文 / 李博士

我最近在看一本名为《重塑大脑，重塑人生》的书籍。作者Norman Doidge是医学博士，哥伦比亚大学教授，畅销书作家。这本书是关于大脑可塑性研究方面的科普读物。介绍了很多脑科学方面的病例，以及一些世界一流学者的研究成果与实际应用。看了这本书后，让我对大脑的强大有了更深的认识。今天主要介绍下书中的核心概念--“大脑可塑性”的发展历程，以及对我的启示。

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1.大脑可塑性

简单讲，大脑可塑性是指：大脑可以根据环境变换而改变自身神经元连接状态的特性。比如，盲人虽然没有了视觉，但是他的触觉可能会很灵敏。这是由于没有了视觉刺激，盲人大脑中原来负责处理视觉输入的区域发生了重构，转而去响应触觉刺激了。如果用精密仪器观察盲人的大脑，就会发现原来用于处理视觉的区域不见了，而处理触觉的区域扩大并占领了很大一部分原本处理视觉的区域。

在上述表达中，有两个关键点：1）对于每种感官刺激，大脑会有相应的区域负责处理其送来的信号。科学家经过实验，绘制出了身体不同部位对应的大脑区域的图表。医学界称为“大脑地图”。2）大脑地图会随着外界环境而变化。第2点是大脑可塑性研究的重点。

2. 大脑功能区域特定论

要说清大脑可塑性的发现，必须先从“大脑功能区域特定论”讲起。有一天，外科医生Paul Broca发现他的一个病人中风后失去了说话能力。这个病人死后，他对其尸体做了解剖，发现病人大脑中的左脑额叶有损伤。鉴于此，他认为人的某种功能是由大脑中特定区域决定的。他在1861年提出“大脑功能区域特定论”这一概念。起初，医学界并不完全相信。后来，又有一些病人也是由于这个区域受伤后失去了语言能力。这时，功能区域特定论才开始受到重视。在这以后，陆陆续续又有不少病例表明，大脑的某些区域受损会导致一些特定功能的丧失。由此，医学界普遍接受了这一观点。

这一理论在创立之初是有积极意义的。在该理论的指导下，20世纪30年代，Wilder Penfield通过实验找出了大脑不同区域与人体不同器官之间的关系，这种关系被称为“大脑地图”。功能区域特定论有其可取之处。他让人们认识到了大脑的不同区域与人体器官的功能之间存在着关联。但是，它也有局限性。即：它认为大脑区域与人体功能之间的关系是固定的，不随时间而变化的。这种局限性随着时间日趋明显。

3.对功能区域特定论的质疑

3.1 Bach-y-Rita的实验及感官替代仪器

20世纪60年代，Paul Bach-y-Rita在用探针观察猫大脑的视觉皮质时发现，在给猫看一副图片时，猫的视觉皮质区会被激活。但是，当触碰到猫抓子时，它的视觉皮质区也会被激活。这说明，猫的视觉皮质区不光处理视觉信号，也处理触觉信号。他的实验甚至表明，当猫听到声音时，其视觉皮质区也被激活。

基于这些发现，Bach-y-Rita认为我们的感官接收到外界刺激后，都是将其转换为电信号，并传导到大脑，供其处理。由此产生视觉、嗅觉、听觉等诸多感觉。既然感管输入大脑的都是电信号，而且大脑同一区域可能同时能处理不同感官来的电信号。那么我们是不是可以为失去了某些感觉的人恢复部分功能呢？

有了这些认识，Bach-y-Rita等人开发了一些有影响的感官替代仪器，其中著名的是触觉--视觉转换仪器。这是一种用于为盲人恢复视觉的仪器。它由集成在眼镜架上的摄像机采集视频信号，然后将这种信号传输给病人舌头上的薄片。薄片再将视频信号转换为振动信号。病人舌头上感受触觉的神经元将振动信号传导到大脑。由于大脑具有可塑性。它的触觉皮质可以将这种触觉译码为视觉信号，使病人恢复部分视力。

3.2 Merzenich与大脑可塑性

Michael Merzenich是加州大学旧金山分校的教授，被学界认为是当今大脑可塑性研究领域最顶尖的科学家。他很早就发现了大脑存在可塑性，但是一直没有被学界认可。在做博士后的时候，他想发表一篇关于可塑性的论文，这篇论文经他的上司修改后，最终对可塑性只字未提。那时他也没办法，毕竟人在屋檐下，不得不低头。

在他成为加州大学旧金山分校的教授后，他有权主导自己的研究了。他的实验最终让学界承认了大脑可塑性的存在。他的很多研究都是在猴子身上做的。最有名的一个实验是这样的。他先找出猴子的手在大脑中的地图，然后切除猴子的中指（很残忍，它为科学献身了。），3个月后他发现猴子的中指在大脑中的地图区不见了。食指和无名指已经侵占了中指在大脑地图中的地盘。这说明大脑地图是动态变化的，是用进废退的。这个实验最终得到了诺贝尔奖得主Torsten Wiesel的认可。从此，大脑可塑性才最终被人接受。

Merzenich经过其他实验还发现，同种动物会有相似的大脑地图，但是没有两只动物会有完全一样的地图。即使对同一只动物，大脑地图都是不停变化的。他测试了一只猴子的面部对应的大脑地图，几个月后再次测试，发现它的地图已发生了变化。

4. 启示

（1）做那个能说那话的人。社会的主流观点通常会有意无意对与之相反的观点进行打压。比如，功能区域确定论对萌芽期的大脑可塑性就是一种打压。如果自己是代表新理论/观点的一方，在这种情况下，不要去与主流观点硬碰硬，浪费不必要的时间。应该像Merzenich那样，先做着自己该做的事，待到自身有实力了，条件成熟了，再找合适的途径传播自己的观点。

（2）社会需要主流观点的卫道士。我们总觉得那些捍卫主流观点、对新理论实施打压的卫道士们阻碍了科技的进步。但是，从另一方面看，社会是需要他们的。因为，新理论在发展初期通常都有不完善的地方。新理论要想占有一席之地，就需要改进与完善。这时候主流观点的卫道士们其实客观上起到了促进新理论发展的作用。

（2）太阳底下无新事。现在看来，大脑可塑性才是对大脑特性更正确的解读。但是，它的提出是建立在功能区域确定论以及大脑地图的基础上的。它们在实验手段、理论基础等方面都给了Merzenich启发。而且，在Merzenich之前，就有一些与功能区域确定论不相符的病例记录在了相关资料中，只是由于功能区域确定论的主流地位，没有被人们注意。

（3）时间、空间是创新时要重点考虑的因素。大脑可塑性实际上是在时间和空间上对功能区域特定能的发展与完善。后者认为大脑区域与身体功能的对应关系是固定的。而前者打破时间的限制，从而得出这种对应关系会随时间而变的结论。同样得出了，在空间上这种关系也会变化的结论。

2017年9月20日于成都沙河畔