人腦絕非千篇一律

編譯 傳植

意識的獨特性書寫在千變萬化的環(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，不斷適應于不同的生活方式。蜘蛛的腦以織網和捕蟲為目標運作，魚的腦則適應了水生生活，而人的腦則能夠對付一生中的人情世故。

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、使用工具的技能等等。博物學家、生態(tài)學家和神經科學家們對這些答案提出了質疑，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置的條件下做出符合經濟學規(guī)律的決定，其難度甚至等同于現(xiàn)代經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、語義構建和對理論概念的指涉，能夠將復雜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額葉外側的背部發(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，通常與這部分結構的損傷相關，如今這部分解剖結構被稱為布羅卡區(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)為互補的關系，該結構現(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。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，人類這兩個結構在腦中的占比大于非人靈長類動物

當我們發(fā)現(xiàn)人腦中這些皮質區(qū)域涉及語言的產生和理解，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中鑒定到了等同于布羅卡區(qū)和韋尼克區(qū)的結構，包括它包含的神經元種類、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)的相應區(qū)域會產生嘴和面部的活動，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，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將為語言的發(fā)生奠定基礎。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擁有了語言的天性。試驗證明新生兒（出生3天之內）對播放的言語錄音相對于非人的哨聲有更多反應。他們也會對母語（在子宮中聽到的那種語言）有更好的反應（相比外語），同樣會對正常播放更有反應（相對于倒放的言語錄音）——看起來他們已經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大腦皮質會點亮。令人吃驚的是，最近一項研究甚至證明左側顳葉的視覺字形區(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，相關腦區(qū)卻已經在兒童能夠說話前形成了連接，為解碼和產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鍵時期，那么人類是否也有學習語言的關鍵時間呢？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)纳窠浗Y構，用于流利地解碼和產生語言。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論。但無論如何，人類確實存在一個獲得語言能力的關鍵時期，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。對人大腦皮質進行解剖學結構測定會發(fā)現(xiàn)，人腦在形狀、尺寸和不同皮質區(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，如何把它揉起來塞進人的顱骨中去呢？大腦皮質在生長中不斷調整，把自己折疊起來適應顱骨的體積。于是幾乎每個人的腦中都產生了足以辨識的腦回和腦溝（因折疊而產生的褶皺），這些結構在人類中的一致性相當之高，甚至能夠對其中一些進行命名。譬如中央溝，它位于初級運動和初級軀體感覺皮質的分界線附近，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結構，因此可以推測這些結構是演化上最為古老的腦皮質部分。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）。腦皮質變異程度最大的就是最新的部分，也同更高級的功能相關，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)，他們的視覺皮質在4歲時便會對語言有很好的反應。一種可能性是視覺皮質在出生時便能夠對聲音和觸摸做出反應，但在正常視力的兒童出生后的幾年內，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”皮質中并不能夠對口頭語言做出反應，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的其他區(qū)域，我們可以合理地認為皮質的各個區(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結構。另一特征則是皮質偏側優(yōu)勢、折疊模式、腦區(qū)尺寸和皮質不同區(qū)域的灰質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和精神病學綜合征的易感性相關聯(lián)。另一些因素，包括宮內環(huán)境、隨機影響、早期營養(yǎng)狀況和童年經歷，都同腦的成型息息相關。

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)在獨特而千變萬化的突觸環(huán)路中?；蛟S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驗相關聯(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：我們有鍛造這些結構、功能和器官健康的能力，而這些構成了我們作為人類的個體特征。

資料來源 Nautilus