《大脑传》Epub+Pdf+Mobi+Txt+Azw3 下载在线阅读

作者: [英]马修·科布

 

内容简介：

 

我们的感觉和身体活动的指令来自何方，情绪、意识、学习与记忆等认知活动的居所又在哪里？自有文字记载起，人 类对这些问题就从未停止过好奇。漫漫几千年来，我们对这些问题的认识从朴素、粗浅的心灵中心观，走到了精细、深入的脑中心观。脑，这个“已知宇宙中最复杂的物体”，吸引了人类历史上无数最聪颖的头脑去破解它的秘密。

 

在认识脑工作机制的过程中，人类一直在使用各种隐喻，这些隐喻无一不受技术、时代以及人类当时对脑认知水平的限制，在完成自己的历史使命后会被新的隐喻所取代。在《大脑传》中，作者马修·科布以脑的隐喻为切入点，介绍了人类脑的认识史上一个又一个里程碑以及那些做出伟大发现的科学家。从心智源自心脏的观点到把脑视作机器的机械观，从电与神经活动的关系到神经系统的神经元学说，从神经信号如何表征信息到脑功能的局域化定位与分散式分布之争，从把脑看作一成不变的电路到把脑视作一个具有可塑性的网络，作者历数了人类对脑认识的曲折演进历程，讲述了脑科学研究对计算机、人工智能等领域的诞生和发展产生的深远影响，勾勒出了一部群星闪耀、波澜壮阔的科学史诗。

 

脑确实是一台机器，我们是如何破解其他机器的玄机的，就应该如何去破解脑的玄机，而不能指望使用别的方法。因此，在探索脑的奥秘时，我们应该把探索其他机器的方法照搬到脑上来。

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功能：19世纪 1850年夏天，伦敦的共产主义劳工教育俱乐部举行了一次野餐，地点是汉普顿宫或者邱园（不同的人的回忆存在差异）。在参加野餐的人中，有一位是24岁的德国社会主义者威廉·李卜克内西，他当时刚刚因从事革命活动而被瑞士驱逐出境。共产主义运动的领袖卡尔·马克思也参加了聚餐，这是他们两人第一次会面。据李卜克内西回忆，32岁的马克思“通过提问来考察我，但也用他的手指以一种鉴赏家的风格在我的头顶摸索”。 [1] 和19世纪的许多其他欧美人一样，马克思相信，通过感觉一个人头上的隆起，可以判断这个人的个性。在政治天平的另一端，维多利亚女王也相信这种无稽之谈，两次邀请一位权威从业者来解读她的孩子们的颅骨特征。 [2] 这种被称为“颅相学”（phrenology）的思想在夏洛特·勃朗特的《简·爱》、巴尔扎克的《高老头》等小说以及阿瑟·柯南·道尔的福尔摩斯探案系列故事中都出现过，例如在第一次见到福尔摩斯时，莫里亚蒂就对福尔摩斯的颅相学特征做了轻蔑的评论。 [3] 事实上，19世纪英语世界的每一个文化人物，从马克·吐温到乔治·艾略特，都或多或少地接受了颅相学。 [4] 在欧洲大陆，法国的社会学创始人奥古斯特·孔德等重要思想家也接纳了这种审视脑和行为的新方法。 [5] 仅仅是在英国，各类颅相学题材的畅销书就卖出了几十万本。然而，所有这一切其实完全是一派胡言。 颅相学最初被称为“颅镜检查”（cranioscopy），是维也纳医生弗朗兹·加尔（Franz Gall）的心血结晶。 [6] 18世纪90年代，加尔提出了一种观点，认为人的行为和性格可以被分成许多心智官能，每一种官能都是由脑中的特定功能单位产生的，并且可以通过感觉颅骨的形状来检测这些功能单位的相对大小。1800年，加尔遇到了内科医生约翰·斯普尔茨海姆。斯普尔茨海姆比加尔小18岁，很推崇他的观点。据加尔回忆，在接下来的十年左右的时间里，他们二人游历欧洲，向“国家元首、大臣、知识分子、行政官员和各类艺术家”介绍他们的思想。 [7] 保守势力对他们的观点持怀疑，有时甚至是完全反对的态度：神圣罗马帝国皇帝和天主教会都谴责过这一理论。1807年，加尔在巴黎定居，拿破仑不情愿地接受了他的存在。尽管加尔很快就在上流社会中赢得了一批追随者，但他从未被法国学术界所接受：他加入法国科学院的努力屡屡被拒绝，他也从未获得他所渴望的学术上的认可。 [8] 尽管加尔的理论完全是错误的，但它仍然有重要的意义，因为他的理论以三种观点为基础，而直到今天，我们理解脑、心智和行为之间的联系仍然依赖于这三者。首先，颅相学的关注点是脑，按加尔的说法，“脑是所有感官和随意运动的器官”。 [9] 其次，加尔猜测脑的各种功能有其具体的定位，各不相同并且泾渭分明的部分负责不同的思想和行为。最后，加尔解释了为什么人和动物的大部分心理官能以及产生这些官能的功能单位是相同的。在27种心理官能中，只有8种是人类独有的，包括智慧、诗歌等等。加尔声称这种比较的方法使他发现了“生命体的法则”，尽管动物行为和人类行为之间的联系有时非常微弱。例如，对于山羊、鸟类等居住在高处的动物来说，它们和人一样具有自尊心这种心理官能。 [10] 通过比较不同物种来探索生物学原理后来证明是一种非常强大的科学方法，但加尔的颅相学并非基于进化论的观点，他仅仅是假设相似的结构应该有相似的功能。 加尔的想法并非完全原创，他指出的许多心理官能都可以追溯到18世纪的苏格兰思想家托马斯·里德和杜加尔德·斯图尔特的工作。此外，基于一种古老的观念，瑞士牧师约翰·拉瓦特在18世纪70年代提出了“面相学”（physiognomy）的概念，这种观念认为可以用面部特征来鉴定人的性格。 [11] 加尔收集了超过300个人类颅骨的测量数据，并将获得的解剖学知识和这些前人的观念整合到了一起。 1815年，斯普尔茨海姆与加尔闹翻，并在随后发表了自己版本的理论。在某种程度上，两人理论的差异似乎微不足道：斯普尔茨海姆只是描述了8个额外的功能单位及其官能，并引入了一组不同的心理学术语。 [12] 但两人之间的争论却要深刻得多：斯普尔茨海姆版本的颅相学只关注人，这极大地改变了这一理论的社会意义。加尔此前认为，官能是与生俱来和固定不变的，还认为如果表达过度，许多官能都会导致令人反感的行为，如淫欲、争斗或者欺骗，因此人的行为需要用宗教和惩罚来约束。 [13] 然而，对于斯普尔茨海姆来说，“所有的官能本身都是好的，都是服务于一个有益的目标”。他认为不道德的行为和犯罪行为都只是经验的结果，而教育可以改变功能单位的大小，从而改变行为（但他没有解释如何通过坚硬的颅骨来感知功能单位大小的变化）。 [14] 斯普尔茨海姆关于脑、思维和行为之间的联系的观点更为积极，甚至可能被用于治疗疾病，这使这一版本的观点开始在欧洲和美国引起广泛关注。随着加尔的参与度越来越低（他于1828年去世，享年70岁），斯普尔茨海姆的颅相学理论占了上风。 在英国，斯普尔茨海姆的成功一部分要归功于苏格兰律师乔治·康姆的不懈努力。康姆不仅帮助在爱丁堡创建了第一个英国颅相学学会，还撰写了大量的畅销书、文章和小册子来概述他的颅相学理论，其专注的主题是自我完善。 [15] 从19世纪20年代起，颅相学社团在英国遍地开花。起初，这些团体主要由专业人士和知识分子组成，但它们随后逐渐开始与技工学校以及文学和哲学学会互动，这些组织都是不断发展的工业城市的特色产物，旨在工人阶级的自我完善。康姆和颅相学家们并不是革命者，但对于当权者来说，他们自我完善和奉行唯物主义的双重宗旨具有令人不安的激进含义。但这并没有阻止一些宗教领袖接受颅相学。19世纪30年代，英国圣公会都柏林大主教理查德·沃特利声称，他“确信颅相学是正确的，就像确信现在太阳挂在天空中一样”。 [16] 在英吉利海峡的另一边，也发生了类似的情况。拿破仑一世最终禁止加尔的著作在法国出版，但在1830年一个更加自由的君主政体建立后，一些重要的医生开始拥护颅相学，法国国王路易·菲利普对这个话题也表现出了兴趣。 [17] 和英国的情况一样，人们乐于追捧强调自我完善的颅相学理论。虽然大众表现出了这种兴趣，或者说正是因为如此，知识分子和医生们从来没有彻底接纳颅相学。德国哲学家格奥尔格·黑格尔是颅相学最早的批评者之一，他在1807年批驳了这种新的风尚。黑格尔认为，杀人犯颅骨上的隆起不可能揭示一个人本性凶残，这不仅是因为颅骨上有很多各式各样的隆起，还因为包括谋杀在内的人类行为是非常复杂的现象。一个凶手的动机和行为与另一个凶手并不相同。 [18] 拿破仑是另一个怀疑者： 看看加尔有多蠢！他把自然界中不存在的倾向和罪行归因于一些隆起，而这些现象实际上源自社会和人的习俗。如果没有财产的话，对应于偷窃的隆起有什么意义？如果没有酒，对应于酗酒的隆起有什么意义？如果社会都不存在，对应于野心的隆起又有什么意义？ [19] 19世纪20年代，彼得·马克·罗吉特为《大英百科全书》写了一系列关于颅相学的文章，这些文章对颅相学进行了更实质性的批评并且大体上是科学的，其中一些后来作为小册子出版。罗吉特认为颅相学“将人类的灵魂分解为33个特殊官能是陷入了形而上学的迷宫”并对其表达了嘲讽。他还驳斥了颅相学有关脑部损伤会导致心智官能改变的观点，声称“对于这一原理，可以引述无数个直接的反例”。 [20] 虽然罗吉特承认脑是“心智的器官”，但他坚持认为，“没有任何直接证据支持脑的任何特定部分对心智的运行是必不可少的”。他还认为，那些罹患精神疾病的人特别能说明这一点：“最精确的解剖并没有发现任何有关精神异化的区域。”对加尔和斯普尔茨海姆关于通过颅骨能判断出脑的形状的基本主张，罗吉特也嗤之以鼻。他指出了这种主张一个相当明显的问题：颅骨的某些区域比另一些区域厚，并且颅骨外还覆盖着肌肉和皮肤，因此很难准确地测量出它的形状。罗吉特的观点得到了新一代知识分子的广泛认同，这些知识分子就是科学家群体。 [21] 在私下里，科学家们甚至表现得更直言不讳：1845年，剑桥大学地质学教授、牧师亚当·塞奇威克给他的同行查尔斯·莱尔写了一封信，把颅相学描述为“人类愚蠢行为和浮夸言谈的污水坑”。 [22] 从19世纪40年代后期开始，颅相学作为一种社会力量开始衰落。伦敦颅相学学会于1846年解散，甚至乔治·康姆最后也不再撰写颅相学的著作了。 [23] 在1848年席卷欧洲大陆的革命浪潮蔓延至法国后，许多法国颅相学家倡导的针对个人并且谨小慎微的改革就显得非常不够了。和与自我完善对应的颅骨隆起相比，马克思和恩格斯宣扬的共产主义为个人和社会的不幸提供了更为根本的解决方案。 对于学术界来说，颅相学的失败是由于科学思想的最终裁决者——证据。无论一个理论有多么美，多么合乎逻辑，多么诱人或者时髦，如果没有实验结果的支持，它最终都会被抛弃。就颅相学而言，法国医生马里-让-皮埃尔·弗卢朗（Marie-Jean-Pierre Flourens）开展了一系列研究，研究结果对颅相学的理论提出了尖锐的挑战。弗卢朗生于1794年，非常年轻就已经在法国学术界崭露头角。作为伟大的博物学家乔治·居维叶的门生，他不仅是法国科学院院士，而且还是极负盛名的文学机构——法兰西学术院的院士，这与加尔未能被他的第二祖国承认形成了最鲜明的对比。 弗卢朗用各种动物开展了一系列研究，他通过外科手术移除脑的不同部分，并观察动物随后的行为。加尔曾批评过这种方法，声称不可能精确地切除脑的某个特定部分，因此也就无法保证只有那个部分受到了影响。弗卢朗意识到了这种可能，但正如历史学家罗伯特·扬所说，他的方法基本上是“我移除了这一部分后，动物停止了这种行为，所以这个部分一定是这种官能的所在位置”。 [24] 在20年的时间里，弗卢朗一直在研究各种各样的鸟类、爬行动物、两栖动物以及一些哺乳动物，其研究范围之广令人震惊。他最明晰的实验发现之一与延髓（medulla oblongata）有关。所有脊椎动物都有延髓，这种结构位于脊髓的最顶端，就在脑的下方。弗卢朗发现，延髓损伤会影响呼吸和心跳，这似乎表明延髓是生命必需的生理活动的基础性中心。当弗卢朗损毁延髓上方紧邻的结构——位于脑后侧基底部的小脑时，他发现动物的动作变得不协调了。根据他的记录，一只小脑受到损毁的鸽子表现得就像一个醉汉。 [25] 损毁脑的最外层——脑叶（cerebral lobe）则产生了非常不同的结果。如果脑叶被移除，动物就变得完全无法响应刺激——一只青蛙可以以这种状态存活长达四个月的时间，但它“处在完全糊涂的状态……它既听不到也看不到，更无法表现出拥有意志或智能的任何迹象”。弗卢朗的结论是，移除脑叶会导致“所有感知能力和一般智能的丧失，还会导致决定各个物种独特行为的所有独特形式的智能的丧失”，这些物种也包括人。 弗卢朗拒绝接受存在大量心理官能的观点，他认为智能和意志的各个方面是合而为一的，并拒绝承认大脑皮层中存在任何解剖学上的细分结构。他认为，他发现的“最重要的结果之一”是，作为“智能中枢”的大脑皮层是一个单一的结构： 不仅所有的感知、意志和智能官能都只存在于这个器官中，而且所有这些官能都占据着同一个空间。一旦某种官能由于这个实际的脑的某个部分受到损伤而消失，所有其他官能就都会消失。同样，一旦某种官能因为受到损伤的部分被治愈而重新出现，所有其他官能也都会重新出现。 1842年，弗卢朗写了一部作品，严厉地驳斥了颅相学尤其是加尔的理论，此时距离加尔去世已经有14年了。通过这部厚达一本书的作品，弗卢朗证明了自己在法国学术界的核心地位。他不仅用实验发现来驳斥加尔，还援引了心智领域的法国哲学家典范——笛卡儿的著述，并把这部著作题献给笛卡儿。弗卢朗的实验表明心智是一个整体，这与笛卡儿从哲学角度出发得出的论证结果一致。他还指出，无论是在动物身上还是在人身上，许多与心智和感知有关的高级行为功能似乎都不像加尔所说的那样是高度定位化的，而是广泛分布在大脑皮层中的。弗卢朗认为，功能定位只适用于基本的生理功能以及与运动协调有关的功能。例如，中风的证据表明，如果右脑受损，那么病人就会出现身体左侧的一部分或者整个左侧瘫痪。但与人类心智的深层奥秘相比，这种功能定位对对侧运动的影响是微不足道的。心智似乎分布在整个大脑皮层中。 加尔声称，脑的每个部分都负责产生一种特定的心智活动，这种活动在法语中被称为“专有活动”。 [26] 而弗卢朗认为，脑的大部分活动似乎是全脑范围的协调活动（所谓的“共同活动”），这体现在“每个部分都会对整体产生影响，整体也会对每个部分产生影响”。弗卢朗指出，即使脑包含了一些具有特定生理功能的区域，但作为一个整体，脑“完全是一个合而为一的系统”。 [27] 弗卢朗无意中开启了一场深刻而旷日持久的辩论，辩论的一方认为脑作为一个整体运转，而另一方则认为脑包含不同的区域，这些区域分别产生不同的精神活动。在弗卢朗看来，只有最简单、最生理性的行为以及与运动相关的行为才表现出定位性，而所有代表更高层次心智活动的官能则是一个整体，以某种方式通过整个脑表现出来。 弗卢朗的这种观点遭受的第一轮打击来自对语言的研究。加尔的颅相学观点源自他年轻时的一种信念：眼睛鼓出来的孩子最擅长死记硬背式的学习。因此，他把语言官能以及其他与记忆有关的官能定位在脑的前方，紧贴在眼睛的后部。1825年，一位名叫让-巴普蒂斯特·布约（Jean-Baptiste Bouillaud）的年轻法国医生在巴黎的法国皇家医学院宣读了一篇论文，抨击了弗卢朗关于脑不存在功能分区的观点。布约指出，许多病理学的病例表明，脑中有一个负责语言输出的功能单位，语言输出也不同于对语言的理解以及对语言的记忆。作为颅相学的公开倡导者，他还说，几十个病例表明加尔是正确的，负责语言输出的功能单位位于脑的最前端。布约声称，对于那些生前无法讲话但能理解和记住词语的病人，尸检研究都发现他们存在大脑额叶的损伤。 [28] 由于布约的观点与加尔越来越不受欢迎的颅相学之间存在联系，再加上弗卢朗充分的实验证据，这使布约的观点最初鲜有支持者。此外，还有许多明确的反例。1840年，法国病理学家加布里埃尔·安德拉尔描述了14例丧失讲话能力的病人。这些病人的尸检结果显示，他们的额叶并没有损伤。另一方面，许多额叶受损的病人仍然可以正常讲话。安德拉尔总结说，认为脑的特定部分参与了语言输出“还为时过早”。 [29] 但这些发现对布约几乎没有产生任何影响，他对自己的观点非常有信心，甚至悬赏500法郎，寻找额叶受损但没有语言障碍的病人（他最终在1865年支付了赏金）。