人腦絕非千篇一律

編譯 傳植

意識的獨特性書寫在千變?nèi)f化的環(huán)路中。

人腦不同于其他生物的腦，而每個物種的腦都由其千萬年來的演化形成，不斷適應(yīng)于不同的生活方式。蜘蛛的腦以織網(wǎng)和捕蟲為目標運作，魚的腦則適應(yīng)了水生生活，而人的腦則能夠?qū)Ω兑簧械娜饲槭拦省?/p>

我們的心智功能和其他動物的差異何在？我們何以為人？這正是哲學、比較心理學和神經(jīng)科學不斷追問的問題。我們似乎找到了很多答案——意識、良知、創(chuàng)造力、自我感知、對個體經(jīng)歷發(fā)生于何時何地的記憶、公正和道德感、解決難題的能力、發(fā)明新策略的本領(lǐng)、使用工具的技能等等。博物學家、生態(tài)學家和神經(jīng)科學家們對這些答案提出了質(zhì)疑，他們看到大象群聚而悼念亡者，黑猩猩教會他者的新技能傳播至整個群體，獅子對鬣狗發(fā)起復仇，鳥類間心靈相通，動物發(fā)明獲取不可及食物的新方法（譬如烏鴉通過投石來獲取半滿水杯中漂浮于水面的食物）。這些人類觀察者還看到了獼猴在實驗室設(shè)置的條件下做出符合經(jīng)濟學規(guī)律的決定，其難度甚至等同于現(xiàn)代經(jīng)濟學教科書中復雜的數(shù)學均衡，涉及在多種風險和獎賞下做出合理決定的能力。

或許關(guān)于我們何以成為人類的爭論永遠難以完全解決，但普遍得到認可的一點是：語言是人類作為一個種族最先進的特征之一。但語言是否為人所獨有呢？一切動物都交流：螞蟻留下化學蹤跡，蜜蜂以舞蹈傳遞花蜜的距離和方向，甚至細菌間也有信號溝通。我們的近親黑猩猩也展現(xiàn)出復雜的溝通技巧：一只黑猩猩同接近的另一只眼神接觸，接著突然用手做出向一邊拋擲的動作，這意味著“走開！”這也是人類會使用的手勢。另一些對我們而言相當直觀的手勢命令還包括“跟著我”“看那邊”等。黑猩猩也常用一些手勢搭配喊叫聲。不同的叫聲可能意味著警告、食物蹤跡、群體成員、個體身份、性興趣等等。不可否認，黑猩猩中存在復雜的交流系統(tǒng)。但人類所知的語言涉及句法、語法規(guī)則、語義構(gòu)建和對理論概念的指涉，能夠?qū)碗s觀念包裝進一句相當冗長的句子中，正像是這一句。

如果復雜語言為人類獨有，那么人腦又通過何種方式實現(xiàn)它呢？1861年，法國生理學家保羅·布羅卡（Paul Broca）對一位51歲的患者進行了腦部尸檢，這位患者被昵稱為“譚”（Tan）。在30歲遭遇一次事故后，“譚”成了他唯一能夠說出的字，但他能夠理解語言并回答問題。舉例來說，如果你問他13減去9是多少，他會說“譚、譚、譚、譚”來表示4。布羅卡在譚的左腦皮質(zhì)額葉外側(cè)的背部發(fā)現(xiàn)了一處損傷。布羅卡很快遇到了另一位患者，他只能夠說出五個詞。完成第二位患者的腦部尸檢后，布羅卡寫道：“當我發(fā)現(xiàn)第二位患者的腦部損傷發(fā)生在同第一位幾乎同樣的位置時，我驚喜到幾乎暈厥?！被颊吣軌蚶斫庠捳Z卻不能夠說出語句的情況，通常與這部分結(jié)構(gòu)的損傷相關(guān)，如今這部分解剖結(jié)構(gòu)被稱為布羅卡區(qū)。10年后，另一位生理學家，在奧地利工作的卡爾·韋尼克（Carl Wernicke）發(fā)現(xiàn)了另一個腦區(qū)域，和布羅卡區(qū)在很多方面表現(xiàn)為互補的關(guān)系，該結(jié)構(gòu)現(xiàn)在被稱作韋尼克區(qū)。當這一區(qū)域受到損傷，患者能夠說出語句，卻不能理解言語或書寫。當韋尼克區(qū)損傷的患者說話時，會選擇錯誤的單詞，句子因而沒有意義。譬如說，如果詢問患者是否吃了早餐，他可能會回答：“老橡樹下的鞋帶，在陽光中歌唱，總是很嘈雜，你知道嗎？”同時認定這一問答是成立的。

解剖課堂：復雜語言是人類獨有的特征之一，人腦是其基礎(chǔ)。布羅卡區(qū)負責進行言說的運動，韋尼克區(qū)則負責理解言語，人類這兩個結(jié)構(gòu)在腦中的占比大于非人靈長類動物

當我們發(fā)現(xiàn)人腦中這些皮質(zhì)區(qū)域涉及語言的產(chǎn)生和理解，就可以研究其他的靈長類動物是否也有相似的腦區(qū)。答案是肯定的。我們在猴子的腦皮質(zhì)中鑒定到了等同于布羅卡區(qū)和韋尼克區(qū)的結(jié)構(gòu)，包括它包含的神經(jīng)元種類、與其他腦區(qū)的連接模式，以及進行溝通交流的功能。舉例來說，刺激獼猴的布羅卡區(qū)的相應(yīng)區(qū)域會產(chǎn)生嘴和面部的活動，這種活動同言語行為相似。猴的手勢交流溝通和布羅卡區(qū)的活動相關(guān)，而聽到種群特異的叫聲則能夠同時激活猴的布羅卡區(qū)和韋尼克區(qū)，正如同是語言對人類產(chǎn)生的作用。因此，非人靈長類的這些區(qū)域以及其連接方式或?qū)檎Z言的發(fā)生奠定基礎(chǔ)。人類的這些區(qū)域則得到了極大的拓展，尤其是左半腦。人類的平均腦容量是黑猩猩腦的3.6倍，而人布羅卡區(qū)則接近黑猩猩的7倍。

由于人腦的語言區(qū)域在演化中不斷拓展并特化，我們可以推測新生兒已經(jīng)擁有了語言的天性。試驗證明新生兒（出生3天之內(nèi)）對播放的言語錄音相對于非人的哨聲有更多反應(yīng)。他們也會對母語（在子宮中聽到的那種語言）有更好的反應(yīng)（相比外語），同樣會對正常播放更有反應(yīng)（相對于倒放的言語錄音）——看起來他們已經(jīng)對語言有了一定程度的“認知”。腦電圖和功能核磁共振成像（MRI）研究則展現(xiàn)，當嬰兒聽到語言時，負責語言編碼和解碼的左側(cè)大腦皮質(zhì)會點亮。令人吃驚的是，最近一項研究甚至證明左側(cè)顳葉的視覺字形區(qū)域（負責識別字母和書寫的詞語）在出生時便同其他的語言中樞形成了連接。盡管口頭和書寫語言可能會在出生幾年后才被理解或運用，相關(guān)腦區(qū)卻已經(jīng)在兒童能夠說話前形成了連接，為解碼和產(chǎn)生語言行為做好了鋪墊。

斑胸草雀在生長發(fā)育中有一個學習歌唱的關(guān)鍵時期，那么人類是否也有學習語言的關(guān)鍵時間呢？常用來說明這一問題的例子是美國“野孩子”吉妮（Genie），出生于1957年的吉妮在20個月時被她厭惡孩子、無法忍受哭鬧聲的父親囚禁在了房間中，他白天把吉妮綁在便器上，晚上綁在床鋪上。吉妮無法和任何人交流，如果發(fā)出聲音，還會被父親毆打或是禁食。吉妮的父親也不會和她說話，而是像一條惡犬似地沖她嚷嚷。13歲那年，吉妮被警察解救出來并送入醫(yī)院進行治療。許多語言學家陪伴她成長到了18歲，這也是吉妮的案例被非常詳細記錄的原因。吉妮非常熟練于手勢溝通，但語言技能的進步卻很小。

吉妮的案例說明了人同雀鳥是相似的，通過生命早期的語言聽說才能形成恰當?shù)纳窠?jīng)結(jié)構(gòu)，用于流利地解碼和產(chǎn)生語言。若非如此，腦的主要語言中樞便會萎縮，這也是吉妮的腦影像學檢查所證實的。吉妮是一個極度被剝奪、虐待，并且營養(yǎng)不良的極端兒童案例，因此并不足以得到可靠的結(jié)論。但無論如何，人類確實存在一個獲得語言能力的關(guān)鍵時期，畢竟幾乎所有成人相對于兒童學習第二門語言會更加困難，而越年幼的兒童越能夠輕松地掌握第二門語言，流利而純正地發(fā)音。

差異

人腦具有其他動物沒有的解剖學特征，但人腦與人腦之間差異也很大。對人大腦皮質(zhì)進行解剖學結(jié)構(gòu)測定會發(fā)現(xiàn)，人腦在形狀、尺寸和不同皮質(zhì)區(qū)域的厚度上差異都更大。人腦與人腦之間的尺寸差異甚至能達到兩倍，腦區(qū)尺寸的差異也能達到這個程度。腦部解剖差異的最小值往往出現(xiàn)在同卵雙生的雙胞胎中，但MRI研究發(fā)現(xiàn)，對于剛出生的同卵雙生子，皮質(zhì)折疊的模式能夠100%精確地區(qū)分出二者，如同指紋。

想象一張大披薩作為未折疊的大腦皮質(zhì)，如何把它揉起來塞進人的顱骨中去呢？大腦皮質(zhì)在生長中不斷調(diào)整，把自己折疊起來適應(yīng)顱骨的體積。于是幾乎每個人的腦中都產(chǎn)生了足以辨識的腦回和腦溝（因折疊而產(chǎn)生的褶皺），這些結(jié)構(gòu)在人類中的一致性相當之高，甚至能夠?qū)ζ渲幸恍┻M行命名。譬如中央溝，它位于初級運動和初級軀體感覺皮質(zhì)的分界線附近，將額葉和頂葉分隔開。但揉披薩的工作其實并不死板，因此腦溝和腦回在深度、長度和位置上存在差異，也存在許多其他的小溝回在人群中并沒有足以被命名的一致性。

值得注意的是，人腦中一致性最高的腦溝回部分（譬如中央溝）也最接近那些其他靈長類動物在尺寸和形狀上相似的大腦皮質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此可以推測這些結(jié)構(gòu)是演化上最為古老的腦皮質(zhì)部分。作為對比的是溝回中變異程度較大的部分，它們多位于皮質(zhì)高級功能區(qū)域（譬如那些人腦中拓展和發(fā)育最快的區(qū)域）。腦皮質(zhì)變異程度最大的就是最新的部分，也同更高級的功能相關(guān)，可能的原因是這些區(qū)域相對于古老的初級感覺和運動區(qū)域相比，其演化歷史更短。

體驗和剝奪

不同人的相同腦區(qū)可能看似相同，卻在功能上有徹底的差異。舉例來說，先天失明者的視覺皮質(zhì)在用手指閱讀盲文時會變得活躍。而這一現(xiàn)象并不會在視力正常者中出現(xiàn)。盲人的視覺皮質(zhì)在聽到聲音和言語時也會變得活躍，而在視力正常者很少會被聽覺或軀體感覺信號所激活。

對盲童的腦部研究發(fā)現(xiàn)，他們的視覺皮質(zhì)在4歲時便會對語言有很好的反應(yīng)。一種可能性是視覺皮質(zhì)在出生時便能夠?qū)β曇艉陀|摸做出反應(yīng)，但在正常視力的兒童出生后的幾年內(nèi)，活躍的視覺輸入信號限制或抑制了非視覺信號，而這一過程并不會在盲童中發(fā)生。

先天失明者的視覺皮質(zhì)所發(fā)生的變化，與成年后失明者發(fā)生的則完全相反。后者在他們的“視覺”皮質(zhì)中并不能夠?qū)陬^語言做出反應(yīng)，即使在失明數(shù)十年后也不會有這種能力。而對于那些嬰兒期失明，但之后恢復視力者，其視力仍然無法達到成年后失明再恢復者的程度，這說明在生命早期存在一個敏感的時期，此時先天失明者到的視覺皮質(zhì)被特化用于其他功能，因此不能很好地處理和傳遞有效的視覺信息。我們可以從這些事實推測，視覺皮質(zhì)并非單獨用于“視覺”，它能夠處理有效輸入的其他類型信息。事實上，這一假說可以推廣到皮質(zhì)的其他區(qū)域，我們可以合理地認為皮質(zhì)的各個區(qū)域是不同信號的加工區(qū)，而不是功能被固定或是基于模態(tài)的不同區(qū)域。

人腦最為獨特之處則是大腦皮質(zhì)能夠在尺寸和厚度上進行拓展，這形成了人腦至少是解剖學上最顯著的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。另一特征則是皮質(zhì)偏側(cè)優(yōu)勢、折疊模式、腦區(qū)尺寸和皮質(zhì)不同區(qū)域的灰質(zhì)厚度存在突出的群體間差異。遺傳因素能夠造成腦中的這些差異，并進一步同人格、認知功能以及對各種神經(jīng)和精神病學綜合征的易感性相關(guān)聯(lián)。另一些因素，包括宮內(nèi)環(huán)境、隨機影響、早期營養(yǎng)狀況和童年經(jīng)歷，都同腦的成型息息相關(guān)。

而在童年期后，腦會繼續(xù)通過修飾突觸進行改變和升級。人腦的演化史由基因組書寫，但獨一無二的意識卻出現(xiàn)在獨特而千變?nèi)f化的突觸環(huán)路中。或許決定我們何以成為人類的，也讓我們成為獨特的人。每個人的軀體和大腦在出生時便截然不同，而這些差異在出生后隨著成長不斷放大，環(huán)境不斷塑造著軀體和大腦，同我們在世界上的個體經(jīng)驗相關(guān)聯(lián)。我們作為人類能夠控制提供這些體驗的環(huán)境，因此我能夠告訴你一個令人清醒、也許令人欣慰的論斷：我們有鍛造這些結(jié)構(gòu)、功能和器官健康的能力，而這些構(gòu)成了我們作為人類的個體特征。

資料來源 Nautilus