒有活動(dòng)。盡管運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)正在向頂葉發(fā)送“活動(dòng)”信號(hào)，但感官反饋提出了強(qiáng)有力的反對(duì)意見，因此，健全人不會(huì)有幻肢活動(dòng)的真實(shí)感覺。
然而，如果手臂缺失，你的肌肉、皮膚、關(guān)節(jié)和眼睛就無法提供這種有效的反對(duì)證據(jù)。沒有感官反饋的反對(duì)意見，頂葉收到的最強(qiáng)信號(hào)便是手的運(yùn)動(dòng)指令。因此，就會(huì)體驗(yàn)到幻肢實(shí)際在運(yùn)動(dòng)的感覺。
但有些患者的情況截然相反：他們感覺自己的幻肢“癱瘓”了
拉馬錢德蘭發(fā)現(xiàn)，這種情況的患者往往在截肢前經(jīng)歷了因周圍神經(jīng)受損而導(dǎo)致的癱瘓。在截肢前，患者有手臂，但手臂卻毫無知覺，拉馬錢德蘭推測(cè)這導(dǎo)致了患者的習(xí)得性癱瘓。
為了驗(yàn)證他的猜想，拉馬錢德蘭設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：將豎直的鏡子放在一個(gè)紙箱的中央，紙箱的頂部和前部都被去掉了。他讓受試者站在箱子前面，雙手放在鏡子的兩側(cè)，從一個(gè)角度向下看，就會(huì)看到一只手在鏡中的反射精確地疊加在另一只手的感覺位置上。換句話說，受試者會(huì)產(chǎn)生一種錯(cuò)覺，覺得看到了自己的兩只手，然而事實(shí)上，只是看到一只真實(shí)的手和一只由鏡子反射出來的手。
移動(dòng)幻肢的反光鏡箱
患者將癱瘓且疼痛的幻肢左臂“放置”在鏡子后面，而將完整無損的右手放在鏡子前面。當(dāng)他通過觀察鏡子右邊來觀察右手的反射，他產(chǎn)生了錯(cuò)覺，認(rèn)為幻肢重新長(zhǎng)出來了。真實(shí)移動(dòng)的右手會(huì)讓患者感覺幻肢在移動(dòng)，并且是多年以來第一次有這樣的感覺。這種鍛煉減輕了許多患者的幻肢痙攣和其他幻肢疼痛癥狀。
一個(gè)簡(jiǎn)單的反光鏡箱竟能令幻肢消失。這是怎么做到的？目前還沒有人證明這種機(jī)制，以下是拉馬錢德蘭的猜測(cè)：沒有關(guān)節(jié)或肌肉反饋，沒有運(yùn)動(dòng)指令信號(hào)的副本，而反光鏡箱輸入的視覺反饋又不一致，當(dāng)面對(duì)如此雜亂的感覺輸入時(shí)，大腦放棄了，最后它說，“算了，根本就沒有手臂”。大腦無奈地否定了手臂的存在。拉馬錢德蘭實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)史上第一個(gè)成功的幻肢截?cái)喟咐?/span>
20 世紀(jì)80 年代流行的舊觀點(diǎn)認(rèn)為，大腦由許多專門的模塊組成，這些模塊從人類出生起就為執(zhí)行特定的任務(wù)而存在。而拉馬錢德蘭等人的研究證明，大腦中所謂的模塊并不是孤立地完成工作的，它們之間有著大量的交互，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過之前的猜想。一個(gè)模塊運(yùn)行的變化，例如因損傷、成熟、習(xí)得和生活經(jīng)驗(yàn)發(fā)生的變化，可能導(dǎo)致與它相連的許多其他模塊的運(yùn)行發(fā)生顯著變化。令人驚訝的是，一個(gè)模塊甚至可以接管另一個(gè)模塊的功能。大腦的神經(jīng)連接不是固定不變的，而是高度可塑的——不僅僅在嬰幼兒和孩童時(shí)期，而是貫穿于每個(gè)人的一生。
心靈感應(yīng)和按摩幻肢
漢弗萊失去了一只手，后來成為幻肢。就像其他患者一樣，每次觸摸他的臉，他都會(huì)感覺失去的手好像有了感覺。
但是拉馬錢德蘭這次決定嘗試一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)。他讓漢弗萊看著他輕撫他的學(xué)生助理的手，這時(shí)漢弗萊驚訝地叫道，他不僅看到，而且自己的幻肢還真正地感受到被撫摸！
要弄清這背后的原理，得從一種被稱為鏡像神經(jīng)元的特殊神經(jīng)細(xì)胞講起。這些神經(jīng)細(xì)胞不僅在你執(zhí)行動(dòng)作的時(shí)候活躍起來，而且在你觀察其他人執(zhí)行相同動(dòng)作的時(shí)候也會(huì)被激活。這些細(xì)胞所做的是讓你有效地感同身受，“讀懂”他人意圖——明白他人到底想做什么。你可以用自己的身體意象來模仿他人的行為。就其本身而言，鏡像神經(jīng)元是自然賦予我們的最接近于心靈感應(yīng)的東西。
對(duì)于健全人來說，負(fù)責(zé)觸摸與疼痛的感覺鏡像神經(jīng)元在被激活后，手部的皮膚和關(guān)節(jié)感受器發(fā)出的空信號(hào)（“我沒有被觸碰”）會(huì)阻止鏡像神經(jīng)元信號(hào)到達(dá)意識(shí)覺知?？招盘?hào)和鏡像神經(jīng)元信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)，高級(jí)大腦中心將其解釋為“可以感同身受，但不是真正地感受他人的感覺”。
而在這場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，漢弗萊的鏡像神經(jīng)元以正常方式被激活，但是手部不再能發(fā)出空信號(hào)來否定這一切。漢弗萊的鏡像神經(jīng)元活動(dòng)完全進(jìn)入意識(shí)體驗(yàn)中，這使他切實(shí)感覺到了被撫摸。想象一下：唯一能將你的意識(shí)與他人意識(shí)分開的可能是你的皮膚！
看到發(fā)生在漢弗萊身上的這一現(xiàn)象后，拉馬錢德蘭又測(cè)試了其他三位患者，得到了同樣的結(jié)果，這被稱之為“習(xí)得超級(jí)共情”。令人驚訝的是，有一些患者僅僅通過看著他人接受按摩就感覺自己的幻肢不再疼痛了。這在臨床上可能有所幫助，因?yàn)轱@而易見，我們不能按摩患者的幻肢。
這次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果引發(fā)拉馬錢德蘭思考另一個(gè)有趣的問題：如果患者是臂叢神經(jīng)（連接手臂和脊髓的神經(jīng)）被麻醉，而不是截肢，那么當(dāng)他僅是看著他人被觸碰時(shí)，他麻醉的手會(huì)有被觸碰的感覺嗎？實(shí)驗(yàn)證明，答案是肯定的。這一結(jié)果意義非凡，因?yàn)樗砻?，要達(dá)到超級(jí)共情的效果，大腦不需要進(jìn)行聲勢(shì)浩大的結(jié)構(gòu)重組，將手臂麻醉就足夠了。
這又一次證明，大腦連接是動(dòng)態(tài)的。大腦是由模塊組成的，但這些模塊不是固定的實(shí)體，它們通過與彼此、與身體、與環(huán)境，甚至與其他大腦間的強(qiáng)大互動(dòng)而不斷更新。
一場(chǎng)驚心動(dòng)魄的心智探奇
關(guān)于幻肢的一系列研究只是拉馬錢德蘭在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的眾多學(xué)術(shù)成果之一，他還有更多有趣故事等待我們?nèi)ラ喿x：
神奇的聯(lián)覺——聯(lián)覺者以非凡方式體驗(yàn)平凡世界，他們能夠品嘗顏色，看到聲音，聽到形狀或者觸摸情感，或者產(chǎn)生這幾種感覺的超現(xiàn)實(shí)混合“通感”。
孤獨(dú)癥的成因——研究結(jié)果有力地證明，孤獨(dú)癥兒童有一個(gè)功能失調(diào)的鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)，這有助于解釋孤獨(dú)癥的許多特征，也許將來能幫助我們找到一種方法讓他們“回來”。
神經(jīng)美學(xué)與審美偏好——畢加索畫的鴿子為什么比鴿子全彩照片更“吸睛”？男性的大腦為何更喜歡金發(fā)女郎勝過黑發(fā)女郎？為什么我們的大腦不僅偏愛對(duì)稱的臉，還偏好漫畫這樣的夸張刺激？
虛構(gòu)癥、盲視現(xiàn)象、病感失認(rèn)癥、柯立芝效……
《會(huì)講故事的大腦》匯集了拉馬錢德蘭多年來大部分研究的精華，一個(gè)個(gè)案例、一場(chǎng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，環(huán)環(huán)相扣，妙趣橫生，讓讀者跟隨這位學(xué)術(shù)大拿的腳步，一窺人類生來便感到好奇的內(nèi)在精神生活。
拉馬錢德蘭的寶貴不僅在于他在神經(jīng)精神病例上的見多識(shí)廣，更在于他千錘百煉出來的最頂尖科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探索的思考路徑，以及一個(gè)偉大科學(xué)家的素質(zhì)和襟懷。
正如本書特邀審校趙思家所說：“這本書提醒每一個(gè)人，我們的大腦是多么不凡，而擁有一個(gè)平凡的大腦是多么幸運(yùn)。”
