能夠上天入地，卻不知道自己的大腦，筆者認(rèn)為這是很多人的疑惑。隨著科技的發(fā)展，我們能夠延伸到的地方越來越多，無論是伸手不見五指的海底，還是扶搖直上九萬里的浩渺星空，都已經(jīng)出現(xiàn)了人類的蹤跡，可是，每天陪伴我們的“大腦”，我們卻不是很清楚。其實，這個最神秘的地方并不神秘，筆者就先從歷史上的大事件來揭開大腦神秘的面紗。
1. 笛卡爾－我思故我在
笛卡爾是法國著名的哲學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、神學(xué)家，一生成就碩果累累，笛卡爾是17世紀(jì)及其后的歐洲哲學(xué)界和科學(xué)界最有影響的巨匠之一，被譽(yù)為“近代科學(xué)的始祖”。
有的人可能有疑惑，笛卡爾又和我們的大腦有什么關(guān)系呢？關(guān)鍵就在于他的名言－我思故我在。
在笛卡爾的哲學(xué)中，懷疑是很重要的?！拔覀儾荒艹浞窒嘈抛约旱母杏X”。他認(rèn)為‘我’是獨(dú)立于肉體的，在思維上的東西，將思維與身體分離開。就像他的原話：這些人被組成，就像我們一樣，有一個身體和一個靈魂。首先我必須描述人體自身；然后靈魂，再次對自己；最后出示這兩個怎樣必須被結(jié)合和統(tǒng)一起來構(gòu)成類似于我們的人。
笛卡爾認(rèn)為在人的大腦中有個部位叫松果體，它是靈魂的主要位子并且是我們所有想法的形成的地方。原因如下：（1）松果體是整個大腦中唯一的單體部位。我們用兩只眼來看世界，兩只耳朵來聽世界，大腦的一切都是對稱的，只有松果體例外，所以必須是共同感覺的源泉，是靈魂的主要位子（2）松果體小，輕，易于移動，腦垂體雖然小、不可分割和位于中線，因為它在大腦的外面和完全無法移動因此不是靈魂的位子，而小腦的突瓣（笛卡爾稱為附屬物）是不合適的候選因為它可分割成兩半。
笛卡爾第二個有趣的觀點(diǎn)是涉及記憶方面的。笛卡爾認(rèn)為記憶可能不只存儲在大腦半球，而且也存在松果腺和肌肉中。而且，他認(rèn)為運(yùn)動的形式有兩種，一種是涉及到松果體，一種不涉及到松果體，即反射。由此可見，松果體在笛卡爾的哲學(xué)中占了相當(dāng)重要的地位。有人開玩笑的說'如果笛卡爾今天還活著，他一定在負(fù)責(zé)研究醫(yī)院的CAT和PET掃描機(jī)'。
我們今天明白，松果體是內(nèi)分泌腺體，位于間腦腦前丘和丘腦之間。是人“生物鐘”的調(diào)控中心，它能分泌褪黑色素，而褪黑素的分泌受光照影響，所以松果體的活動受光照影響強(qiáng)烈。
笛卡爾既不是第一個也不是最后一個寫了關(guān)于松果體的哲學(xué)家，但他給松果體附加了比任何其他哲學(xué)家都更重要的東西。直到今日，松果體仍然在被科學(xué)家研究，甚至有完全獻(xiàn)給它的雜志，《松果體研究雜志》。
2.顱相學(xué)
德國解剖學(xué)家弗朗茲·約瑟夫·加爾（Franz Joseph Gall）于1796年提出了顱相學(xué)，他認(rèn)為人的心理與特質(zhì)能夠根據(jù)頭顱形狀確定。
加爾從小就喜歡觀察人的外表（尤其是顱骨外表）同心理的關(guān)系。例如，他根據(jù)個人長期的個案觀察，發(fā)現(xiàn)眼睛明亮的人，一般記憶力較好；頭骨隆起的人，可能象征著貪婪的腦機(jī)能，是監(jiān)獄中扒手的特征等。后來他歸納出42種人不同的功能。按照他的邏輯，看一個人是什么類型的人，只需要摸一下大腦的形狀就可以了。
值得一提的是，加爾的顱相學(xué)從來沒有獲得學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，倒是老百姓很認(rèn)可他的觀點(diǎn)，在19世紀(jì)的民間，一度流傳很廣，直到20世紀(jì)初才慢慢絕跡。
3.蓋奇－天上掉下的不都是蘋果
不是所有從天上掉下的都是蘋果，也不是所有被砸的人都是牛頓。1848年，菲尼亞斯·蓋奇（Phineas Gage），一個鐵路工人，在施工現(xiàn)場被一根鐵棒擊穿了大腦，鐵棒從大腦前額穿進(jìn)去，從頭頂穿出來。蓋奇當(dāng)場暈倒，同事們立即叫來醫(yī)生，令人驚奇的是，他不但沒有死，還恢復(fù)了意識，幾分鐘后就離開了現(xiàn)場。
就當(dāng)大家都以為蓋奇奇跡般的康復(fù)的時候，蓋奇顯示出了和之前截然不同的性格，以前，菲尼亞斯是個愿意合作而友善的人，而現(xiàn)在他卻變得專橫、優(yōu)柔寡斷、傲慢、頑固、對旁人漠不關(guān)心，愛罵人，懷有敵意而且自私。他的同事都說：這不再是我們認(rèn)識的蓋奇了。最終，他離開了在鐵路上的工作，到處游蕩，最終成為集市上一個行為怪誕的人而了卻了他的余生。死后，他的頭顱被保留下來，經(jīng)過后來的X射線證實，額葉腦區(qū)部分受到了巨大的破壞。
對于蓋奇來說，這是一場徹頭徹尾的悲劇，人生軌跡因此急轉(zhuǎn)直下?？蓪τ诳茖W(xué)史來說，卻是一件有意義的事情，它讓人們逐漸思考，是不是大腦的某一特定部位受損會引起某些特定行為的缺失，這是科學(xué)思維模式的改變。
4.布羅卡和韋尼克
1861年，就在蓋奇去世一年后，法國醫(yī)生布羅卡（Broca）發(fā)現(xiàn)了特殊的現(xiàn)象，一個病人除了嚴(yán)重的語言缺陷外，其它似乎一切正常。他能夠完美的認(rèn)識和理解語音，但他只能發(fā)出一個音“tan”。病人去世后，布羅卡通過尸檢發(fā)現(xiàn)在患者接近左耳的大腦區(qū)域，就是左顳葉的部位，出現(xiàn)了損傷，后來，他又做了大量的實驗調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大腦左側(cè)顳葉特定區(qū)域受損的病人，都會出現(xiàn)與tan類似的癥狀，這個區(qū)域也被稱為布羅卡區(qū)，這種病癥被稱為布羅卡失語癥。
1874年，德國醫(yī)生韋尼克（Wernick）描述了有相反問題的患者，能夠清楚的表達(dá)，卻不能理解書面和口頭的語言，往往能夠流利的說，卻帶有毫無意義的詞和話，韋尼克進(jìn)行尸檢，發(fā)現(xiàn)距離左顳葉不遠(yuǎn)的區(qū)域受到了損傷，這個區(qū)域后來被稱為韋尼克區(qū)。
布羅卡和韋尼克的工作是神經(jīng)科學(xué)上里程碑式的發(fā)現(xiàn)，他們第一次明確行為障礙問題和大腦特定區(qū)域損傷的對應(yīng)關(guān)系。
5.潘菲爾德的侏儒圖
20世紀(jì)30年代，潘菲爾德（Penfield）醫(yī)生開始治療癲癇病，治療的方法是腦外科手術(shù)，去掉部分頭骨和暴露大腦。手術(shù)時，他注意到，當(dāng)用電極刺激皮層的某一部分時，身體的不同部位會回應(yīng)，他意識到，可以在皮層的特定區(qū)域和人體之間繪制一對一的粗略的對應(yīng)圖。今天仍然在原封不動的使用他繪制的對應(yīng)圖，在圖中，你可以看到，大腦的哪一區(qū)域大致控制哪種功能，以及每個功能的重要程度。例如，我們的手和臉部在大腦的感覺皮層中占的面積很大，這說明這兩個部位對于我們的生活是十分鐘重要的。而我們的背部和腿部對應(yīng)的感覺皮層面積很小。他在1951年發(fā)表了他的結(jié)果，這些結(jié)果產(chǎn)生了我們對大腦了解的另一個轉(zhuǎn)變。
如果按照這個模型的比例來縮放的話，就會得到一個面部肥厚，手部強(qiáng)健，軀干瘦小的小矮人，又稱侏儒圖。
6.斯佩里的裂腦實驗
美國神經(jīng)生理學(xué)家羅杰·斯佩里由于對大腦半球研究的貢獻(xiàn)，獲得1981年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
他是治療癲癇的醫(yī)生，通過切除連接兩個大腦半球的胼胝體，使他們不再溝通和連接身體左側(cè)和右側(cè)的信息。這通常停止反饋回路和癲癇發(fā)作。之后并沒有明顯的后遺癥。但他注意到了一些異常。
有一個病人想用一只手擁抱他的妻子，卻發(fā)現(xiàn)另一只手在做完全不同的事情，他遞了一個鉤子到她的臉上。還有一個人在晚上睡覺時難以入眠，認(rèn)為他的另一只反叛的手會掐死他。
斯佩里在詳細(xì)研究后得出結(jié)論：在一個單一的大腦內(nèi)可能存在著兩個不同的意識，他寫道：左半球和右半球可能是同時有意識的，兩種思維是不同的，思維的體驗是平行運(yùn)行的。
斯佩里通過大量的比較實驗所取得的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，突破了許多傳統(tǒng)的理論，科學(xué)地解釋了大腦功能的高度專門化。斯佩里的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重大意義體現(xiàn)在以下幾方面。
一是確立胼胝體的傳遞功能，證偽“胼胝體無作用說”。胼胝體并不是像傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的那樣，“只是腦的支持物”，而是起著兩半球之間傳遞信息的決定性作用。這樣，肼胝體在完整大腦中的作用終于由斯佩里弄清楚了。
二是發(fā)現(xiàn)了右半球優(yōu)勢功能，匡正右半球劣勢觀點(diǎn)。斯佩里及其同事對“分離腦”病人進(jìn)行的一系列單側(cè)性試驗，表明大腦左半球長于語言和計算。大腦右半球雖不擅說寫，但對語言和字義仍有相當(dāng)?shù)睦斫?。它對空間的識別，對音樂、藝術(shù)、情緒的感知，則優(yōu)于大腦左半球。
三是辯證地提出意識的分離和統(tǒng)一，反對右半球無意識的觀點(diǎn)。
7.網(wǎng)格細(xì)胞與定位細(xì)胞
我們?nèi)祟惥烤故窃趺粗牢覀兯幍奈恢茫质窃趺粗牢覀儗⒃趺礃尤ツ硞€地方的呢？我們的定位機(jī)制究竟是怎樣的呢？
1971年，約翰·奧基夫(John O′Keefe)發(fā)現(xiàn)了構(gòu)成這一體系的第一個組成部分。他在大腦一個名叫海馬體區(qū)域發(fā)現(xiàn)一種特殊的神經(jīng)細(xì)胞，當(dāng)實驗小鼠在房間內(nèi)的某一特定位置時其中一部分這樣的細(xì)胞總是顯示激活狀態(tài)。而當(dāng)小鼠在房間內(nèi)的其他位置時，另外一些細(xì)胞則顯示激活狀態(tài)。奧基夫認(rèn)為這些是“位置細(xì)胞”，它們構(gòu)成了小鼠對所在房間的地圖。
2005年，May-Britt Moser和Edvard Moser夫婦發(fā)現(xiàn)大腦定位機(jī)制的另外一項關(guān)鍵組成部分。他們識別出另外一種神經(jīng)細(xì)胞，他們將其稱之為“網(wǎng)格細(xì)胞”，這些細(xì)胞產(chǎn)生一種坐標(biāo)體系，從而讓精確定位與路徑搜尋成為可能。他們隨后進(jìn)行的研究揭示了位置細(xì)胞以及網(wǎng)格細(xì)胞是如何讓定位與導(dǎo)航成為可能的。
John O′Keefe以及May -Britt Moser 和Edvard Moser夫婦的發(fā)現(xiàn)解答了一個困擾哲學(xué)家和科學(xué)家們長達(dá)數(shù)個世紀(jì)的謎團(tuán)——大腦究竟如何創(chuàng)建一個有關(guān)自身周圍空間位置的地圖？我們又究竟如何能夠在復(fù)雜的環(huán)境中找到方向？
對位置的感知以及判斷方向的能力是我們生存的基礎(chǔ)。對位置的感知構(gòu)成我們在環(huán)境中對自身所處地點(diǎn)的知覺。而在行進(jìn)的過程中，我們將基于運(yùn)動狀態(tài)給出的距離判斷與有關(guān)先前位置的信息結(jié)合了起來。
8.神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的新作用
神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的口碑不佳。膠質(zhì)細(xì)胞雖有突起，但不具軸突，也不產(chǎn)生動作電位，它們并不像神經(jīng)元那樣傳遞電信號，在哺乳類，二者的比例約為十比一。一個世紀(jì)以來科學(xué)家忽略了大量存在的這類大腦細(xì)胞，只將它們當(dāng)作維護(hù)日常工作的包裹物質(zhì)來對待。
然而，新的成像方法終于給了科學(xué)家研究膠質(zhì)細(xì)胞的機(jī)會，他們發(fā)現(xiàn)，在記憶和學(xué)習(xí)等重要的大腦功能中，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞起著關(guān)鍵作用?！斑@是個全新的領(lǐng)域。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞更為復(fù)雜和多樣，并不像神經(jīng)元，“他指出，“膠質(zhì)細(xì)胞的作用不同于神經(jīng)元，這意味著，我們必須了解它們?！?/span>
也許，人類大腦很多未解之謎就在這種曾被低估的細(xì)胞之中。
9.大腦并不是一成不變的
很久以前，人們認(rèn)為大腦是一成不變的，人們認(rèn)為大腦是從人很小的時候就已經(jīng)停止發(fā)展，所以，可以認(rèn)為是人終生不變的部位。
但是，人們通過生活和實驗逐漸發(fā)現(xiàn)，實際情況并不是如此。
《跨國戰(zhàn)爭老兵雜志》曾經(jīng)登過這樣一個故事,有一位住在伊利諾伊州Jacksonville鎮(zhèn)的老人,在醫(yī)院工作時,常常細(xì)心地把截下的斷肢包好,保證肢體的舒展。他說他認(rèn)識的一個人因為截肢后幻覺肢劇痛不止,最后不得不把已埋下的肢體挖出來,使肢體平展。那以后,痛感消失了。
幻肢疼現(xiàn)象在各國民間均有出現(xiàn)，盡管肢體已經(jīng)被截掉，但是截肢者仍然能感覺到那個已不存在的肢體在癢、痛、冷暖和扭轉(zhuǎn)等，并且常常還能夠按照人的意愿自由移動，和身體還有協(xié)調(diào)感，仿佛屬于人體的一部分。
目前一種流行的說法是，大腦中有專門司職各個運(yùn)動器官的皮層。舉個例子，如果患者的手部被截去，那么隨著大腦皮層的重組，司職面部的皮層就有可能會“侵占”原來手部的皮層，造成人們的感覺錯覺，當(dāng)刺激到面部時，就有可能會誤以為手部還在，產(chǎn)生幻肢痛。這也從側(cè)面上印證了大腦存在可塑性。
Gopnick等人在1999年描述神經(jīng)元為增長的相互交流的電話線。誕生之后，一個新生兒的大腦收到許多來自嬰兒感官的訊息。這感覺訊息必須設(shè)法被送回能將它處理的大腦。為此，神經(jīng)細(xì)胞必須相互連接，把神經(jīng)沖動傳送到大腦。新生兒的基因指示一條路徑讓信息從一個特別的神經(jīng)細(xì)胞去大腦的正確的地區(qū)。例如，視網(wǎng)膜的神經(jīng)細(xì)胞將神經(jīng)沖動傳送到大腦枕葉主要視覺區(qū)，而不傳送到腦中顳葉的語言產(chǎn)生區(qū)（韋尼克氏區(qū)）。這個基本的干線已經(jīng)被建立，但是精確的從一個房子到另一個房子的連接線需要另外的信號。
在出生后的最初幾年，大腦迅速生長。隨著每個神經(jīng)元成熟時，它發(fā)出多個分支（軸突，發(fā)送訊息，及數(shù)突，接受訊息），增加突觸接觸的數(shù)量和鋪設(shè)挨家挨戶，或者在大腦情況下，從神經(jīng)元到神經(jīng)元間具體的連接。出生時，在大腦皮質(zhì)里的每個神經(jīng)元有大約有2,500個突觸。當(dāng)一個嬰兒2到3歲時，突觸的數(shù)量大約是每神經(jīng)元15,000個突觸(Gopnick, et al., 1999). 這數(shù)量大約是平均成年人的大腦的兩倍。當(dāng)我們變老時，舊連接透過叫突觸修剪的過程刪除。
加拿大蒙特利爾大學(xué)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大腦具有驚人的可塑性，正常情況下與眼睛相連的視覺信息處理與空間感知腦區(qū)，也能與聲音信息形成重新連接，因此一些先天性失明的盲人能通過聲音來感知空間，實現(xiàn)以耳代目.
蒙特利爾大學(xué)醫(yī)學(xué)研究中心柯利根認(rèn)為，這證明大腦具有驚人的可塑性，而可塑性是指大腦由于閱歷經(jīng)驗變化而發(fā)生變化的能力。大腦中有專門的腦區(qū)用于空間處理，即使一個人剛出生就失明，他的大腦也非常靈活，可以讓神經(jīng)元周圍的微環(huán)境發(fā)展變化，使神經(jīng)元擁有并執(zhí)行一些新功能。
來自倫敦大學(xué)國王學(xué)院的科學(xué)家們于2015年通過研究發(fā)現(xiàn)了一種新型分子開關(guān)，其可以幫助控制應(yīng)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活性改變的神經(jīng)元的特性，該項研究刊登于國際雜志Science上，相關(guān)研究表明大腦中的“硬件”是可協(xié)調(diào)的，而且對于理解基本的神經(jīng)科學(xué)原理提供了一定幫助，也為后期開發(fā)治療神經(jīng)性障礙比如癲癇癥的新型療法提供了希望。
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