《大腦的變化本身》The Brain that Changes Itself

《大腦的變化本身》TheBrainthatChangesItself

　　首先，從這本書中學到了些關於人的神經系統的基本知識。我原有的關於人體神經系統的知識大概還都是中學時生理衛生課上學的。現在看來，中國的中學教育雖然內容過於繁重，但要不是有那時打下的各學科的基礎，對很多人而言，以後還真少有機會接觸那些領域的科學知識了。

　　大腦的基本構造如此：cerebrum基本上就是大腦（大腦共分五部分，除cerebrum之外，另有腦幹brainstem,丘腦thalamus,中腦midbrain,和脊索spinalcord(還是大腦的一部分？)。Cerebralcortex是大腦皮質。Cerebrum是人體整個神經系統的最前端，分兩個腦半球，每個半球又分為以下幾個大區：

　　frontallobe，額葉，主管思維，其中又包括額前葉(prefrontallobe)；

　　parietallobe，頂葉，負責感知觸覺、味覺及肢體運動；

　　occipitallobe，枕葉，負責解讀視覺信息；

　　temporallobe，顳葉，負責聽覺、語言及記憶。顳葉中有海馬狀突起(hippocampus)，負責將短期記憶轉化為長期記憶。Memento裡頭的男主角應該就是這個部位受損，因此無法將短期記憶轉化成長期記憶，因而也就無法形成有效記憶，記住任何新的東西，但已經變成長期記憶的內容卻不會受損。神經醫學史上最著名的一個病例就是一個叫HM的病人，因為有羊癲瘋，醫生便將其兩個hippocampi都切除，之後他便無法記住任何新東西。

　　除此之外，還有關於神經細胞的一點基本知識：神經細胞分三部分：細胞本體、樹狀突起(dendrites)，和軸索(axon)。一個神經細胞的軸索與另一個神經細胞的樹狀突起相鄰，但並不直接接觸，而是其間有個叫觸處(synapse)的空隙。當一個神經細胞的樹狀突起受到刺激時，其軸索可通過釋放neurotransmitter，而將刺激通過觸處傳遞給相鄰的其他神經細胞的樹狀突起，從而如接力般，將信號在整個系統內傳播。另外，neurotransmitter主要有兩種，一個是dopamine(多巴寧，其作用是使人感到舒適、滿足，是對人行為的獎賞),一個叫acetylcholine(乙醯膽鹼，使大腦更敏銳)。

　　傳統的關於大腦及人的神經系統的理論有兩個核心觀點。第一是localization，及我們常聽到的關於大腦不同部位負責不同功能的分區理論。正因為如此，大腦某個部位受損，便會導致某個功能的喪失。這一理論的建立又涉及到神經醫學上另一個著名的病例，PaulBroca研究的代號叫Tan的病人（此君中風後便口不能言，只會發出tantantan的聲音，故得此雅號）。他死後，Broca把他的腦殼切開來一看，發現是左額葉受損，此後此區域便被稱為Broca』sarea，被認為專管支配口舌的運動而使人能夠說話。（另有一個Wernicke』sarea，被發現是負責理解語言。）傳統的理論還認為，大腦中的額葉是負責運動(motor)功能，而其他的三個部分則負責感知(sensory)功能：頂葉管觸覺與味覺、枕葉管視覺、顳葉管聽覺（嗅覺在哪？）。各項功能在大腦皮層上的分布可以通過測量大腦在進行某個特定活動時腦皮層上電流的變化而畫出個「腦地圖」來。而且還有個發現就是，身體上相鄰之部位（比如說一個手上的五個指頭），在大腦皮層上對應的功能區域也相鄰。

　　第二個核心觀點是大腦的機械性，也就是說，大腦象一個精密的機器，比如說時鐘，環環緊扣，各司其職。一切正常時，那是天衣無縫，巧奪天工，可要是一個零件出了問題，便必有一個功能受損，而且因為各個部位都各司其職，自然也就沒有哪個候補隊員能接替出了問題的部位。再加上神經細胞只會死，不能再生，所以，大腦沒有可修復性。於是，Tan同志的左額葉一旦受損，便再無說話之能力了。

　　而此書的主旨、其所介紹的神經科學方面的新發展，則正是對此傳統理論的突破。其書名便是對這一新理論的概括：大腦可以改變自己、也可以修復自己。這首先是對分區理論的否定。這並不是說大腦在功能上不分工，分工是有的，但此分工，一不是不可逆、不可變的，二也不是人人一致的。比如說一個手指如果斷了，其原來所對應的大腦皮層區域接受不到其信號了，但此區域並不是被閑置，而是會被利用起來處理其他（比如說相鄰的兩個手指）的信息。分區理論一突破，對大腦的機械性的認識也要隨之而改變，取而代之的是把大腦看作一個有適應能力、能自我修復、能與生存環境互動的有機體。這一定程度上可以說是從西方文化中注重局部與分工的認識論向東方文化中注重整體與協調的認識論過渡。基於如此之認識，關於大腦功能便有以下之原則：

　　一、用進廢退，useitorloseit；因此，各種大腦功能之間存在著一種競爭關係，當一個功能不常用時，被閑置的細胞便會被用來做另一更常用之功能，從而強化後者而弱化前者。這也可以被進一步闡述為下面的路徑依賴與第四條。

　　二、路徑依賴，即書中所謂之neuronsthatfiretogetherwiretogether；

　　三、活到老，學到老：人腦的plasticity從搖籃到墳墓都一直有，而且年紀大了更有必要通過腦力活動保持健康。要保持大腦的可塑性，重要的就是要學需要集中注意力、將精力全力以赴來從事的事情，比如說學外語。當注意力高度集中時，大腦內負責集中注意力和記住所經歷的事情的nucleusbasalis(下橄欖核)又被激活，dopamine及acetylcholine生產也被開動起來，而沒有這幾樣東西的活躍，大腦的可塑性也就喪失。這一點解釋了我為什麼在過去這兩三年中曾覺得，智力在下降，注意力難以集中，什麼要動腦子的事情，做了不到十分鐘，就不由自主地想找些輕鬆好玩的事情來分散一下注意力（比如說上個網什麼的）。就是因為我長期沒有高強度地集中注意力、學新東西，逐漸我的nucleusbasalis便在萎縮，而我也因此而變得更沒有能力集中注意力、進行深入而持久的思考了。而最近一段時間以來，因為進行了象寫作這些筆記這樣、需要集中注意力、認真理解記憶的腦力活動，nucleusbasalis又被激活，便又覺智力好象又恢復了一些。

　　四、東邊不亮西邊亮：這是我的總結，有兩層含意，一是指下面將要提到的sensorysubstitution，即以一種方式無法感知時（因失明而無法看到三維的世界），大腦可以學會用另一種方式感知（將聽覺及觸覺信號解讀成三維的視覺信息）；另一層含意是，如果大腦的某個區域沒有做本該做的功能（比如因失明，而視覺感知區域沒有視神經傳來的信息可處理），那麼它會被用來處理其他的信息（比如說聽覺或觸覺）以應對生活的需要。

　　書中所舉之種種例證，基本都是在說明大腦的可塑性─neuroplasticity─這一道理。第一章中講的是一個因內耳前庭受損（就是因為吃多了慶大黴素gentamicin！我便對此物過敏，還好沒被庸醫所誤），而完全失去平衡能力和感知肢體位置的能力的女子。此一類病人被稱為wobbler，患者無法站立、無法行走，總覺得自己在往下墜落，任何其他的事都難以注意，多以自殺告終。醫生給她嘗試了一個創新的治療方法，就是在她舌頭上安一個感測器，頭上再帶一個能感知頭部在三維空間中位置變化的頭盔。這樣，頭部的任何運動都被這個頭盔傳到舌頭上含有多個微電極的感測器上，並被轉化為對舌頭不同位置的微電流的刺激，從而使大腦負責感知觸覺的部分接受到這些信息，並依此而對身體（頭部）的位置進行解讀和判斷。有了這一儀器的幫助，病人重新獲得了平衡能力，而且在每次使用此儀器之後，都有一個殘留效應，也就是在關閉儀器後，僅憑自身能力亦能保持平衡，而且殘留效應的時間越來越長。也就是說，在病人的平衡系統被破壞之後，這一儀器使她的大腦學會了通過舌頭上的觸覺來感知和維持身體的平衡。大腦的這一功能被稱作sensoryreassignment或sensorysubstitution。

　　其實這一現象早就在殘疾人身上被注意到。我以前就常為紙幣上為盲人所設的小點所困惑，因為以我的觸覺根本無法分辨出不同紙幣上的點有何區別，甚至找不到點在何處。為什麼盲人能觸摸到呢？盲人不僅觸覺比常人發達，聽覺更如是。而其發達的聽覺和觸覺並非天生的，而是後天獲得的。視覺正常的人，只要蒙上眼睛生活幾天，便也會很快就獲得更敏銳的聽覺和觸覺。為什麼？就是因為原來負責解讀視覺信息的腦皮層，因為失明而被閉置，而同樣因為失明，通過觸覺和聽覺傳來的信息大為增加，大腦需要有更多的資源來處理這些現在變成了對生活至關重要的信息。於是原來負責觸覺和聽覺部分的神經細胞便向視覺區域延展，佔領那邊空出來的地產，擴展自己的功能。這也就是為什麼很多說唱藝人是盲人的原因：因為失明而失得他們的聽覺記憶作為補償而變得尤其發達。

　　從構造上說，大腦皮層(cerebralcortex)的各個領域並非只能完成某一特定之功能，因此人的各種感覺從根本上來說是可以互相轉化的，也就是說，皮膚所感知的觸覺信息可以由大腦皮層中解讀視覺信息的部分來解讀成視覺信息(三維的空間與物體及物體的運動)；而人眼所感知的光的信息可以由大腦皮層中解讀聽覺信息的部分來解讀，並轉化為聽覺，等等。因此，一部分大腦受損，其原來所擔負的功能可以通過訓練而轉由大腦皮層其他部分來完成。比如說中風後肢體不遂的病人，通過鍛煉失去控制的肢體，能使大腦恢復對那些肢體支配功能，從而重獲運動能力。

　　書的第二章講述一個有先天性大腦缺陷的女人如何通過各種智能練習來重塑其大腦的思維能力。其所創辦的Arrowsmith學校已成為在為有學習障礙的兒童提供特殊教育方面成為開拓者。其實，推而廣之，每個人都有某種程度和形式的大腦功能障礙或不足，聰明如敝人者，亦不能如卡斯帕羅夫那樣，同時下幾十盤盲棋。所以，因為大腦有可塑性，每個人便都可以通過健腦運動來改善自己的智力。書中提到很讓我慶幸之一點，即傳統教育模式下所強調、但被現今之所謂素質型的新式教育所摒棄的一些功課，其實對智力的開發有莫大的好處。比如說，背誦詩文（最好還是外語）和練習書法。我也曾懊惱過，小時候花那麼多時間，背了那麼多古文唐詩還有政治教條，還練了那麼些年的毛筆字，如今有何用呢？還不如學個吹簫唱曲什麼的，要娛樂時還能應個景。其實，這都是開發智力的手段。背誦詩文鍛煉了聽覺記憶力，書法鍛煉了手眼協調能力，兩者還都強化了語言能力：對語言的記憶、對符號的理解。在美國就有證據顯示，今日之美國人比起十九世紀林肯時代，在語言能力方面已明顯下降，傳統意義上的雄辯家，今天已蹤影難尋，即使是以雄辯的政客也往往要依賴teleprompter和powerpoint。

　　第三章講的是MichaelMerzenich等人從事的一系列的推翻大腦localization的研究，其中好兩個是得了諾貝爾獎的研究。其核心就在於說明了大腦皮層功能的分區是靈活可變的。說白了，大腦皮層就如空白的地皮，大概的規劃本來是有的，這兒蓋商場、那兒蓋家屬樓，但如果一幢房子倒了，要在原處蓋上別的樓也是完全可以的。Merzenich等人的另一個重要發現是關於為什麼身體相鄰部位所對應的腦皮層區域也會相鄰，原來，這是因為相鄰部位也經常一起運動（比如說兩個相鄰的手指），其所傳遞的刺激信息先後到達大腦皮層時，因為要先後傳遞，從而使其所對應的神經細胞也形成在了相鄰的皮層區域。

　　第四章討論的是一個很有趣的問題：性取向與情愛的形成在大腦中的生理過程及與大腦的關係。大腦可塑性的一個很好的展示，就是人的性取向可以通過有計劃地刺激，而發展成千奇百怪的樣子。我一直覺得西方和日本有些實在令人無法理解且讓人作嘔的性取向、性愛好。我本來以為是文化的原因，但現在看來，更主要的還是大腦的可塑性使然。只要有一個色情工業對其受眾加以培養，無需多少時日，中國人也會如日本人一樣變態。同樣，人類的在感情上的取向也是可塑、可變的。今日之男女一直受愛情小說之教育，便以為男女之愛是天經地義、亘古不變，其實現代意義上的男女愛情也是現代的產物，以前的男女之間的感情、以及人們對其之態度，與今日並不相同。如我在他處所論，這一點在中國尤其如此。

　　此章中討論到對pornography上癮的問題。所有上癮的行為，從吸毒到網遊，說到底都是在進行這一行為時，大腦釋放多巴寧，使人感到愉悅，同時也覺得能量驟增、興奮。這就是為什麼在跑步比賽結束後，獲勝者興奮得上竄下跳，精力充沛，還能批著國旗繞場一周，而失敗者因為沒有多巴寧的釋放，頓時委地不起、口吐白沫、四肢冰涼……因為上癮的行為能觸發多巴寧的釋放，而其釋放又在強化這一行為所涉及到的神經聯繫，久而久之，這一系列的神經聯繫形成了固定的線路，大腦就如同定了型，這一行為也就成了癮。從神經生理上來看，戀愛其實也是一個上癮的行為，得之則欲仙，失之則欲死，皆因多巴寧在作遂。而此類之上癮之行為或物質，久用之後，大腦都會對其產生抵抗性(tolerance)，也就是說，需要有越來越大的劑量才能觸發大腦釋放多巴寧，而獲得愉悅的效果。這一點在男女關係中亦可發現：相愛之人久處之後也會產生對對方的抵抗性，於是任如何親近也得不到初戀時的那種激動。多巴寧是要喜新厭舊的，要把熟悉的東西變出新花樣來，興奮感才能重新回來，所以才有小別勝新婚。

　　說到此處，還從書中知道，大腦中有兩套產生愉悅的神經機制。一是基於多巴寧的，產生的興奮感，提升人的興奮度。當人對美食美色產生慾望時，獲得的是這種感受。而另一種則是基於endorphins（內啡肽）的，產生的是滿足感，而且還能讓人不覺得疼痛，是當人得到了美食美色時的感受。

　　此章中還論及性虐待(sadism&masochism)傾向的形成。一般來說，將身體的受虐與性快感聯繫起來的人，都在年幼時經受過長期的病痛的折磨，這種無可逃避、無法戰勝、又難以忍受的病痛使得他們只好用一個辦法來與之共存：精神勝利法，也就是通過白日夢式的想像，將病痛轉化為性快感，而當自己從病痛中獲得性快感時，才終於覺得戰勝了這個病痛(painwasmadepleasurable)。當然，其後果就是，在這一人體發育的關鍵時期所確立下來的這種肉體的痛苦與性快感之間的聯繫，使得其成年之後成為了masochists。書中所舉的一個自稱為supermasochist的BobFlanagan的故事頗是觸目驚心。Masochists並不是感覺不到疼痛，恰恰相反，他們需要的就是疼痛的感覺，因為唯如此才能使其獲得性的愉悅。大腦的可塑性竟如是。

　　書的第五章講中風造成大腦損傷後，因為大腦的可塑性，如何可以恢復大腦功能。其中最有趣的是EdwardTaub的故事。Taub是這個領域的開創者，他通過在猴子身上做實驗而發明的constraint-inducedtherapy，為中風後的恢復提供了有效的手段。這一治療手段的核心就是強制病人使用因中風而無法使用的肢體部分。人之所以中風後會有比如說一隻手不能動，是因為原來指揮它的大腦部分受損，人體在嘗試原來的神經聯繫，卻屢次無功而返之後，便「學會」了不再使用那一肢體部位(learnednonuse)。而其實，因為大腦的可塑性，只要強制使用這一肢體部位，大腦會開發出新的皮層區域來指揮其行動，從而恢復肢體功能。

　　Taub有兩個極有趣的實驗。他先是將猴子一支手臂的傳入神經切斷(deafferentation，不影響從大腦向手臂傳出指令的motornerves)，然後卻將另一支好手用石膏固定，使猴子不得不使用傳入神經被切斷的手臂，結果發現猴子很快恢復了受損手臂的運動。接下來，他又切斷另一批猴子們一支手臂上的傳入神經，但這次不是把好手固定住，而是將受損的手固定住，這樣猴子根本沒有機會知道那支手臂的神經被切斷且不能運動。過了三個月的恢復期之後，他把石膏打開，結果發現，猴子們因為沒有機會「學會」不去使用受傷的手臂，它們同樣也很快就恢復了受傷手臂的運動功能。但Taub一生的不幸就出在他的那些猴子身上，因為這些猴子，因為他又碰巧撞上了PETA這個邪惡的組織，Taub被弄得冤案纏身，一度身敗名裂，成了當時最為人所痛恨的科學家。

　　這裡要講講因打倒Taub而一戰成名的PETA(peoplefortheethicaltreatmentofanimals)。PETA由DC的兩個年輕人於80年代初成立，其所謂的對動物的熱愛其實是偏執與狹隘。它反對養寵物，認為這是奴役動物；反對以任何形式把動物用在任何目的的試驗之中；反對食用牛奶、蜂蜜等，認為那是對動物的剝削。PETA今日已成將動物保護主義極端化和異化的首惡。而確立其地位的第一戰就是其創始人之一的AlexPacheco打入Taub實驗室內部，然後以不正當手段將Taub的17隻猴子「營救」出來，並誣陷Taub虐待猴子。因此一事，Taub失去了工作，NIH決定再不給他任何研究基金，沒有哪個學校敢雇他，而他則不得不花了之後六年的功夫打官司，總算一點點澄清事實、恢復了自己的名譽。而那些猴子卻在PETA的手上飽受折磨，被關在鐵籠里長途運輸，然後象燙手的山芋一樣被不同的機構踢來踢去，誰也不敢管，最後只能被安樂死。

　　第六章講obsessivecompulsivedisorder，無甚可提之處。第七章講痛覺。很多人在被截肢後，會仍然感覺到截肢的存在，且往往會感到疼痛，而且這是根本無法治癒的疼痛─肢體都不在了，從何治起?知道大腦的可塑性、有了Taub在猴子身上做的那些試驗後，現在人們才發現，這都是大腦皮層中對應所截肢體那塊區域產生的問題。首先，如前所說，當這一塊區域不再能接收到從所截肢體傳來的刺激後，它會被相鄰區域里的神經細胞佔領，用來處理其他肢體部位傳來的刺激，而在人的感覺上卻覺得，彷彿還是被截的肢體傳來的感覺。其次，被截肢者如果在截肢以前，該肢體有過一段時間的病痛和無法行動，這種病痛被記錄在大腦所對應的皮層區域里，而截肢之後，大腦與此肢體再無法勾通，原來留存的感覺便再也不能被更新，大腦里記錄下的疼痛與僵死的感覺便揮之不去了。USSanDiego的Ramachandran想出了一個奇特的辦法來治療這種幽靈般的疼痛。他用一面鏡子，使患者同時看到尚存的一支手臂和其鏡像（恰好能替代被截之手臂，但如果是雙臂被截就沒辦法了），然後看著兩支手臂的運動來迷惑患者的大腦，讓它以為又可以與被截之手臂溝通了，並因此而改寫封存在大腦中的關於這支手臂的疼痛與僵死的記憶。

　　這裡還提到一個與我所知的完全不同的對人的痛覺的理解。我的理解還是傳統上的認為痛覺是由客觀的、外在決定的，然後由身體各處的神經傳遞到大腦然後才感知到的。而現在新的理論認為，在痛覺向大腦的傳遞過程中有多個的閥門，大腦可以有選擇地關閉或打開這些閥門，而決定痛覺是不是被感知到。

　　第八章講大腦的空想的作用。大腦在想像時，就在影響、改變神經細胞之間的聯繫，因而改變大腦皮層的物理結構。所以，即便是一種肢體的動作，比如說寫書法、彈鋼琴、打高爾夫球，只要通過反覆在頭腦中練習、反覆想像這一過程，使大腦在神經聯繫上為這一動作打下基礎，便也會有助於熟練這一動作。其他智力活動，比如下棋、算數更是如此，越練越靈。所以，卡斯帕羅夫也不是一生下來就能下幾十盤盲棋（當然，太笨了也不行），而是因為反覆的練習，才使得他處理這個思維過程的能力越來越強。對於大腦而言，實際上做一個動作與僅僅是想像一個動作，在生理過程上並沒有太大的差別。

　　第九章以大腦的可塑性來解釋心理分析為什麼能有用。內容比較繁複，此處不詳述。要點在於，人的經歷（尤其是童年時的經歷）都會在大腦中留下痕迹，在一組神經細胞之間建立聯繫。因為時間久遠，或因為自己有意識的壓制（比如說對於痛苦的回憶），這些痕迹和聯繫被隱藏到無意識中，在意識層面往往不能再回憶起其存在，人便以為已經忘記那些經歷了。然而這些痕迹與聯繫仍然存在，而且往往會被不經意地觸發，比如說看到某人某事，因而觸動某種情感。而心理分析所做的，就是通過談話、催眠、析夢等方法來找到無意識中被掩埋的這些神經聯繫和神經過程，把它們放到有意識層面來、放到檯面上，唯如此才能改寫這些過程(弗洛伊德所謂的retranscribe)，重新建立新的過程。

　　第十章講老年時大腦的可塑性。第十一章講了一個生下來只有右半腦的女孩的例子，正因為大腦有可塑性，她的半個腦子也能學會應對很多原本以為只有左半腦才能做的事情，雖然不無缺陷。更有趣的是，因為左半腦主司邏輯思考、抽象概念及語言，它對右半腦的更直覺的功能其實是有壓制的，好似弗洛伊德所說的自我對本我的控制。而一旦如警察般的左半腦沒有了，或被抑制了，右半腦的天才反倒發揮得更出色。這個小女孩就有過目不忘的記憶力，尤其是對具體的形象。前兩天晚上看House的第三季，其中有一集就是講一個男生，小時候出了個車禍，結果突然間反倒成了個鋼琴的天才，但生活卻不能自理了，無法理解語言中的邏輯。這就是左半腦受傷，但右半腦卻得了自由。另外，有人發明了一種學習繪畫的方法，就是通過壓制左半腦，而使右半腦得以更好地發揮。想來這大概也是西方的諸多畫家、音樂家都有些瘋癲（最典型如梵谷），乃因為右腦太發達，而左腦弱勢，不會控制自己、行事無邏輯。所以瘋癲與天才一線之差矣。

　　書的附錄中討論了文化如何塑造人的大腦及基於大腦的思維、認知與情感過程。知道了大腦的可塑性之後，這是個很自然的推論了。因為從小使用大腦的方式就不同，不同文化中成長的人在大腦的生理結構上也不一樣，從而決定了在思維方式上也有根本的不同。這更證明我所認為的，非我族類，其心必異。這方面有些有趣的例子，比如說書中說到的緬甸的seagypsies，這個族群的人幾乎在海上渡過一生，於是，世代以來，他們已經具備了一些看來是超人的本領，比如說潛水到二三十米的深海找尋食物或珍珠，在水中將心跳減速以停留常人兩倍以上的時間。更有甚者，他們能在水下不用眼鏡而不受水對光線折射的影響，看清楚物體。而他們之所以能做到這一點，竟是通過在黑暗的水下，不是如常人一般放大曈孔，而是將曈孔縮小百分之二十。

　　於此書中所獲教益甚多，簡單地說有如此兩條最緊要：一、多用腦，尤其是要多學新東西；二、揚善抑惡，善習與惡習總在競爭大腦里的地盤，此消彼長，再加上大腦使用上的路徑依賴，使得任何一次惡習的發生都有嚴重的後果。

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