大脑简史

　　引言 本书书名中涉及的两个意大利词语——“大脑”“简史”，都用了复数，这一设计不无深意：首先，本书选取的都是一些有价值的案例；其次，书名本身也说明，我们的主题会随着时间的推移而渐趋多元、丰富，不断变化。在某些特定的历史时期，人们会讨论是否需要回归一种俯瞰全局的视角，并借此重申历史学的重要地位。本书的三个章节时间跨度很大，难免使人怀疑这是否符合“简史”应有的架构，可能有人会问：这部简史会不会名不副实？是否已有前人在这一领域做了类似工作？ “神经科学”一词诞生于1962年，由麻省理工学院生物学教授弗朗西斯??奥托??施密特（Francis Otto Schmitt）提出，距今不超过五十年。当时，他在美国艺术与科学院开展了一个新项目，旨在联合生物学家、化学家、医学家、数学家、物理学家和工程师，共同研究神经系统。自那时起，神经科学开始逐渐摆脱地理条件的限制，并以惊人的速度在世界范围内扩展。媒体报道纷至沓来，公众关注度日益提高。*终，这一学科在20世纪末取代了基因组学，被用以解释人类特征及行为。在这一学科上，我们能同时看到“大科学”和技术科学的典型特征。人们能够通过神经影像技术了解心灵的活动机制，与此同时，二十年前镜像神经元的发现，也让人们在探索心灵的过程中有了更多的遐想与反思。 2013年，凭借充裕的经费，两个大型研究项目在欧洲和美国开始运行。项目把21世纪称作“大脑的世纪”，与此同时，一系列带有“神经”这一关键词的子学科也逐渐兴起：神经美学、神经伦理学、神经人类学、神经经济学、神经史学、神经神学等。有人认为，大脑研究的“神经转向”以及“神经中心主义”，会不断推动新产品的研发与宣传。有人指出，大脑是“独立器官”，如果忽略其独立性，有些新发现和新应用就会显得离奇古怪。众所周知，伪科学会鱼目混珠，假扮真科学，况且，目前并不存在判断真伪的统一标准。科学宣传本就像九头蛇一样真假难辨。 近几十年来，神经科学蓬勃发展，大脑也成为现代性的标志。因此，历史学家也不再局限于研究毫无起伏变化、线性发展的历史，他们开始寻其根、溯其源，考察不同时代中人们对于大脑的不同看法。请注意：本书的目标不是界定大脑在各个历史时段扮演的角色，这并非重点。同时，笔者也会尽量避免用现代人的视野对以往的历史评头论足。 我们要从遥远的时期开始，讲述大脑的历史：我们先一同回望四千年前的埃及。那时，大脑**次有了书面记载，而且根据现代对古埃及医学的分析，解剖生理学在当时的心脑血管系统研究中具有中心地位。其实，在其他古代文明中，这种首要地位也有迹可循：在希腊文明中，自5世纪起，人们便把大脑看作是*重要的器官。希波克拉底在他的著作中，曾宣称大脑是身体信号的唯一诠释者与信使。而在这部作品问世之前，早已有部分生理学家开始关注大脑这一器官。在接下来的几个世纪里，当两个重要器官——心脏与大脑并驾齐驱之时，亚里士多德和柏拉图在选择上出现分歧，为人们指出了两个截然不同的研究方向。需要注意的是，二人所描述的大脑也不尽相同，几乎全然对立。 由于那时存在对尸体的禁忌，人们只能将动物作为直接研究对象，并基于相关研究得出结论。没过多久，在托勒密王国的雄伟首都亚历山大港，尸体解剖和活体解剖获得许可。从此，医生对神经系统有了新的认识。但是由于“罗马法”的存在，盖伦（Galeno）仍然不能通过解剖人体进行研究。但在公元2世纪下半叶，他建立了一间装备齐全的医学、哲学实验室，该实验室一直运作了千年之久。他敢于反驳亚里士多德设下的教条，敢于挑战对方认为大脑只是个冷却器官的观点。在盖伦看来，生命机体和精神生活的主宰是“气”（pneuma，普纽玛）。而到了古典时代，希腊作家在作品中谈及该元素时，开始将其与灵魂结合，认为在身体里，“气”会成为一种精神活动，会产生感觉，会决定运动。 盖伦对心室系统的研究细致入微，为学科发展做出了重要贡献。他认为，身体中有互通互连的内部通道，通道中空无一物，能够容纳一种非实体的、精神性的存在。然而，这并不是他的原创性观点：其实，这一概念的基本要素可以追溯到4世纪末；而它在后续传播的过程中，又有了极大改变；*后，几乎沿用至现代社会。达??芬奇（Leonardo da Vinci）的画作中，便有该思想的痕迹。1543年，安德烈??维萨里（Andreas Vesalius）在他的作品中对盖伦的观点提出异议，指出了传统理论中对大脑皮质形态的忽视，此举为新解剖学奠定了基础。直到17世纪下半叶，相关研究才翻开了新的历史篇章。与此同时，随着时间的流逝，亚里士多德的“心脏中心论”已站不住脚，人们不费吹灰之力便可将其驳倒，他的旧思想框架也渐渐分崩离析。 17世纪中叶，笛卡尔逝世之后，他的著作《论人》（Treatise of Man）才被发表，这里面提供了一个关于神经系统的功能及运行机制的模型。对于该模型，人们众说纷纭，有人赞成，也有人驳斥，尤其是其中对松果体腺的分析，有荒诞怪异之虞。尼古拉斯??斯丹诺（Niels Stensen）推翻了笛卡尔的只有人类有松果体腺的观点，证明了它不是灵魂之所在。 同一时期，托马斯??威利斯（Thomas Willis）否定了盖伦的脑室观点。他积极应用新发明的显微镜（笛卡尔在神经生理学论述中忽视了这一工具），并指出借助显微镜能够获得重要信息。通过观察，他提出了“人脑的高级认知功能来自大脑皮层的褶皱”观点，并指出大脑皮质越光滑的动物，在自然界的等级就越低。1664年，威利斯出版了《大脑解剖》（Cerebri Anatome）一书，其中的草图展现了大脑的结构，与之前的研究截然不同，但该观点并未受重视，也未被主流科学家及时跟进。比托马斯??威利斯年轻一点的马切罗??马尔比基（Marcello Malpighi）在从事研究大脑结构的解剖学工作时了解了威利斯的理论。笛卡尔的大脑自动运作理论对他来说太抽象了，理论中的想象模式与经验主义所揭示的事实不匹配。但是，他使用了模型和比较的手段，认为：大脑皮质在“黑色胆汁”分泌时将会起到过滤器的作用，因此墨迹斑斑。在他看来，皮质类似于一个大的腺体。这种带有主观色彩的解释在数十年内一直占上风。 在世纪之交，爱德华??泰森（Edward Tyson）的比较解剖学发现，脱水后的黑猩猩身体与人类的共同点多于其他猿类，还发现黑猩猩的大脑与人类大脑极为相似。 罗马精神病学家乔瓦尼??玛利亚??兰奇西（Giovanni Maria Lancisi）在1713年发表观点称胼胝体是思维灵魂的所在地。同时，他还在两个脑半球的连接处准确观察到了单一器官，即笛卡尔提出的松果体。 到了18世纪中叶，阿尔布雷希特??冯??哈勒（Albrecht von Haller）的实验（试图将刺激性和敏感性区分开来）出现在了公众的视野中，他更倾向于将神经系统作为一个组织的集合，而不是作为一个具有功能的器官来研究。不仅如此，他还对以往所有关于感觉定位的尝试都表示质疑。承认对大脑这个成分模糊、功能可疑的身体系统的无知几乎成了一件必要的事，该系统的病症将在未来很长一段时间内给临床手术带来困难。西班牙公主玛丽亚??安东妮亚（Maria Antonietta）的医生费利克斯??维克??达泽尔（Felix Vicq d'Azyr）是*早开始进行大脑研究的人之一，他的研究计划因他过早去世而未完成。该计划将大脑的复杂程度作为评估每个物种的标准，以此实现动物的分级。 18世纪末，一些迹象表明，一个里程碑式的崭新时代即将拉开帷幕，大脑研究将在下一个世纪全面展开。1798年，一位德国医生开始着手进行他的大脑生理学项目，意图忠实地描绘出人脑的本质。他名叫弗兰茨??约瑟夫??加尔（Franz Joseph Gall），原本一直在维也纳生活、工作，但他于1805年告别故土，先在欧洲各地宣扬自己的学说，随后在巴黎定居。在那里，他与学生约翰??加斯帕尔??施普尔茨海姆（Johann Gaspar Spurzheim）一起，试图获得高级知识分子的赞同，建立科学界的共识。尽管法兰西学院的裁决否定了他的学说，但他却成功了。这两位传播者在短时间内仍维持合作伙伴关系，他们的事业也得到了进一步的发展与壮大。 本书第二章叙述了一种“科学意识形态”的形成和传播，其发明者称之为器官学，其他人则称之为颅相学。人们众说纷纭，各派观点碰撞交融，*终达成了一个共识：道德品质和智力能力与生俱来，取决于构成大脑的特定器官的发展。大脑的两个半球上有大脑灰质，大脑是具有双重作用的器官，而19世纪的人们则应当遵循道德价值观规定的行为准则，认识这一器官、研究其功能。这些器官当时被视为“需要锻炼的肌肉”。*近也有一本书的作者指出了这一点，他想强调两个世纪前颅相学家推荐的体操与“神经生物学”之间的关系，后者是一种市场化的产物，它源于当下的一种理念——人类的个性本质上与大脑相吻合。 早在2001年，心理学家威廉??乌塔尔（William Uttal）就批评说，他的许多同事有一种天真的想法，总是希望通过将学科简化为对神经或计量元素的研究，来加强其学科理论性。尽管他承认可以通过20世纪末引入的复杂成像技术窥探大脑的运作，但在他看来，这一方法存在着巨大的误解风险。研究者所看到的东西，虚假的比真实的多，而且相关研究对认知过程的定位过于随意。虽然在其他领域，还原论方法有助于更好地理解各种现象，但人脑及人类行为有多维复杂性，需要极其谨慎地研究。几年后，历史学家迈克尔??哈格纳（Michael Hagner）写了一篇关于网络颅相学的文章，质疑了上述技术产品仪器的新“视觉权威”。 杰里??福多（Jerry Fodor）于1983年提出了模块化思维理论，他的著作封面上有一个颅相学视角下的头部图像。在过去的几十年里，颅相学不时被提起并重复纳入讨论范围，时不时地成为历史学家仔细研究的主体。笔者认为，颅相学的发展史应该被置于中心位置，但不仅仅是出于上述原因，更是因为颅相学涉及西方文化的很大一部分，能够反映历史阶段的交替及地理变化。在很长一段时间里，颅相学一直吸引着医生和科学家们的兴趣，有人采纳其原则，有人则持反对态度。尽管如此，作为一个具有强烈文学色彩和艺术气质的异质性、扩张性学科，它仍旧得到了持续的传播。尤其值得关注的是，颅相学在美国建国时期的发展状况说明科学可以成为信仰，能够影响商业举措、教学理念和卫生改革，改变日常生活的方方面面。 当时的人认为，如果不能了解大脑的表现形式，就无法处理大脑的问题，因此有人完善了检查大脑结构和功能的工具。虽然加尔及其追随者拒绝直接实验，但在19世纪初，都灵的路易吉??罗兰多（Luigi Rolando）对动物进行了活体解剖和电化电流诱导，并试图定位某些与颅相学功能毫无共同之处的一般功能。弗朗索瓦??马让迪（Fran?ois Magendie）的做法与罗兰多相似，他大胆进行了生理学实验，取得了显著成果。他将颅相学判定为伪科学，认为它与占星术或亡灵术相近。而其他研究者，如托马斯??莱科克（Thomas Laycock）、赫伯特??斯宾塞（Herbert Spencer），则把解剖实验作为一种激励自己研究的学说，促进了对于神经系统的层次和进化模式的了解。19世纪，不同的调查风格和技术被越来越多地应用于神经系统，我们将在第三章的**部分展开论述。 比较解剖学显示，恰如威廉斯在两个多世纪前的猜测，动物的大脑皮层趋于复杂，其中人类的大脑皮层复杂程度*高。有人宣称欧洲男性的大脑皮层复杂程度比其他地方的人都高——神经系统的解剖学和生理学研究，也不可避免地成为当时普遍存在的种族观念的一部分，而这种观念注定会随着时间的推移而改变。保罗??布罗卡（Paul Broca）认为，具有越多褶皱的大脑越聪明，但大脑的重量和体积也同样重要。那些在社会中表现突出的人去世后，布罗卡对他们的大脑进行了长期分析，并坚信能够发现卓越的秘密。1861年，在解剖学与临床学方面，布罗卡还在左额叶发现了语言中枢，语言是人类的一种独特能力。后来卡尔??韦尼克（Carl Wernicke）发现了一个新的功能区域，即颞顶。随后，两人利用大脑的不对称性进行研究，指出两个半球具有相反的品质，并认为右半球具有所谓原始性，从而贬低了右半球。 毋庸置疑，19世纪的实验生理学成果显著。与罗兰多不同的是，皮埃尔??弗罗伦斯（Pierre Flourens）（加尔*可怕的对手之一）对动物进行了一系列无休止的实验，通过各种手段，揭示了大脑神经系统中存在的功能区。几十年后，对大脑皮层的电刺激显示，狗的肌肉运动由大脑皮层的特定区域控制。1876年，大卫??费里尔（David Ferrier）更准确地定位了控制运动和感觉的区域。过去一直被忽视的皮质，此时也成了在组织构成方面需要观察的对象。1906年，卡米洛??高尔基（Camillo Golgi）和圣地亚哥??拉蒙??卡哈尔（Santiago Ramón y Cajal）获得了诺贝尔奖，尽管他们之间存在着激烈的竞争。他们找到了使神经细胞的结构可视化的方法。认为细胞是生物体的*小单位的世纪结束了。 自那时起，颅相学又经历了诸多变化，它的传播速度越来越快、范围不断扩大，笔者无法一一详细介绍。世纪之交又产生了一次大变革，当时该领域的数十万名研究人员（正如前面所述）在专业期刊和手册中发表了数百万页的相关内容。大量的数据使得我们无法重现历史。20世纪的发展局面错综复杂，我们只能随机选择其中一部分，回忆一些相关事件。而笔者想讲的，首先是一种能够记录大脑电流活动节奏的仪器，它的发明者汉斯??伯格（Hans Berger）及其追随者都希望它能打开研究心理的大门，这一仪器证实了神经系统信号属于电的范畴，于是这种仪器随着电报模型的出现而出现。脑电图极大地丰富了神经学和精神病学的诊断设备，它在癫痫研究等方面也起着非常宝贵的作用。 1937年，怀尔德??彭菲尔德（Wilder Penfield）开始对癫痫病患者进行实验，他通过视觉模拟制作了“小矮人”的形象，这一人脑图像不断被模仿且传播甚广。20世纪下半叶，另一个同样幸运的形象从封闭实验室里诞生并走了出来——它就是人类所谓“三位一体大脑”理论的载体。保罗??麦克莱恩（Paul MacLean）认为，人类进化的过程中会有三个脑层叠加，**个从爬行动物处继承，第二个从低等哺乳动物处继承，第三个才从人类处继承且与人类各种行为有关。在他看来，这三个层面的共存是不完全和平的，这一点似乎导致了许多个人和社会问题。在那些充斥着冷战、太空征服和革命的年代，精神障碍以及各种冲突和恐惧都由“三位一体大脑”理论提供的钥匙来破译。麦克莱恩认为，“三位一体大脑”的存在问题亟待解决，同时，也必须为文明中的冲突找到补救措施。 这些年来，科学工作中的思想与理论进一步转移到了更广泛的公众领域，满足了大众的好奇心。在加州理工学院，罗杰??斯佩里（Roger Sperry）及其合作者沿着一条垂直线创造了“分裂大脑”的轮廓，分割后的两个脑半球以自己的方式运作。基于动物实验，他们又通过切断一些癫痫病人的胼胝体，在人类身上实现了两个脑半球的隔离（但所有的方法似乎都无法治愈这些病人的癫痫）。他们的临床和治疗工作令19世纪的双脑观念死灰复燃并得以更新，变成了：左脑主管理性，右脑主管感性。斯佩里在1984年获得诺贝尔奖时提出他不赞成滥用半球二分法，这也是有道理的。 注意事项 鉴于脚注中已经附有参考书目，因此笔者决定不再单独列出书目概览。