所以然 - 有感见识神经科学与进化生物

《重塑大脑,重塑人生》读书笔记

2018-01-02  本文已影响821人  xuwensheng
《重塑大脑,重塑人生》读书笔记

书名
重塑大脑,重塑人生
作者
(美)诺曼·道伊奇(Norman Doidge)
译者
洪兰
豆瓣
http://douban.com/book/subject/26296233/
目录

导读 每一个经验都改变大脑的联结
前言
第1章 一个一直跌倒的女人…… 如何因为人类感官有可塑性的发现而得救
第2章 为自己建构一个更好的大脑 被贴上『智障』标签的女人如何自我疗愈
第3章 重新设计大脑 科学家改变了大脑的知觉、记忆、思考和学习
第4章 喜好和爱的学习 大脑的可塑性教导我们对性的吸引力和爱
第5章 午夜的复活 中风的病人学习如何行动与说话
第6章 打开锁住的脑 利用大脑可塑性停止忧虑、偏执想法、强迫性行为和坏习惯
第7章 疼痛 可塑性的黑暗面
第8章 想象力 思想如何造就想象力
第9章 把纠缠我们的鬼魂变成祖先 心理分析是神经可塑性的疗法
第10章 返老还童 神经干细胞的发现及如何永保大脑的功能
第11章 比部分的总和还多 只有半个脑也可以拥有完整人生的女人
附录A 文化塑造的大脑 不但大脑塑造文化,文化也塑造大脑
附录B 可塑性和理念的进步
注释和参考文献


导读 每一个经验都改变大脑的联结

洪兰

20世纪神经科学最大的冲击就是擎天的两个教条(大脑定型了不能改变;神经细胞死亡了不能再生)被推翻了。
从大脑实验看来,每个孩子的长处都不一样,连双胞胎大脑处理同一事情的活化量都不尽相同,所以没有不可教的孩子。脑科学的进步彻底改变了教育的观点和相应的政策,这也是我急切想把这本书介绍到中国来的原因。

我们的大脑一直不停地因外界刺激而改变里面神经回路的联结,它是环境与基因互动的产物:我们的观念会产生行为,行为又会回过头来改变大脑的结构;先天(基因)决定某个行为,这个行为又会回过头改变大脑。
大脑的可塑性就是越常用的,联结越强,不常用的就被荒草淹没了。

我们看到在科技整合的时代,没有什么叫课内书、课外书,知识只分有用、无用,凡是研究要用到的都要知道,21世纪已经不再分领域了。

我们的大脑一出生时是一个很粗略的简图,因为神经还未分化完成,当婴儿生下来,眼睛开始东张西望,耳朵开始倾听生活环境中的声音时,外面的经验就开始精致化这个简图,给轮廓添上枝叶,慢慢形成我们正常的大脑。
这种“只要接触到刺激就可以改变大脑”是学习关键期最主要的特色,有人认为自闭症就是过早关掉了关键期,使他们的大脑地图没有完全分化,所以他们听到一个频率,全部的听觉皮质就都活化起来,造成自闭症或威廉氏症的孩子听力特别敏感,对我们认为是普通的声音不能忍受,会用手把耳朵盖起来,并且大声喊叫以平衡掉外来的刺激。
我们过去都忽略了噪声的伤害,最近有研究显示在持续不断噪声环境中长大的孩子都很好动和吵闹,在德国法兰克福及美国芝加哥所做的研究都发现噪声对孩子的智力有损害。大脑扫描也发现皮质没有分化完成时,孩子无法集中注意力,他们的大脑是一片混乱、嘈杂不堪。

从实验中,我们看到大脑的可塑性跟多巴胺有关,多巴胺可以使达成目标的那个行为的神经回路固化,联结得更紧。

本书集合了最近10年来大脑研究的精华,让我们看到一个行为发生的原因及可能的补救方法。

学习没有一蹴而就之事,它是要下苦功的,我们的每一个经验都在改变大脑的联结。

我们的大脑就好像玩的黏土一样,我们所做的每一件事都会改变黏土的形状,假如你开始玩的黏土是正方形,然后你把它搓成圆球,虽然它仍然可以回归正方形,但是它不再是原来的正方形,它里面分子的排列不一样了。因此我们大人的一言一行、一举一动都要非常小心,它会对孩子的大脑留下痕迹,更不要因为我们观念的错误,一定要孩子上明星学校,光耀门楣,而把孩子推进精神病院,造成一辈子的遗憾。

台湾地区一直受日本的影响,社会上流行着日本人说的右脑革命、右脑开发的谬论。

“知识是力量”的前提是,知识必须是正确的知识,才会发挥力量。

前言

本书是关于大脑可以自我改变的革命性发现,由大脑科学家、医生及病人亲身诉说这个惊人的改变和转换。没有手术,也没有服药,他们利用大脑当时尚未为人知的能力,改变了身体状况。有些是被诊断为无法治愈的大脑病变的病人,有些是没有特别的病变,只是想改进大脑功能的正常人,或是想防止大脑老化,保持现有能力的人。400年来,这种想法被认为根本是不可能、匪夷所思的,因为科学和医学的主流都认为大脑的生理结构定型了就不能改变。一般的看法是:过了童年期,大脑的唯一改变是开始慢慢走下坡路;如果大脑细胞没有正常地发展,或是受了伤,或者神经细胞死亡了,就不能再长出新的细胞来取代,反正都是越变越糟。大脑过了某个时期就无法改变它的结构,假如原来的路径有损坏,也不能再找到一条新的路径来执行它原来的功能。这个大脑不能改变的理论对天生大脑有损伤或心智有残缺的人,等于下了一个终生残障的判决。那些想研究健康的大脑是否可以通过运动或心智运作来增进或维持现有能力的科学家,都被告知不必浪费他们的时间去做这个无益的研究,因为大脑定型了就不能改变。神经学上的虚无主义(neu-rological nihilism),即认为脑伤的治疗是没有效的、是不必要的,这种想法弥漫在我们的文化中,甚至阻碍了我们对人性的看法,因为大脑不能改变,而人性来自大脑,所以人性也是固定了就不能改变。
这个大脑不能改变的信念主要来自三个看法:第一,脑伤病人很少能够完全恢复;第二,我们无法看到活人大脑内部神经工作的情形;第三,现代科学从一开始就认为大脑是个设计复杂、建构精美的机器,而机器虽然可以做非常多令人惊异、叹为观止的事,但它却不会改变或生长。

我会对大脑可以改变有兴趣,主要是因为我是精神科医生及心理分析师,当病人的情况没有像我预期的进步那么多时,一般人通常会归因到他大脑的硬件上。
当我第一次听到人的大脑可能不是事先设定,它可以改变时,我必须自己去观察、去做实验来评估证据以说服我自己。这个调查使我走出了我的心理咨询室,进入一个新领域。

发现大脑可以改变的旅行

我开始去各处旅行,会见大脑科学前沿领域卓越的科学家,这些人在20世纪60年代后期及20世纪70年代初期做了许多实验,发现了令人意想不到的结果。他们发现大脑每一次做不同的活动时,这些活动都改变了大脑的结构,每次练习都改变了大脑的神经回路,使它更适合手边的作业,假如某些部件坏掉了,其他的部件有时可以接管这项工作。那个把大脑比喻为机器、每个部件有它特定的功能、大脑是这些特定部件组合的说法,并不能解释科学家所看到的现象。科学家开始把他们所看到的这个大脑基本的特性叫作神经可塑性(neuroplasticity)。

可塑性对我们的深远影响

我认为大脑可以通过思想和动作来改变它的结构和功能的看法,是自人们第一次画出大脑的基本结构及神经元以来最重要的一件事。就像所有的革命一样,这个看法会有深远的影响,我希望这本书可以告诉人们这些影响是什么。

虽然人的大脑显然低估了它自己,但是大脑的可塑性也不全然是好消息。我们的大脑虽然因此更有弹性,更能应变,同样的,它也更容易受到外界影响的伤害。神经的可塑性使我们更有弹性,但是同时也使我们更僵化,我把这个现象称为“可塑性的矛盾”(plastic paradox)。很讽刺的,我们一些最顽固、不能改变的行为习性和毛病其实也是神经可塑性的产物。一旦某个改变发生了,在大脑中变得根深蒂固,它就会阻止其他的改变发生。只有在了解神经可塑性的正向和负向效果后,我们才可能了解人类真正的潜能。

第1章 一个一直跌倒的女人…… 如何因为人类感官有可塑性的发现而得救

平衡感与幸福感

切尔茨的问题出在她的前庭半规管,这个专管我们平衡的器官失去了功能。
平衡感的功能在正常时常被我们忽略,但是它却对我们的健康幸福感非常重要。20世纪30年代,精神科医生Paul Schilder曾经研究过平衡感跟人感到自己是健康的、有着“稳定”的身体有密切的关系。当我们用“感到已经定下来了”(feeling settled)或是尘埃未定(unsettled),平衡了(balanced)或是不平衡(unbalanced),深植的(rooted)或是无根的(rootless),“脚踏实地的”(grounded)或是“悬在半空中的”(ungrounded)这些形容词时,我们用的是前庭半规管的语言。这种平衡感觉的重要性只有在像切尔茨这种病人身上才看得到,所以得这种病的人常常在心理上崩溃,被逼得去自杀。
我们有很多感觉常常自己不自觉,一直到失去了才发现它的重要性。平衡感平常效果好到天衣无缝,使我们一点都感觉不到它的存在,所以它不在亚里士多德(Aristotle)列举的五种感官之内,千百年来被人们所忽略,直到现在。
平衡感系统使我们在空间中有方向感。负责这个功能的是前庭半规管,内耳中三个半圆形的水道,它让我们知道现在自己是站直的还是躺平的,地心引力如何影响我们的身体,更让我们在三度空间中侦察到动作。前庭半规管送出来的信息进到大脑中一群特殊功能的神经元组合,叫作“前庭神经元组”(vestibular nuclei)。信息在这里处理后,送到对肌肉下指令的地方来协调这些肌肉。一个正常的前庭半规管跟视觉系统有很强的联结。

失去平衡感的女人

因为庆大霉素便宜又有效,所以医生还是爱用它,只是平常只敢短期使用,切尔茨的医生给她的用药指示远超过了安全服用的期限,造成了她目前的情况。这种因服庆大霉素而变成残障的人被称为“摇摆族”(wobblers)。
因为切尔茨平衡器官跟她视觉系统的联结受损了,她的眼睛无法再平滑地追随移动的物体。
虽然她不能用眼睛追随移动的东西,她的视觉还是可以告诉她,她是不是直立着的。我们的眼睛靠着凝视横线或横条纹来告诉我们现在正在空间中的哪里。一旦光线消失了,切尔茨就立刻倒在地上。
她因为必须随时随地保持高度警觉而精神疲惫不堪。她需要很多的大脑能量来保持身体的直立状态,这些大脑能量用于记忆、计算、推理,因此,她没有余力再去处理其他的心智功能。

神奇的帽子

在计算机屏幕上,我可以看到我自己头的位置,当我的头往后面仰时,我的舌头后面感到香槟酒流过的感觉。同样这种香槟酒流过的感觉在我的头往左和往右倾时,都会感觉到。然后我把眼睛闭起来,用舌头来感觉我在空间中的位置。我很快就忘记这个感觉的信息是来自舌头,而能在空间中移动自如。
她的大脑在解人工平衡器官所送进来的码,对她来说,这平静是一个奇迹,一个神经可塑性的奇迹,因为她舌头上这些刺刺麻麻的感觉通常是上达到大脑的身体感觉皮质区处理触觉的地方,现在通过一条新的神经回路,去到大脑负责平衡的地方了。

切尔茨的舞蹈

“我必须强调为什么这是一个奇迹。”丹尼洛夫说。他认为自己是一个由下而上信息处理过程的怀疑者,“她几乎没有任何天然的侦察神经细胞,在刚刚20分钟里,我们给她提供了一个人工的侦察器。但是真正的奇迹是现在发生的事情:我们已经除去了辅助的仪器,她已没有了人工的或天然的平衡器官,但是她仍然没有摔倒,我们唤醒了她体内一些不知名的力量。”
“真正令人震惊的是,”丹尼洛夫说,“她不只是保持身体不跌倒,在戴了这个仪器一阵子后,她的行为几乎是正常的,她可以在平衡杆上保持不掉下来。她可以开车。这是她前庭半规管功能的恢复,当她移动她的头时,她的眼睛可以聚焦在标的物上。视觉和平衡系统之间的联结也恢复了。”

残余效应在延长

为什么切尔茨可以在没有仪器的情况下跳舞而且行动正常?巴赫-利塔认为有好几个原因:其中之一,她受损的前庭半规管已经重新组织过了,过去,从受损细胞组织所发出的噪声会阻挡正常细胞送来的信息。这个仪器帮助且强化正常细胞送出的信息。他认为这个仪器也将其他的神经回路整合进来帮忙,这就是神经可塑性切入的地方。大脑有许许多多的神经回路,所谓神经回路是一起共同做某项工作的神经元之间的联结。假如某一条重要的回路断掉了不能通行,大脑就用其他的小路来绕过它,以到达目的地。这些次要的神经回路是不常用的,但越用就越强,这是一般认为有可塑性的大脑能够重新组织自己最主要的原因。
切尔茨正在逐渐延长自己的残余效应,这个事实表明,这些不常用的神经回路正在变得越来越强。巴赫-利塔希望,通过训练,切尔茨能继续让残余效应的时间变长。

盲人看见,瘫子行路

一个天生就盲的人没有任何的视觉经验,坐在椅子上,背后是一台很大的摄影机,就是那种20世纪60年代电视摄影棚所使用的摄影机。他用手摇的方式移动那台摄影机,“扫描”病人面前的景色。摄影机把影像传到计算机中处理,再把信号传到椅背上20×20的400个刺激点的矩阵上,直接接触到盲者的皮肤,这些刺激点的作用是在景色中光线暗的部分就震动,亮的部分就不动,这个“触觉——视觉”(tactile-vision)的仪器使盲人可以阅读,辨识出人的脸孔,知道哪一个物体比较近,哪一个比较远。这使他们知道物体旋转时会改变形状,以及从哪一个角度来观察。这实验的6名受试者都学会了如何分辨电话等6个对象,即使这个电话有一半被花瓶遮住,也还能辨识得出来,因为实验是在20世纪60年代进行的,这些受试者甚至学会了辨识当时最著名的超瘦模特儿崔姬(Twiggy)。
经过一些练习后,盲人开始体验到他面前的三维空间,虽然从背上传来的信息是二维空间的。
没错,分辨率不高,但是就如巴赫-利塔所说的,视觉并不需要百分之百清楚我们才看得见。

大脑是机器吗

这个现在已经被遗忘的机器就是第一代的神经可塑性仪器(就是用一种感官去取代另一种感官),而且被证明有效,然而,因为当时被认为是不可能的事而被搁置、忽略。当时科学界的心理定势(mind-set)是假设大脑定型了就不能改变,而我们的感官,外界信息和经验进入我们大脑的路径,是先天设定的,这个想法叫作“功能区域特定论”(localizationism),到现在仍有人支持、拥护它。这个理论是说大脑像个复杂的机器,由许多部件所组成,每一个部件有它自己特殊的心理功能,存在于某一个先天设定的大脑区域(location),所以才会有这个名字出现。一个先天就设定好的大脑,每一项心理功能都有它固定的位置地点,自然就没有什么空间可以做改变了。
这个大脑像机器的看法从17世纪第一次被提出后就一直是神经科学的圭臬,它取代了过去灵魂与肉体飘忽不可掌握的神秘看法。这个把大自然看成一个大机械、我们的身体器官像机器一样的看法取代了2000年前希腊人的看法,希腊人认为大自然是一个欣欣向荣的有机体,我们的身体器官绝对不是无生命的机器。第一个“机械生物学”(mechanistic biology)的成就是威廉·哈维(William Harvey,1578-1657)划时代原创性的发现,哈维在伽利略讲学的意大利帕多瓦(Padua)读书,他发现血液如何在我们的身体内循环,心脏的功能其实是一个马达,将血液送往全身。马达当然是一个机器,所以,很快地,科学家发现如果解释要科学化,就一定要机械化,也就是说,要受到物理运动定律的规范。笛卡儿认为大脑是一个复杂机器的想法就是现在认为的“大脑是个计算机”,其中功能具有“区域特定性”这个看法的滥觞。像机器一样,大脑有许多部件,每一个部件都有事先规划好的位置,每一个部件执行一个单一功能,所以假如一个部件损坏了,没有东西可以替代它,因为机器是不会自己长出新的零件的。
功能区域特定论的看法也被应用到感官上,认为我们每一种感觉(视觉、听觉、味觉、触觉、嗅觉和平衡觉)都有自己特殊的受体细胞(receptor cell),专司侦察我们身边各种不同形式的能量,当受到刺激时,这些受体细胞便送出信号,沿着神经到达大脑的特定区域,在这个区域,这些信号被处理。大部分的科学家相信这些大脑区域的功能是如此专业化,以至于不可能去做别的区域的工作。

巴赫-利塔跟他的同侪不同,他不相信功能区域特定的说法,我们的感官有出乎意料的可塑性,假如其中之一受损了,有时候另一个感官可以取代它的工作,他把这种替代性称作“感官的替代”(sensory substitution)。他设计了很多实验来显示感官的替代,也发明了很多仪器来显示人有“超级感官”(supersense)。他成功地显示神经系统可以适应用摄影机来看,而不用视网膜,巴赫-利塔为盲人未来可以看得见的希望打下了基础,如视网膜的移植,用手术的方式植入眼球,使盲人可以看得见。

巴赫——利塔的野心

巴赫——利塔不像大部分的科学家,死守一个领域,他让自己变成好几个领域的专家:医学、心理药物学(psychopharmacology)、眼球神经生理学(ocular neurophysiology,研究眼球肌肉)、视觉神经生理学(visual neurophysiology,研究视觉和视神经系统),及生物医学工程(biomedical engineering)。他随着研究的需求走,研究上有必要,就去把这个领域弄通。

用大脑去看

“我们是用大脑来看东西,不是用眼睛来看。”他说。
他的看法与一般人的看法相抵触,我们都认为人是用眼睛来看,耳朵来听,舌头来尝,鼻子来闻,皮肤来感觉。谁会挑战这个事实?但是对巴赫-利塔来说,眼睛只是负责接收到光能的改变,是我们的大脑在看,在产生知觉。
对巴赫——利塔来说,感觉怎么进入大脑并不重要,当盲人用盲杖时,他前后扫动,只有盲杖的尖端通过皮肤上的受体,送给他信息,然而这个盲杖的横扫让他知道门框在哪里、椅子在哪里,让他知道他碰到的是一只脚,因为脚会缩回去一点,这一点点的信息可以使他找到椅子坐下去。虽然他手上的感受体是他得到信息的地方,他的盲杖是他和物体中间的接口,但是他主观所知觉到的并不是手杖在手上的压力,而是房间的摆设:椅子、墙壁、脚,三维空间。手的皮肤上的感受体只是信息的一个中转站、一个数据点,皮肤表面的感受体在数据传送的过程中会失去它的主体性。巴赫——利塔认为皮肤和它上面的触觉感受体可以替代视网膜,因为皮肤和视网膜都是二维空间的薄层,上面铺满了感受体,使图像可以在上面形成。
找到一个新的数据输送点或一个新的方式把信息送进大脑是一回事,使大脑能够解出皮肤感觉的码并让它形成图片又是另外一回事。要达到这一步,大脑一定要学一些新的东西,大脑用来处理触觉的部分必须学习适应新的信号。这个适应能力暗示着大脑是有弹性的,它可以重新组织它的感觉知觉系统。

一种功能,一个位置

假如大脑可以重新组织它自己,那么,纯粹的大脑功能区域特定论就不可能是正确的。一开始时,连巴赫-利塔也支持功能区域特定论,因为它的成就太惊人了,使人不得不信。
不幸的是,这些支持功能区域特定论的病例越来越夸大,它从观察到大脑特定区域受损与某个特定心智功能丧失一系列的相关,衍生为一个概括性的理论,宣称每一个大脑功能只能有一个先天设定的位置,即“一种功能,一个位置”(one function,one location),表示假如大脑有一个部分受伤了,就不能重新组织,也无法修复它失去的功能。
大脑可塑性的黑暗时期开始了,任何跟“一种功能,一个位置”理念相反的东西都被忽略。

对功能区域特定论的抗议

巴赫——利塔在20世纪60年代初期,开始怀疑大脑的功能区域特定论。
巴赫——利塔开始觉得“一种功能,一个位置”的功能区域特定论可能是不对的,猫的视觉区至少处理两个其他的功能:触觉和听觉。他开始认为大脑大部分应该是“多重感觉区”(polysensory),即感觉皮质区能够处理一种以上感官所送进来的信息。
这是因为我们的感觉受体把从外界送进来不同种类的刺激,不论它们的来源是什么,统统转换成电流,透过神经传导下去,这些电流的形态就是大脑中的共同语言,在大脑中不再有视觉的影像、声音、味道、感觉,它统统是电流[1]。巴赫——利塔了解到,处理这些电脉冲(electrical impulses)的地方比神经科学家以为的还更协调,更一致。这个看法后来得到神经科学家蒙特卡索(Vernon MountCastle)实验的支持,他发现视觉、听觉和感觉皮质区都有相同的6层细胞结构。对巴赫-利塔来说,这表示皮质的任何区域都应该可以处理传送到那儿的任何电流信号,我们大脑的模块应该没有那么专业。
在接下来的几年里,巴赫-利塔开始研究所有跟功能区域特定论不合的案例。
“触觉-视觉”仪器的成功,更使巴赫-利塔重新去探讨大脑地图,毕竟这个奇迹不是来自他的仪器,而是病人那可以改变、可以适应新的人工信号的大脑。在大脑重新组织的过程中,他怀疑从触觉感官送上来的信息(本来是在大脑顶端的感觉皮质区处理的)已经重新规划路线,送到大脑后端的视觉皮质区处理了。这表示从皮肤到视觉皮质的神经回路正在发展中。

舌头是进入大脑的绝佳入口

巴赫-利塔最大的兴趣变成了解释大脑的可塑性,但是他继续发明感觉替代的仪器。他认为舌头是最理想的“大脑——机器接口”,是进入大脑的绝佳入口,因为它没有一层死去的皮肤这种不敏感的东西在上面。
他同时也致力于其他感觉替代仪器的发明,他研究的其他应用包括给人们“超级感官”。

中风老人的奇迹复原

巴赫——利塔最早对大脑复健的了解来自他父亲奇迹性的康复。
巴赫——利塔的哥哥乔治(现在是加利福尼亚州的精神科医生),被告知他的父亲没有复原的希望,应该送进疗养院去养老。
乔治完全不懂复健,他对这方面的无知变成上帝的恩赐,因为他的成功完全来自他违反所有的复健规则,完全不知道现行的悲观理论。
我问乔治他知不知道他父亲的复原是多么不平常,以及他当时有没有想到他父亲的复原是大脑可塑性的关系。
“我当时只是想如何照顾爸爸,但是我弟弟后来用神经可塑性在谈这件事,一开始我不懂,直到父亲死后我才了解。”

惊人的真相

派德洛的尸体运回旧金山,因为那时巴赫-利塔在旧金山工作。那是1965年,在没有扫描大脑的仪器之前,尸体解剖是例行工作,因为这是医生可以学习大脑病变的一个方式,同时也可以知道为什么病人会死亡。巴赫-利塔请阿奎那(Mary Jane Aguilar)医生解剖。
他父亲的故事是第一手的证据,即使一个年纪大的人有着严重的脑伤,复原还是可能的。在详细检查他父亲的脑伤及搜索文献后,巴赫——利塔发现在1915年,一位美国的心理学家法兰兹(Shepherd Ivory Franz)就报告已经瘫痪20年的病人通过大脑刺激的练习后可以恢复一些功能。

将舌头神经连在脸部肌肉上

父亲的复原改变了巴赫——利塔的事业路线,在44岁时,他回头去行医,在神经科及复健科进行他的住院医生训练。他了解病人要恢复,必须先有动机才行,而且训练的运动练习必须跟日常生活的活动很相近才行。
他把注意力转去治疗中风病人,帮助病人在中风多年后克服主要的神经上的问题。他发展出玩游戏来帮助中风的病人移动手臂的方法。他开始把所知的大脑可塑性与练习设计综合起来,传统上,复健的课程在几周后就停止了,因为病人已经停止进步,或进入“高原期”(plateau),医生失去了再继续下去的动机。但是巴赫——利塔基于他对神经联结再生的知识,认为这个学习曲线的高原现象只是暂时的,一部分原因是可塑性本身学习周期的关系,学习之后必须要有一段“固化”(consolidate)时期,虽然在固化时期没有显著的进步可见,生理的变化还是在内部发生着,它使新的技术变得更自动化及更精细。
巴赫——利塔为面部运动神经受伤的人发展出一个新的训练计划。这些人很可怜,他们面部的肌肉不能动,所以眼睛不能闭起来,不能恰当地说话,或表达情绪,因此看起来像个怪物。巴赫-利塔用手术的方式将平常连到舌头的一条神经连到病人的脸部肌肉上,然后他发展出一套大脑练习的计算机程序来训练“舌头神经”(尤其是大脑控制这条神经的地方)作为面部神经。这些病人学会了表达正常的脸部情绪、说话及闭上眼睛。这是巴赫-利塔所谓他可以“把任何东西连接到另一个东西上”的一个例子。

听觉皮质变成了视觉皮质

巴赫——利塔在《自然》期刊发表论文的33年后,科学家用现代版的“触觉——视觉”仪器,将病人送进扫描机,确认了从病人舌头往上传的触觉影像的确在视觉皮质区处理。
关于感觉可以重新设定这个命题的所有合理怀疑,在最近一个令人惊异的大脑可塑性实验中都得到了回答,这个实验不是重新设定触觉和视觉神经回路,而是听觉和视觉。神经科学家瑟尔(Mriganka Sur)用外科手术的方式将小雪貂的神经回路重组了一番,一般来说,视神经是从眼睛到视觉皮质,但是瑟尔用外科手术将雪貂的视神经连到了听觉皮质上,他发现这只雪貂还是可以看得见。利用放入雪貂大脑中的探针,瑟尔证明了当雪貂看东西时,听觉皮质活化了起来,在做视觉处理的工作。它的听觉皮质已经自行重新组合,现在有视觉皮质的结构了。虽然动过这个手术的雪貂并没有20/20的视力,它们有20/60的视力,跟一般戴眼镜的人差不多。
直到最近,这种转换几乎是不可思议的,但是,巴赫-利塔用实验证明了大脑其实是比功能区域特定论拥护者所愿意承认的更有弹性,他使我们对大脑有更正确的了解。在他做了这些研究之前,大部分的神经科学家会说:我们有视觉皮质,位于后脑的枕叶(occipital lobe)上,处理视觉的信息;听觉皮质在我们的颞叶(temporal lobe)上,处理听觉信息。但是从巴赫-利塔的研究,我们知道这个事情不是这么简单,它其实是很复杂的,而且大脑的这些区域是很有弹性的处理者,互相联结,有能力处理一些意想不到的输入。

大脑的适应力超乎想象

切尔茨并不是唯一受惠于巴赫-利塔多才多艺能力的人。他的团队从那以后已经训练了50多个病人来改善他们的平衡和走路。有些人的损伤跟切尔茨一样,其他人有大脑创伤、中风,或帕金森症(Parkinson’s disease)。
巴赫-利塔的重要性在于,他是那一代神经科学家中,第一个了解大脑有可塑性并且把这个知识应用到临床上,解救了病人的痛苦。隐藏在他的研究和治疗中的是一个理念,我们天生的大脑比我们了解的更有适应能力,是一个全方位的机会主义者。
切尔茨的大脑发展出新的平衡感,或是盲人的大脑发展出新的神经回路使他学会辨识物体、视知觉及动作,这些改变并非神秘、不知为何的特例,而是规则本身。感觉皮质本来就很有弹性,很有适应性,当切尔茨的大脑学习去对人工的受体做反应时,它并不是做例外的事,它是在尽它的本分。最近巴赫——利塔的研究引发认知科学家克拉克(Andy Clark)的灵感,说我们是天生的机器人(natural-born cyborgs),表示大脑的可塑性使我们可以很自然地依附到机器上,如计算机和其他电子工具上。但是我们的大脑也同时重组它自己,对从最简单的工具送进来的信息作反应,例如盲人的手杖。可塑性是从史前时代就存在于大脑中的一个特性,大脑比我们所能想象的还更开放,大自然在尽力帮助我们知觉到并且了解身边的世界。它给了我们一个大脑,用改变它自己的方式在这个善变的世界中存活下来。

第2章 为自己建构一个更好的大脑 被贴上『智障』标签的女人如何自我疗愈

聪明的学习障碍者

因为杨非常聪明,在儿童观察上又表现得这么好,她的研究所老师很难相信她有学习障碍,第一个了解到她问题的是约书亚·柯恩(Joshua Cohen),这是另一个极端聪明但是有学习障碍的安大略教育学院学生。他有一个小小的诊所,用当时标准的“补偿训练”(compensations)来帮助有学习障碍的孩子。这个方法是基于一个当时大家所接受的理论:一旦神经细胞死亡或发育不全,它没有办法修补,只能用补偿训练来解决问题,假如你不能读,就请听录音带,如果比较慢,就请多给自己一些时间,假如没有逻辑性,不了解别人在说什么,就请把重点用带颜色的笔画下来。柯恩设计了一套补偿训练的计算机软件专给杨用,但是她认为这个太浪费时间,此外,她的论文研究的正是安大略教育学院的补偿训练计划,她发现大多数的孩子并没有进步,而她自己有这么多的缺陷,她认为很难找出一条有效的路来绕过她的缺失处。因为她已经很成功地发展了记忆,所以她告诉柯恩她认为一定有更好的方法。

破碎的人

1943年5月底,札兹斯基(Lyova Zazetsky)来到鲁利亚工作的复健医院。因为子弹碎片伤到他掌管符号之间关系的地方,他不再了解逻辑、因果关系或空间关系。他只能抓住一些零星碎片,浮光掠影。但是他的前额叶是好的,所以他可以做计划、策略,形成意图,寻找相关数据,执行他的意图,因此他知道自己的缺点,所以来找鲁利亚,希望能克服这些缺点。虽然他不能读,但是可以写,因为读是一个视知觉的活动而写是一个意图的活动。
鲁利亚观察了他30年,记录札兹斯基的伤势如何影响他的心智活动。他目睹札兹斯基如何不断地奋斗以达到“活着,不仅仅是存在”(to live,not merely exist)的人生基本要求。

破碎的脑

鲁利亚开始找出札兹斯基的问题所在。子弹射在他的左脑三个主要知觉交会的地方:颞叶(通常是处理声音和语言的地方)、枕叶(通常处理视觉影像)和顶叶(parietal lobe,通常处理空间关系及综合不同感官送上来的信息)。三个脑叶送上来的信息在此交会区作汇整。虽然札兹斯基可以看得见,但他无法把看到的东西汇集成整体,更糟糕的是他不知道这个符号跟另一个符号之间的关系,但是我们用词来做思考时却可以。所以札兹斯基常常用词不当,使人以为他没有足够大的网去兜住词和词的意义,他也无法将词和它的定义联系起来,他活在零碎的世界里,他在日记中写道:“我永远活在大雾中……我心中一闪而过的是一些影像……一些模糊的影像突然之间出现了,又突然之间消失了……我不了解也不记得这些影像是什么意思。”

为自己设计练习

就在这个时候,她读到一篇论文,加利福尼亚大学伯克利分校的罗森威格(Mark Rosenzweig)教授正在研究在有丰富刺激和贫乏刺激环境下长大的老鼠,在把老鼠的大脑做切片检查神经生长的情形时,他发现有丰富刺激的老鼠大脑比较重,神经传导物质比较多,血管的分布比较密,有更多的血液来支持大脑的工作。他是第一个用大脑活动可以改变大脑结构的实验证明神经可塑性的科学家[1]。这时,杨已经28岁了,仍然在研究所读博士。
对杨来讲,这像被闪电击中一样,茅塞顿开。罗森威格已经指出了大脑是可以改变的,虽然很多人不相信他,但对她来说,这表示补偿作用可能不是唯一的答案,她可以把罗森威格的实验和鲁利亚的研究联结在一起,为她自己打开一条通路。
她把自己关起来,不跟别人接触,夜以继日地设计心智运作的练习题,一天只睡几个小时,她没有把握这种练习一定会有效,但是她全力去练习最弱的一环──找出符号彼此之间的关系。
受到初试即成功的鼓舞,她开始设计练习来改进自己其他的缺陷,如空间上的困难、不知自己四肢在哪里的困惑,以及视觉上的局限。她把这些能力都练到了一般人的水平。

治疗学习障碍的学校

因为很少人知道神经的可塑性或是愿意接受它,也不相信大脑可以像肌肉一样锻炼,所以她没有什么机会让人家知道她的研究。有些人批评她竟敢宣称学习障碍是可以治疗的,他们认为这是没有证据支持的,是不切实际的。但是她没有被流言打败,继续针对学习障碍者最弱的大脑部位和功能设计练习。在高科技的大脑扫描还没有发明前,她依赖鲁利亚的研究来了解大脑的什么区域处理大脑的什么功能。鲁利亚通过像札兹斯基这样的病人画出了大脑功能图,他观察士兵大脑受伤位置和心智功能缺失的关系。杨发现,在鲁利亚的病人身上发现的思维缺陷,学习障碍是其较为轻微的变式。

当我们说话时,大脑把一系列的符号(代表想法的词和字母)变成一系列传到舌头和嘴唇肌肉的运动指令。杨从鲁利亚的书中揣摩得知,把这一系列的肌肉运动指令组合起来的地方是左脑前运动皮质区(premotor cortex),我送了几个这方面功能有缺陷的病人到她的学校去。其中一个有这种毛病的男孩一直很受挫折,因为他的思想比他的嘴巴动得快,所以他说话时常会漏掉一段信息使别人听不懂他的话,或是找不到他要用的词从而有点口齿不清。他是很外向的人,但是常常不能正确清楚地表达自己的意思,只好闭嘴不说话。在班上,老师问他问题时,他知道答案,但是要很久才能把想法组织好,把话讲出来,所以他看起来比实际上笨,他也开始怀疑说不定他自己并没有那么聪明。
当我们写作时,大脑把想法转换成词(而词正是符号),再经过手指和手的运动把字写出来。这个孩子写字手会抽搐,因为他大脑中把符号转换成手指和手肌肉动作的容量很快就满了,所以他只好把写一个字分割成很多小的动作片段,而不能流利地写作。虽然老师要教他连在一起的手写字体,但他比较喜欢用印刷体书写(大人有这个毛病就很容易被指认出来,因为印刷体是每一个字母分开写,只有几个书写动作,对大脑来说,工作量不会太大,而写连在一起的花体字时,我们一次写好几个字母,大脑必须处理比较复杂的动作)。对这孩子来说,写作特别痛苦,因为考试时,他常常知道答案,但是来不及写,或是有时他心中想的是某一个词、字母或数字,但是写出来的是另一个。这些孩子通常被认为是粗心大意,但是事实上是大脑负荷过量,送出了错误的肌肉运动指令。

强化弱点的大脑练习

每个人都有一些比较弱的大脑功能,这个以大脑可塑性为基础的技术可以帮助很多人,我们的弱点若能强化,对事业会有很大的帮助,因为大部分的事业都需要用到多种大脑功能。

释放热爱学习的天性

艾洛史密斯的理念和大脑练习治疗法对教育有重大意义。很多孩子会因此而受益,这种找出弱点区域然后强化这个区域的功能,显然比一直让孩子重复自己不会的功课使他越来越挫折好多了。当一个链条中,弱的环节被强化后,人们就可以去学习那个过去被挡住不能学的技能,他们觉得被解放出来了。

很具有讽刺意味的是,几百年来,教育家就知道必须通过不断变难的练习来锻炼建构孩子的大脑以强化大脑功能。从19世纪到20世纪初期,课堂的教育还是偏重死记,要孩子背诵外国的长诗(这会强化听觉记忆,使孩子用语言来思考)。学校的注意力几乎都放在书写能力上,这可能强化了运动能力,所以不但帮助书写,也增加阅读的速度和流利性以及说话能力。通常学校会很注意发声法有没有做到完美。20世纪60年代以后,教育者抛下了这些传统的练习,因为它们太僵化、无聊、没用。但是,不重视这些基本训练的代价是很高的,这些可能是许多学生系统化操作大脑的唯一机会,这种大脑操作使我们对符号运用得纯熟流利。对我们其他的人而言,这种课程的取消使我们口才雄辩能力下降,因为这需要记忆以及听觉方面的大脑能力,而这些我们现在已经不熟悉了。

杨的教学方法迫使我们去想:假如每一个孩子都能接受以大脑为基础的评估,这对他们的学习会有多大的帮助,他们的困难能被及早发现,有一个量身订制的课程在大脑可塑性最高的童年来强化弱点、改进它,及早去除毛病,不要等到孩子认为自己很笨、学不会,然后痛恨学校、厌恶学习时才来想办法挽救,那时已太晚,因为孩子已不愿面对他弱的部分,甚至失去了他已有的长处。越小的孩子进步越快,或许是因为未成熟大脑的神经联结比成人的大脑多了50%。我们到达青春期时,大脑开始大量修剪,那些没有经常被使用的神经联结和神经元会死亡,也就是“用进废退”(Use it or lose it.),不用就被修剪掉了。最好是在皮质以及这些神经元在的时候去强化弱点。无论如何,以大脑为基础的评估不但对中小学,甚至对大学教育都会有帮助,许多在高中表现良好的学生,进了大学却念不下去,因为他们大脑功能的弱点无法负荷大学的功课,即使没有这些危机,每个成年人也能从以大脑为基础的认知评估中受益。一个认知能力的测试可以帮助人们更加了解自己的大脑。

用进废退的脑

从罗森威格第一次用老鼠做环境与神经发展的实验到现在已经好多年了。自他以后,很多实验室都发现刺激大脑会增加神经联结的发展,在丰富环境中长大的动物,有其他动物可以游戏、有玩具可以玩、有对象可以探索、有楼梯可以爬,它们学习得比同基因但是在贫乏环境中长大的手足来得快。通过困难空间问题考验的老鼠,它们大脑中的乙酰胆碱(acetylcholine)比较高,乙酰胆碱是跟学习有关的神经传导物质。在丰富环境中长大或有做许多心智训练的动物,它们大脑皮质比其他动物重5%,在直接接受刺激训练的大脑部分比其他动物大9%。经过训练或刺激的神经元不但细胞体大小增加,还增加了25%的分支,同时,它与别的神经元的联结和血流量的支持都有增加。这个改变到晚年还是可以发生,虽然不会像年轻动物发展得那么快,这个现象目前在所有测试过的动物身上都能看到。
对人来说,利用死后切片可以看到教育使神经元的树突和轴突增加,使大脑的体积和皮质厚度增加。大脑像肌肉一样可以通过练习而增长这并不只是一个比喻。

改变,还来得及

有些事不可逆转,札兹斯基的日记直到他死前都仍然是破碎零散的片段。鲁利亚并没有办法真正帮助他。但是札兹斯基的故事给了杨一个机会去治愈她自己,现在又能帮助他人。
她让我们看到一个有学习障碍的孩子常常能改正其内在的问题根源,就像所有的大脑练习课程一样,她的课程也只有在轻微缺失的人身上效果最好,但是因为她发展了这么多的大脑练习作业,她常常也能帮助多重学习障碍的孩子──那些孩子像她以前一样,还没能为自己建构出一个比较好的大脑。

第3章 重新设计大脑 科学家改变了大脑的知觉、记忆、思考和学习

迈克尔·梅策尼希(Michael Merzenich)是20个神经可塑性仪器发明和革新背后的推手。
爱尔兰的神经科学家罗伯森(Ian Robertson)曾经称他为“大脑可塑性的世界第一把交椅”。梅策尼希的专长是训练大脑处理某些信息的特殊区域来重新设计大脑(他称之为大脑地图),以加强人们思考和知觉的能力,增进他们的心智功能。他也比别的科学家让我们看到更多大脑处理信息区块的改变。

学习可以改变大脑地图

把神经可塑性用实验的方法证明给别人看,说服别人,梅策尼希是第一大功臣,他大胆地宣称大脑练习会像药物一样有效,可以治病,甚至连对精神分裂症都有效。他认为人的一生,从摇篮到坟墓,都有这种可塑性,即使老年人,也可以改善他的认知功能,例如学习、思考、记忆和知觉。他最新的专利是让成年人不用死背就能学习语言的技巧。梅策尼希认为在正确的情境下学习新的技巧可以改变大脑地图中千百万个神经元之间的联结。

梅策尼希宣称学习与大脑可塑性的法则相配合时,大脑的心智机械(machinery)部分可以得到改进,我们的学习会精准很多,速度和记忆也会增加。
很显然,当我们学习时,自己的知识会增加,但是梅策尼希宣称我们同时也改变了大脑学习机制的结构,增强了它的学习能力。大脑不像计算机,大脑可以不停地适应环境,替自己升级。
“大脑皮质这个大脑外面薄薄的皮层,”他说,“是有选择性地精致化它的处理容积使人能做好手边的作业。它不是只有学习,它是学习如何学习(learning how to learn)。”梅策尼希所形容的脑不是一个没有生命、任由我们填满的容器,它是一个活生生的东西,有自己的胃口,只要有恰当的营养和练习就可以生长,可以改变自己。在梅策尼希的研究之前,人们认为大脑是一个复杂的机器,有着不可改变的记忆容量、处理速度和智能。梅策尼希证明了上面每一个假设都是错的。

大脑地图与外界相呼应

要了解大脑地图如何才能改变,我们先要了解大脑地图是什么。最早提出这个观念的是20世纪30年代加拿大蒙特娄神经学院(Montreal Neurological Institute)的神经外科医生潘菲尔(Wilder Penfield)。对潘菲尔医生来说,找出病人的大脑地图就是找出大脑不同部位的表征和功能──这是典型的大脑功能区域特定论者的看法。他们发现额叶(frontal lobe)是大脑运动系统的所在地,它启动并协调我们肌肉的运动。额叶后面的三个脑叶——颞叶、顶叶和枕叶,这些是大脑的感觉系统,处理各个感觉受体(眼睛、耳朵、触觉受体等)送到大脑的信息。
潘菲尔的大脑地图影响了好几个世代的大脑观念。但是因为科学家相信大脑不能改变,他们假设而且被教导,这个地图是固定的、不能变动的、有普遍性的(每一个人的都一样),虽然潘菲尔本人从来没有这样说过。
梅策尼希发现这些地图既不是不可改变,也不是每个人都一样,而是因人而异。在一系列的研究中,他显示大脑地图会因我们一生所从事的职业和行为而改变,但是要证明这一点,他所需要的工具要比潘菲尔的电极精细很多,他要一个能够侦察到几个神经元产生改变的工具。

画出大脑地图

一个成人大脑中有上千亿个神经元。如果用潘菲尔的那种电极,科学家可以观察到几千个神经元一起发射,但是用微电极,科学家可以窃听一两个神经元的私语。微电极的大脑地图比现行大脑扫描的图准确1000倍。现代最先进的大脑扫描仪器可以侦察到几千个神经元在一秒钟前共同的活动。但是一个神经元的电流信号只有1‰秒左右,所以大脑扫描会失去非常多信息。不过微电极没有取代大脑扫描,因为它需要非常精细的手术,必须用微电子显微镜来做才行。
梅策尼希马上看到这个工具的用途。一个简单的地图需要500次的微电极插入,要好几天的时间,梅策尼希跟他的同事做了几千个这种手术才画出大脑的地图。

发现“关键期”

当休伯和威塞尔在检查这只小猫看不见的那只眼睛的大脑地图时,他们又发现了一个没有想到的大脑可塑性:没有信息进来的那个大脑区域并没有在那儿闲着没事干,它转去处理看得见的那只眼睛送进来的信息,这好像大脑不愿意浪费任何可用的地方,它重新建构了神经回路。这是大脑在关键期有可塑性的另一个指标。因为这些研究,休伯和威塞尔拿到了诺贝尔生理学和医学奖。他们虽然发现了大脑的可塑性,却仍然非常支持大脑功能区域特定论,认为大脑在过了关键期以后功能就固定了。
“关键期”是20世纪下半叶生物学上最著名的发现,科学家很快就发现其他的大脑系统也需要环境的刺激才能发展,而且好像每一个神经系统都有它自己的关键期,或是说开窗期(window of time),在这时期特别有可塑性,对环境特别敏感,大脑在这个时期快速地成长。例如语言发展有关键期,始于一出生,终止于8岁到青春期之间。青春期之后,这个人学习第二语言没有口音的机会就大大地减少了。事实上,在关键期过后所学的第二语言与母语处理的地方不同。
关键期的看法也支持了生物环境学家洛伦兹(Konrad Lorenz)对小鹅的观察。小鹅孵出后15小时到3天是它的关键期,如果这个时期它只看到人类,那么就会与人类形成终身联结而不是与母鹅。洛伦兹成功地使一群小鹅跟着他走,他把这个历程叫作“铭印”(imprinting)。事实上,心理学上对关键期的看法始自弗洛伊德,他说我们发展的时间窗口开得很短,我们必须在这个时期有某些经验以后才会发展正常。这个时期是塑造期,形成以后一辈子的我们。
关键期的可塑性改变了医疗上的方法,因为休伯和威塞尔的发现,天生就有白内障的孩子不再变盲了,现在他们在婴儿期就开刀,使大脑能得到它发展的必要刺激。微电极的实验已显示可塑性是童年毋庸置疑的事实,大脑的可塑期看起来也像童年一样,是很短的。

成人大脑也有可塑性

读者需要知道我们的神经系统分成两个部分:一部分是中央神经系统(大脑和脊髓),这是整个神经系统的司令部,发号施令及控制的中心,当时人们以为这个部分是没有可塑性的;另一部分是周边神经系统,它把信息从感觉器官的受体送到脊髓和大脑,也把信息从大脑和脊髓送达肌肉和器官。人们很早就知道周边神经系统有可塑性,假如你不小心切断了手的神经,它会再长出来。
每一个神经元有三个部分。树突(dendrite)是长得像树枝一样的神经分支,它接收别的神经元送过来的信息。这些树突都连到细胞体(cell body)上,细胞体中有DNA,它维持这个细胞的生命。最后一部分是轴突(axon),它像个电缆一样,送出信息。轴突有各种长度(从大脑中的微电子显微镜才看得到的长度,到6英尺长的从脑通到脚的长度)。很多人把轴突比喻成电缆是因为它们会输送电流,速度都很快(每小时2~200英里[1]),把信息送到邻近神经元的树突上。
神经元可以接收两种信号:使它兴奋的和使它抑制的。假如一个神经元接收到足够的兴奋信号,它会送出它自己的信号。当它接收到足够的抑制信号,就比较不可能发射或送出任何信号。轴突并没有真正接触到邻近神经元的树突,它们中间有一个很小的缝隙,叫作突触(synapse)。一旦电流信号到达轴突终点时,它会引起一种神经传导物质释放到突触,这个化学信使飘浮过突触,到达邻近神经元的树突,使它兴奋或抑制。当我们说这个神经元重新设定(rewire)它自己时,我们指的是突触的改变,即加强、增加神经元之间的联结或减弱、减少这些联结。

梅策尼希、保罗和古德曼想要探索一个大家都知道但都不知其所以然的中央和周边神经系统的互动情形。当一个大的周边神经(有许多轴突)被剪断时,有的时候,在重新长出来的过程中,神经元的轴突会交叉。当轴突依附到错的神经元时,这个人会感觉到错误的功能区域,即明明碰触的是食指,病人却感觉是拇指。科学家对这个现象的解释是在重新成长的过程中,神经被“洗牌”弄错了,把食指的信息送到大脑地图中大拇指的地方去了。
当时,科学家对大脑和神经系统模式的认知是身体皮肤的每一点都有神经,它把信息送到大脑地图某一个特定的点,这个点是一出生就已固定的,所以大拇指的神经永远是直接把信息传到大脑感觉地图大拇指的那一点上。梅策尼希他们接受“点对点”的大脑地图模式,很天真地去记录周边神经重新洗牌后大脑内部会怎么样。
他们很仔细地用微电极找出好几只青春期猴子的手部大脑地图,把连接到手的周边神经剪断,然后立刻把断面缝得很接近,但是没有真正密合,希望这条神经的许多轴突在神经重新生长时,会交错连接。7个月后,他们重新绘制这些猴子的大脑地图,以为会看到非常杂乱的大脑地图,想不到新地图几乎完全正常,没有像他们想象的碰触食指会引起大脑地图中大拇指部位的活化。
“我们看到的事情,”梅策尼希说,“太令人震惊了,我完全不理解。”它在大脑中仍是体内体外一对一呼应的排列,好像大脑把交叉的神经信号又重新整理回来了。

大脑地图是动态的

这个发现改变了梅策尼希的一生,他发现他自己以及主流的神经科学,都误解了大脑如何形成地图去代表身体和世界。假如大脑地图能够因不正常的输入而去校正自己的结构,那么以前普遍认为系统是固定不可改变的看法一定是错的。大脑一定是有弹性、可改变的。

大脑的地图是动态的。

神经科学家愿意接受休伯和威塞尔的发现,承认在婴儿期大脑有可塑性,因为他们接受婴儿大脑还在发展中的观念。但是他们排斥梅策尼希的说法,大脑的改变可以持续到成年期。

未发表的重要观点

但是他很生气,他的内心在搅动,他开始想:可塑性可能是大脑的基本特质,演化来让人类在竞争上占上风,它可能是大自然给人类的好礼物。

人工耳蜗使聋子听见

耳蜗是我们耳朵中的扩音器,它位于前庭的旁边,前庭掌管我们的平衡感,就是前面第1章切尔茨受损的部位。当外界制造出一个声音来时,不同的频率会振动耳蜗中不同的毛细胞。我们的耳朵两边各有3000多个这种毛细胞,它们把声音转换成电流的形态,通过听神经传送到听觉皮质去。微电极的大脑地图发现声音是按频率排在听觉皮质上的,即它们像钢琴琴键一样排列组织,低频率在一端,依序往上升,高频率在另一端。

耳蜗移植并不是助听器,助听器是放大声音,让那些耳蜗还有一部分功能的人可以听到,耳蜗移植是给那些因为耳蜗严重受损而聋的人。这个移植替代了耳蜗,将声音转换成电流的脉冲送到大脑。因为梅策尼希跟他的同事不期望能达到装置3000个毛细胞的天然耳蜗的复杂度,所以他们面临的问题是:大脑有可能去解一个非常简陋的仪器所传送过来的码吗?假如可以,那么这就表示听觉皮质是很有弹性的,可以改变自己去适应人工的输入。这个移植器包括声音的接收器、一个把声音转成电流脉冲的转换器,以及一个小电极,外科医生把它放到听神经上,使信息可以从耳朵送达大脑。

梅策尼希的贡献是他以找出听觉皮质地图所学到的知识来决定什么样的信息输入可以帮助接受耳蜗移植的病人解读口语,这个电极又应该插在哪里。他跟通信工程师一起工作,设计出一个可以将复杂的口语转换成带宽较小而又仍然可以辨识得出的信息。他们发展出一个很正确的多渠道移植器,使聋者可以听得见,这个设计成为现在两种主要耳蜗移植器之一的雏形。

大脑内部也遵循“竞争法则”

这个实验显示假如中神经被剪断,其他的神经会把这个无用的区域占为己用来处理它们自己的输入。当大脑在分配处理的资源时,大脑地图遵循的法则是竞争。资源不足时,大家会抢珍贵的资源,用进废退是唯一的法则。

为什么成人学习新语言这么难

可塑性的竞争本质影响到我们每一个人,在我们的大脑中,无时无刻不在进行战争,假如我们停止使用某种心智技术,我们不但会忘记如何去运作它,连它在大脑地图上的空间也会被我们常用的技术抢走。假如你问你自己:“我要多么频繁地练习法文、吉他或数学来保持优势?”你就在问一个可塑性的竞争问题。你问的是你必须多频繁地去练习一个技术来保证它在大脑中的位置不会被其他技术抢去。
成人的可塑性竞争甚至可以解释我们能力的上限。想想大部分的成年人在学习第二语言上都有困难,现在一般的看法是学语言的关键期已过,我们的大脑已经僵硬,不能做大幅的更改。但是,可塑性竞争的发现显示不仅如此而已。当我们年龄越大,我们使用母语的频率就越高,母语占据我们语言地图的空间就越大。这也是因为我们的大脑有可塑性,我们学新语言才这么难,这个可塑性是具有竞争本质的,母语像暴君一样,不给新语言机会[1]。
但是假如这是真的,为什么在年幼时,学习第二语言又容易呢?难道那时没有竞争吗?并非如此。假如两个语言在差不多同样的时间学习,两者都抢到了地盘,都站稳了脚跟。梅策尼希说,大脑的扫描显示在使用双语的孩子身上,两种语言的语音都共享一个大的语言地图,两种语言都在同一个图书馆中。
可塑性的竞争本质也解释了为什么我们的坏习惯这么难戒掉。我们一般人都把大脑想象成一个盒子,学习就像丢东西到盒子里。当我们要改掉一个坏习惯时,我们以为是把一个新的东西放进盒子里。但事实上是,当我们学会一个坏习惯时,它占据了大脑地图的空间,每次我们重复这个坏习惯,它又占据更多一点地方,让好习惯更难立足,这是为什么要戒掉一个坏习惯比学它时难10倍,也是为什么童年的教育这么重要:最好一开始就教对,不要等到坏习惯已经做大、有竞争优势了再去拔除它。

让诺奖得主改变心意的实验

这个实验清楚地展现出大脑地图是动态的,大脑资源的分配是遵循用进废退法则的。
梅策尼希也注意到同种动物会有相似地图,但是从来没有两只同种的动物地图是一模一样的。微电极的帮忙使他看到潘菲尔所没有看到的东西,他同时也注意到正常身体的地图是每几个星期改变一次。每一次他画出的猴子脸部的地图都不一样,可塑性是一个正常的现象,大脑地图是一直不停地在改变的。

一起发射的神经元会连在一起

因为可塑性的改变是一个历程,梅策尼希知道只有长时间观察大脑的改变,才可能了解它。在剪断猴子手的中神经后,他花了好几个月的时间去做各种地图。
第一张地图的绘制是在他刚一切断神经之后,正如他所预期的,这张地图显示,当他碰触猴子的手掌中间部分时,大脑地图上中神经的地区完全没有反应,但是当他碰触手的两侧时,原来没有反应的中神经地图区域就马上活化起来,桡骨神经和尺骨神经现在占据了中神经的区域了。这个地图改变得这么快,使人以为它是一直隐藏在某处,这时才突然出现。

假如一片全新的地图可以出现,这表示底下的神经元一定在做全新的联结,要把这个观念解释清楚,梅策尼希借用了一位加拿大行为心理学家海伯(Donald Hebb)的观念。海伯曾经跟潘菲尔一起共事,是一名非常了不起的科学家。在1949年时,海伯提出学习会使神经元产生新联结的观念,他认为当两个神经元持续同时发射(或是一个发射,引起另一个神经元也发射)时,这两个神经元都会有化学上的改变,因此这两个神经元就会紧密地联结在一起。海伯的理论其实在60年前弗洛伊德就曾提过,后来加利福尼亚大学的神经科学家谢兹(Carla Shatz)把它综合成一句神经学上的名言:一起发射的神经元会连在一起。
海伯的理论是说神经元的结构可以因经验而改变,海伯之后,梅策尼希的新理论是大脑地图上的神经元会因它们在同一时间一起活化而联结得更紧密。梅策尼希想,假如地图可以改变,那么那些天生大脑有问题的人就有希望了,那些有学习障碍的人、有心理问题的人、中风的人和有脑伤的人,他们可以建构新地图,形成新联结,只要他们能使健康的神经元一起发射,使它们连在一起。

改变猴子手部的大脑地图

在一个非常聪明的实验里,梅策尼希绘出一只正常猴子的手部大脑地图后,他把猴子的两根指头缝在一起,使它动时,两根指头同步活动。几个月后,这两根手指的地图边界消失了,变成一个地图了,也就是说,对大脑来说,这两根手指头变成一根了,碰触两根手指中的任何一根,整个地图都会活化起来。这个实验显示信息输入地图的时间性是很重要的,因为手指的皮缝在一起了,使它们一直同时做一件事,一起发射的神经元会连在一起,形成单一的地图。
其他的科学家在人类身上测试了梅策尼希的发现。有些人天生手指就是连在一起的,这种叫蹼指症候群(webbed-finger syndrome),当科学家扫描这种人的大脑时,发现他们只有一张大的手指地图。在外科医生用手术分割这些连在一起的手指后,科学家再次扫描他们的大脑,结果两个清楚边界的地图出现了,因为医生分割了两根手指头,当它们可以独立运动时,神经元就不再同步发射,手指的边界就分出来了。这里显示另一个可塑性的原则:假如在时间上分开送抵神经元的信号,你就创造了不同的大脑地图。在神经科学上,这个发现现在被称为不在一起发射的神经元不连在一起,或是不同步发射的神经元无法相连。

在最后也是最聪明的实验中,梅策尼希和他的团队证明这个地图跟解剖上的生理位置是没有关系的。他们从一根手指上取下一小片皮肤,而这皮肤通往大脑地图的神经还连在皮肤上,然后用手术把这片皮肤移植到旁边的那根手指上。现在每次移植了皮肤的手指头在动或触摸时,这片皮肤的神经会被活化,根据功能区域特定论的模式,这片皮肤的刺激应该通过神经送到大脑中它原来的手指地图上,但是当梅策尼希的团队刺激这片皮肤时,新指头的地图活化了,这片皮肤的地图已经从原来的指头迁移到新指头上去了,因为这块皮肤和这根新指头是同步发射的。

大脑如何组织自己

当我们说大脑地图是按照外面身体部位组织的,我们是说中指是位于食指和无名指之间,而大脑地图上也是如此,中指的地图是位于食指和无名指的地图之间。这种地形学上的安排是比较有效率的,因为常常要用的东西放在附近比较好拿,常常一起工作的大脑部位连在附近,神经信号不需要走到大脑的远程去,效果比较好。
梅策尼希的问题是,这些地形上的次序是怎么在大脑地图上出现的?他和他的团队找出答案的方式真是很天才。地形上次序的出现是因为我们日常生活的许多动作都有重复性,它的次序大多是固定的。当我们拿起一颗苹果或一个棒球时,通常会用大拇指和食指把它拿起来,然后再用其余的手指把它包裹住,因为大拇指和食指常常都是一起动,几乎同时把信号送到大脑,所以大拇指和食指的大脑地图就会很靠近(一起发射的神经元会连在一起);当我们继续用手指头去包住物体时,我们的中指会接触到它,所以中指的地图会在食指的旁边。我们抓东西一般的顺序是大拇指第一,食指第二,中指第三,当在日常生活中,这个顺序被重复千百次之后,大脑地图也就变成大拇指旁边是食指,食指旁边是中指了,那些比较不会同时到达的信号,如大拇指和小指,在地图上的距离就会比较远了,因为不在一起发射的神经元是会分开的。
大部分大脑的地图是依照一起发生的概率在空间上组织在一起的,我们在前面看到听觉皮质的组织方式就很像钢琴,依频率排列,低的在一端,高的在一端,为什么这么有次序?因为在大自然中,低频率的声音常常在一起出现,当我们听到一个人有些低沉声音时,他所发出的大部分声音是低频率的,所以它们就会被归在一起组织成一个团体了。

训练让神经元效率更高

经过几千次的练习后,梅策尼希和简金斯重新测量猴子的大脑地图,发现猴子手指尖端的地图变大了,因为它们必须学习如何用刚刚好的力量去碰触圆盘(才有东西吃)。这个实验显示当动物有动机要学时,大脑会弹性地对学习的需求作出反应。

这个实验同时显示当大脑地图变得更大时,个别神经元也经由两个阶段变得更有效率。一开始,当猴子在接受训练时,手指尖的地图变大占去更多的空间,但是一阵子以后,地图里的神经元就变得更有效率,最后,只要比较少的神经元就可以做同样的工作了。
当一个孩子学习弹钢琴时,第一次,他会用全身的力量,如手腕、手臂、肩膀等去弹每一个音符,甚至脸上的肌肉都会绷得紧紧的,很快,他就会只用指尖去弹,再久一点,他就发展出优雅轻松的方式轻触琴键,行云流水般地弹奏。这是因为孩子从用很多的神经元到只用恰当的神经元来做同一件事,当我们对某一个作业越来越精通时,神经元的效率也越来越高,这就是为什么我们在练习时或增加新的技能到学习单上时,不会很快地用光所有的空间。

梅策尼希和简金斯也看到在练习时,个别的神经元会变得比较有效率。大脑触觉地图中的每一个神经元都有它自己的“感受区”(receptive field),这是皮肤表面的一小片,专门把这个区域所接受到的信息送到这个神经元处理。当实验者训练猴子去碰触圆盘时,每个神经元的感受区只有在被碰触时才会发射,所以虽然大脑地图区域会扩张,在地图中的每一个神经元其实负责比较小的皮肤表面,使动物可以有更细的触觉分辨能力,所以这个地图就变得更精确了。

梅策尼希和简金斯也发现神经元经过训练后,变得更有效率,处理的速度变得更快。这表示我们思考的速度也是有弹性的,思考速度对我们的生存非常重要。事情通常发生得非常快,假如大脑速度很慢,它会来不及看到很多重要的信息。在一个实验里,梅策尼希和简金斯成功地训练猴子分辨越来越短的声音。受到训练的神经元发射得更快去响应声音,处理信息的时间更短,在两次发射之间需要更少的时间“休息”。因为思考速度跟智能也很有关系,智力测验就像生命一样,它不但测量你是否答对答案,也要看你花多少时间才答对它。

他们同时也发现当训练一只动物去做某一项技能时,不但跟这项技能有关的神经元发射得会比较快,也因为速度快,信号会更清楚。更快的神经元会因更可能彼此同步发射(变成更有默契的队友)而连接得更紧密,使这个团队的神经元送出更清晰、更强的信号。这一点很重要,因为更强的信号在大脑中的作用就更大。当我们要记住什么东西时,我们必须听得很清楚或看得很清楚,因为只有原始的信号清楚时记忆才可能正确。

最后,梅策尼希发现专注力跟长期的大脑改变有很大的关系,在很多实验里,他都发现只有当猴子全神贯注地做一件事时,长久的改变效果才会出现。当动物很自动化地在做一件事情,没有专心去注意时,它们的大脑地图会改变,但是这个改变不会长久。我们常常称赞一个人可以一心多用,你当然可以一心多用地学习,但是一心多用不会使你的大脑地图产生永久的改变。

有语言困难的孩子

婴儿开始学说话时,是从练习子音-元音如da、da、da和ba、ba、ba开始的,在许多语言里,婴儿的第一个词就是这种子音-元音的联结体。在英文中,婴儿的第一个词常常是mama和dada、pee pee等。塔拉的研究发现语言有困难的孩子有听觉处理上的问题,他们没有办法正确地复制出这些话来。
梅策尼希认为这些孩子的听觉皮质神经元发射得太慢了,所以他们没有办法分辨两个非常相似或非常靠近的声音哪个是第一个音,哪个是第二个音。通常他们会听不见一个音节开始的那个音或是音节中改变的音,正常的神经元在处理一个声音之后,只要30毫秒的休息便可以再发射,但是80%语言障碍的孩子要3倍以上的休息时间,神经元才可以再发射,所以他们失去了很多语言信息。当他检视他们的神经发射形态(pattern)时,发现他们的信号并不清楚。
“它们是模糊地进来,模糊地出去。”梅策尼希说。听得不清楚使得所有的语言作业都很弱,他们的词汇弱,理解弱,说话、阅读、书写都弱。因为他们花很多的时间做词的解码,所以他们讲的句子都很短,这样就没有办法练习记忆长的句子,他们的语言处理就比较像孩子的,或迟缓的,他们仍然需要练习区分da、da、da和ba、ba、ba。

拯救失读症孩子的大脑

斯坦福大学的研究团队扫描了20个失读症孩子的大脑,比较他们接受训练之前和之后大脑的改变,结果发现在接受训练之前,这些孩子使用与正常孩子不同的大脑区域来阅读,在接受训练之后,他们的大脑开始正常化(例如,一般来说,他们左边颞叶-顶叶皮质的活动量增加了,而且它们活动的形态与正常没有阅读障碍的孩子一样)。

威利的改变

时间处理能力

梅策尼希的团队开始听说Fast ForWord有其他附加的作用出现,如孩子书写进步了,以及比较能专心,梅策尼希认为这些益处会发生是因为这个课程增进了一般性的心智处理能力。
我们一般都没有注意到大脑有一项很重要的能力,即决定一件事要花多久时间,所谓的“时间处理”(temporal processing)。假如你不能决定这个事件要持续多久,你就不能作出恰当的动作,得到恰好的视、听知觉或作出恰当的预测,梅策尼希发现假如训练人去分辨皮肤上非常快的震动刺激(只有75毫秒),这个人就能分辨出75毫秒的声音。似乎这个课程改进的是大脑的一般性判断时间的能力,有时这个进步也会延伸到视觉处理历程,在上这个课之前,威利在玩一个“找出哪样东西放错了位子”的游戏,如鞋子在树上,罐头在屋顶上时,他的眼睛会四处游荡,他是想一次看整张图,而不是一次看一点地扫描。在学校里阅读时,他会跳行,在上完Fast ForWord的课后,他的眼睛不再在纸上跳来跳去随便乱找,他现在可以集中他的视觉注意力了。
很多孩子在上完这些课程后,不但语言、说话、阅读的能力有进步,连数学、科学和社会科学的成绩都有进步。或许是这些孩子现在可以在课堂上听得比较清楚或是读得比较清楚,但是梅策尼希认为其中的原因可能更复杂。
“你知道,”他说,“智商也提高了,我们用的是矩阵测验,这是一个以视觉为基础的智力测验,所以智商上升了。”
智商的视觉部分提高了,表示智商的提高并不是仅仅因为Fast ForWord改进了孩子阅读语言测验题目的能力。他们一般心智处理的能力也增加了,这可能跟时间处理能力的改进有关。他们对一个字或一个句子的时间性比较抓得准了,另一个没有料到的好处是,它对自闭症的孩子也有帮助。

自闭症与语言障碍

两个自闭症的研究确定了梅策尼希的怀疑,一个研究是Fast ForWord的课程很快地把严重语言缺失的自闭症孩子提升到正常的层次,另一个对100名自闭症受试者的研究显示注意力广度有增加,幽默感也增加了,他们跟别人的互动有改进。他们发展出比较好的眼神接触,开始跟别人打招呼,用名字称呼人,跟人寒暄,最后还会说再见。这些孩子好像开始知道外面世界的人也跟他自己一样,是有心智的。

劳拉莉的改变

关键期提前关闭了

他认为可能是环境因素在影响这些孩子的神经回路,迫使他们的关键期在大脑地图还没有全部分辨清楚时提早关闭。当我们出生时,我们的大脑地图还是一张很粗略的简图或是草稿,还没有细节,还未分化完成。在关键期时,我们的大脑地图结构会因为第一次的外界经验开始成形,这个简图慢慢精致化、添上枝叶,变成我们正常的大脑。
关键期的皮质很了不起的地方在于它是这么有弹性、有可塑性,只要让它接触新的刺激,它的结构就可以改变。这种敏感度使得在语言发展关键期内的婴儿及幼儿可以毫不费力地学习新的语音和字词,他们只要聆听父母说话就可以了,只有听就足以使他们的回路联结变得不一样。当然,在关键期之后,大一点的孩子和成人一样可以学习语言,但是他们必须专心学习并下苦功才行。对梅策尼希来说,关键期的可塑性及成人的可塑性差别在:关键期时,大脑只要接触到外面世界的刺激就可以改变,因为学习的机制是一直开着的。
这个学习机制一直保持开着的状态是有生物上的原因的,因为婴儿不可能知道什么将会是生活上重要的东西,所以他对所有东西都很注意。只有大脑已经有点组织了,他才知道什么是该注意的,什么是不重要的。

大脑衍生神经胜肽的重要角色

列维-蒙塔尔奇尼的研究引导出一系列神经生长因素的发现,这其中,大脑衍生神经胜肽(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)引起了梅策尼希的注意。
BDNF在关键期大脑可塑性的改变上扮演了重要的角色,梅策尼希认为它至少有4个不同的方式。
当我们做一个行为需要特定的神经元一起发射时,它们会分泌BDNF,这个生长因素使神经元之间的联结“固化”,帮助它们连接在一起,使它们在未来能更可靠地一起发射,BDNF同时也促进每个神经元外面那一层薄薄的脂肪生长,这会加速电流信号在神经上的传导速度。在关键期时,BDNF会启动大脑中使我们专注注意力的基底神经核(nucleus basalis),使它一直活化到关键期结束。一旦被活化,基底神经核不但使我们专注,还使我们记住我们的经验,这使得大脑地图得以分化,并有效地改变地图形状。梅策尼希告诉我:“这就像有一个老师在大脑中说,‘这是非常重要的,你们一定要记住,考试时会考的。’”梅策尼希把基底神经核和注意力系统叫作可塑性的调节控制系统,当这个神经生化系统启动后,会使大脑保持在一个非常有弹性、可改变的状态。
BDNF最后的一项功能是当它已经完成重要神经联结的强化后,会帮忙关掉关键期。一旦主要的神经回路连接完毕,这个系统需要的是稳定,所以可塑性就比较少。当BDNF分泌得很多时,它会关掉基底神经核的开关,结束不花力气、轻松学习的神奇学习时代,后来,这个神经元只有在关键时,惊异的或新奇的东西出现时,或是我们努力用心专注去学习时才会再被活化。

过度活化的脑

梅策尼希对关键期以及BDNF的研究使他发展出一个理论来解释为什么自闭症会有这么多不同的问题出现。他认为在关键期的时候,有一些情况使有自闭症基因孩子的神经元过度兴奋了,使大量的BDNF被释放出来,过早地关掉了关键期,把那些还没有完全连接好的神经回路给封住了,所以孩子的许多大脑地图都还没有分化完成,造成全面性的发展失常。他们的大脑是过度兴奋、过度敏感的,假如他们听到一个频率的声音,整个大脑的听觉皮质都活化起来。这似乎就是劳拉莉的情形,当她听见音乐时,要用手把两边耳朵都盖起来,因为她不能忍受听觉皮质全部大量活化带来的刺激。其他自闭症的小孩也有对触觉超级敏感的,即使衣服上的标签碰触到他们的皮肤也让他们感觉好像在受酷刑。梅策尼希的理论同时也解释了自闭症的高癫痫比率:因为BDNF的过早大量分泌,他们的大脑地图还未分化完成,这么多大脑的联结都还没有区分好、增强好、固定好,一旦有几个神经元发射,会带动全脑乱活化。这也能解释为什么自闭症的孩子脑比较大──这会使神经元外面包覆的那层脂肪增加。

都是噪声惹的祸

为了测试他对于噪声的假设,他的团队将刚出生的小老鼠放在白噪声的环境中长大,直到关键期过后才去检查它们的大脑皮质,结果发现严重不正常。
“每一次你听到一个声音,”梅策尼希说,“你就使听觉皮质的每一个神经元兴奋了,这么多的神经元一起发射就分泌了大量的BDNF。”就如他的模式所预期的,暴露在连续性的噪声底下使关键期提早关闭了。这只动物的大脑地图没有分化完成,只要有任何频率的声音进来这些没有分辨力的神经元都会一起发射。
梅策尼希发现这些小老鼠,就像自闭症的孩子一样,比较容易犯癫痫,正常的语言环境就会引起他们的癫痫发作。梅策尼希现在有了他的自闭症动物模式了。
最近大脑扫描的研究支持了梅策尼希的假设,自闭症孩子在处理声音时的确不正常,梅策尼希认为没有分化的皮质可以解释为什么他们学习有问题,因为他们的大脑皮质没有分化完成,无法集中注意力。当老师要他们集中注意力时,他们的大脑一片混乱,嘈杂不堪,这是为什么自闭症的孩子不能忍受外面世界,会退缩到他们自己的壳中。梅策尼希认为这种情形更轻微的形式可能是更常见的注意力障碍的原因。

重新分化皮质地图

他们第一步先用白噪声使老鼠的听觉皮质地图不分化,然后,在伤害造成后,他们用单音,一次一个音,重新分化听觉皮质地图,使它正常化。事实上,通过训练,他们使老鼠的地图在正常化之上。

打开成年人的关键期

有没有可能重新打开关键期的可塑性,使成人也可以用孩子学语言的方式学习新的语言?梅策尼希已经看到可塑性可以延伸到成年期,假如很专心、很努力,我们应该可以重新设定我们的大脑,现在他在问的是,有可能把这个不费力的关键期学习方式延伸到成年期吗?

在关键期学习不花力气是因为在那个时候,基底神经核一直都是启动的。
这个研究打开了生命后期高速学习的可能性。现在可以用电极的方式启动基底神经核,或用注射某种生化物质,或用药物的方式来活化这个基底神经核,你很难想象会有人不被这个新科技所吸引,因为它可以使你相当轻松地学会科学、历史,或某一种专业,你唯一需要做的只是暴露在那个环境之下而已。你可以想象刚移民进入一个国家,现在可以轻而易举地学新语言,而且完全没有口音,再想象失业的中年人可以再学一个新技能去就业。这种技术无疑会被高中生或大学生拿去用在竞争很激烈的考试上(现在已经有很多明明没有注意力障碍的学生,却用药物来帮助自己学习)。当然这种激烈的介入性药物可能会对大脑产生副作用,更不用说会影响我们自律的能力,但是这会在医学上开创一个新的领域。刺激基底神经核可以使它再活化来帮助大脑受伤的病人,使那些失去阅读、书写、说话或走路能力、不能再学习的病人(因为他们不能集中注意力),有一个再生的机会。

对抗老人的认知衰退

杂乱的大脑

梅策尼希认为,当我们年纪大时,我们忽略了专注的学习,不再努力学习使得大脑中调节、控制可塑性的系统荒废掉了,所以,他发展了针对老人认知功能衰退的大脑练习,如针对常见的记忆力、思想和处理速度的衰退的练习。
梅策尼希对付心智衰退的方法跟主流的神经科学家不同。现在有千百篇论文在讨论人老时大脑中生理和化学物质的改变,当神经元死亡时,大脑处理的历程又如何。现在市面上有许多药研发出来阻止老化的历程,提升大脑中化学物质的浓度。然而,梅策尼希认为这些价值几亿美元的药物只能提供4~6个月的改进。
“这样做有一个非常不对的地方,”他说,“它忽略了维持正常能力和技术所需的物质……这就好像你在大脑年轻时所习得的技术和能力是注定要跟着大脑生理上的衰退而衰退似的。”他认为主流派的做法对大脑需要什么来学习一个新技术并不了解。“他们想象假如你操弄正确的神经传导物质浓度……记忆就会回来,认知功能都可以用,你可以像羚羊一样开始跑跳。”
主流的治疗法并没有考虑到维持一个好记忆究竟需要的是什么东西,我们年纪大时记忆衰退的主要原因之一是我们无法在神经系统中登记新的事件,因为处理的速度变慢了,所以我们看东西、听东西时知觉处理的正确性、强度及清晰度都随之衰退了。假如我们不能把某件事登记得很清楚,当然不可能把它回忆得很好。
举一个老年人最常见的例子来说,如找不到想要讲的那个词。梅策尼希认为这个现象的发生是因为大脑的注意力系统在逐渐萎缩和退化,而跟可塑性有关的基底神经核也是。这个萎缩现象使我们口语不流畅,因为一个声音或词的表征不清楚,登记这些字或声音的神经元没有协调好,没有同步发射,没有办法很快速地送出强有力的信号,我们就在那儿结结巴巴,找不到我们所要讲的词了。当代表口语的神经元送出模糊不清的信息时,接受信息的下游神经元就无法精准地活化,所以模糊地输入,当然只好模糊地输出。这就好像我们前面看到的有语言障碍的孩子一样,他们也有着“杂乱的大脑”(noisy brain)。
当我们的大脑很嘈杂时,新的记忆信号没有办法跟大脑背景的电流信号竞争,造成“信号-杂音”(signal-noise)的问题。梅策尼希说系统变得有杂音有两个原因,第一个原因人所共知,“一切都在走向衰退”。然而,最关键的原因是“大脑没有好好地训练”,分泌乙酰胆碱帮助大脑集中注意力、形成清晰记忆的基底神经核被忽略了。在一个有轻度认知功能障碍的大脑中,基底神经核分泌的乙酰胆碱竟然少到无法测量到。

专注的力量

“在童年,我们有一段密集学习的时期,每一天都学到新的东西,然后,在我们刚就业时,我们也是密集地学习新的技术和能力,渐渐地,当我们步入中年后,我们已经驾轻就熟了,用的是已经熟练的技术和能力。”
在心理学上,中年是人生一段美好的时光,因为跟前面比较起来,好像水流过了急湍,开始平稳下来一样,我们的身体不像青春期那样剧烈变化,我们对自己是谁已经有稳定的概念,对事业也比较得心应手。我们还是认为自己很活跃、很年轻,但是我们倾向于欺骗自己认为自己还是像以前一样地学习,我们很少去做一件需要我们全神贯注学习的工作,也很少去学新的词汇或新的技术。平常我们看报纸、上班、说母语都是在用我们已经熟练的技能,这不是学习。当我们到70岁时,我们已经有50年没有系统化地去动用调节可塑性的系统了。
这是为什么老年人学习新语言是很好的事,它增进并维持记忆的能力。因为学习新语言需要全神贯注,它会启动可塑性的控制系统,使系统保持良好状态,对所有东西的记忆都能登记得很清晰。Fast ForWord练习能增进思考的能力有一部分原因是它刺激了可塑性的控制系统,使它一直分泌乙酰胆碱和多巴胺。任何需要全神贯注的事都对这个系统有利,例如学习新的运动、舞蹈,破解困难的字谜,或换个需要学会新技术和材料的工作。梅策尼希自己非常赞同老年人学习新的语言,“你慢慢又磨利所有的能力,这对你是非常有利的。”
这些也可应用到老年人的运动、行走能力上。只是去跳你以前学会的舞并不能帮助大脑的运动皮质维持它的状态,要使心智活跃,你需要去学完全新的、需要全神贯注才学得会的东西。这不但使你有新的记忆,同时使你能轻易地活化一个系统并且保存旧的。

逆转认知功能的时钟

Posit Science公司中的36名科学家在5个老年人最容易产生障碍的领域努力工作,发展大脑训练课程的关键在于给予大脑适量的练习、正确的顺序及恰当的时机,从而促使大脑改变。这在科学上的挑战是去找出最有效的方法来训练大脑并且能够应用到生活上。
梅策尼希告诉我:“你在年轻大脑中所看到的每一件事情都可以应用到老年的大脑上。”唯一条件就是这个人必须有足够的报酬或惩罚来使他集中注意力以忍受有人认为相当无聊的训练过程,假如能做到这一步,他说:“这个改变能够像在婴儿大脑中的改变一样大。”
Posit Science的训练课程有词汇和语言的记忆练习,用像Fast ForWord一样的听力训练和计算机游戏来增加老年人的听觉记忆。这个课程是建构在大脑处理声音的基本能力上,让老人聆听缓慢的、清晰的语音,梅策尼希不认为你可以叫老人做他办不到的事去增进他逐渐退步的记忆,“我们不能用训练将死马当活马医。”他说,老年人做练习以增强他们听的能力,这种能力自他们在婴儿摇篮中把母亲的声音从背景噪声中分离出来后,就不曾再用过,这种练习增进处理速度,使基本的语言信号更强、更清晰、更正确,这同时也刺激大脑增生多巴胺和乙酰胆碱。坊间那种记忆课程——给你一个单子去背单子上的项目来挽回退步的记忆——他认为是无效的,需从基本能力上训练起。
梅策尼希说他们成功地逆转了老人认知功能的时钟,使他们的记忆、解决问题能力和语言能力更像年轻的时候,甚至二三十年前的他们。
Posit Science也可以应用到视觉方面。当我们年纪大时,我们的视力逐渐退化,不只是眼球的关系,我们大脑视觉处理的能力也变弱了,老人比较容易分心,也比较容易失去他们的视觉注意力。Posit Science目前在发展计算机课程来使老人集中注意力到作业上,而且加速他们视觉处理的速度,他们让老人在计算机屏幕上搜索不同的对象。
针对前额叶也有一些练习可以增加我们的“执行力”(executive functions),如锁定目标,把目标从背景中抽离及做判断决策。这个练习也同时帮助老人分类,将同类东西放在一起,在听到复杂的指令后,能按部就班地执行,以及加强他们联结记忆的能力,这可以增进老人把人、事、物放在正确情境中的能力。
Posit Science也在研究精细运动控制的课程。当我们年纪大时,许多人放弃了绘画、钩针、打毛线、弹奏乐器或木雕等年轻时的爱好,因为我们的手已经不能再做精细的工作了。这些练习会使大脑中褪色的地图重新鲜明起来。
最后他们也发展粗略的运动控制。这个功能在我们年龄增加时,逐渐下降,使老人失去平衡,容易摔跤,走动不易。这个问题除了前庭功能的失常之外,还有一个原因是我们脚的感觉回馈系统衰退了,梅策尼希说,人们穿了几十年的鞋子,限制了从脚到大脑感觉的回馈,假如我们是打赤脚,我们的大脑会从脚踩在不同的地面上得到很多的回馈,鞋子是一个相当平扁的平台,把刺激分散掉,而且我们现在走的路面越来越人工化,越来越平坦,这使我们大脑脚底地图的分化越来越不显著。于是我们开始使用拐杖、走路器,或其他帮助我们平衡的东西,我们用补救的方法而不是去练习大脑退化的系统,就加速了这个系统的衰退。
当我们年纪大时,我们下楼梯要去看我们的脚,因为我们从脚所得到的回馈不够,当梅策尼希扶着他的岳母步下别墅的台阶时,他鼓励她不要低头看她的脚,而要感觉她的脚在哪里,使她可以维持并发展她大脑中脚的地图。

大脑橡皮擦

在花了很多时间来扩大大脑的地图后,梅策尼希现在认为有的时候你也要缩减它。他现在致力于发展大脑橡皮擦,把有问题的大脑地图除去。这个技术对受创伤之后当时的影像一直在眼前出现的人,对有强迫性思考(一个念头挥不去)、有恐惧症或有心智联想问题的人应该是一大福音,当然,它被滥用的结果也是很可怕的。
梅策尼希继续在挑战“我们生下来时大脑是什么样,一辈子就是什么样”的看法,他始终认为大脑结构是它不断与外界互动的结果,它受到经验的塑造。我们的经验不但深入大脑,甚至进入了基因,改变了基因──我们下面会谈到这个主题。

孩子的大脑

第4章 喜好和爱的学习 大脑的可塑性教导我们对性的吸引力和爱

人类性与爱的可塑性

跟别的动物比起来,人类的性可塑性大多了。在性行为上,我们跟性伴侣所做的事跟动物比变异性大了很多,我们可以感到性兴奋和性满足的身体部位也比动物多了很多。最主要的是能让我们感受到性吸引力的对象也有很大差异,人们常常说他们受到某一类型的对象吸引,而这种类型几乎每一个人都不一样。

对有些人来说,吸引他的类型会随着年龄、经验而改变。我们的性欲也是很挑剔的,很多科学论文暗示我们的性欲是一种生物冲动,是喂不饱的需求,永远得不到满足,但是人其实更像一个美食家,对某种特定形态有很强的偏好,这种偏好使我们可以延迟满足,直到找到心中想要类型的性伴侣,比如说,一个喜欢金发美女的人,棕发或红发美女就不会使他心动。
性偏好偶尔也是会改变的,虽然有些科学家一直强调先天的性偏好,但是我们的确看到有些人在生命的某一时期是异性恋,而他并没有双性恋的历史,是后来才“加上”同性恋的,或是同性恋后来变成异性恋。
对有很多不同性伴侣的人来说,性的可塑性发展到了极致,因为他们要适应不同的新爱人,但是对结婚很久又感情很好的老夫妇来说,他们最初在20几岁相遇时的容貌跟他们现在60几岁的样子是很不一样的,但是他们的性欲互相调整了,所以他们仍然受到彼此吸引。
但是性的可塑性还不止于此。

既然性是种本能,而本能一般被认为是有遗传性的行为,是某个物种所特有的,而且物种中每个成员的该行为(如蜘蛛结网的行为)应该没有什么不同,所以人类性行为有这么大的不同是很令人惊异的事,令人好奇的是它为什么跟其他本能不同。一般的本能行为是不轻易改变的,而且有清楚、确定的天生目的,如生存的本能。人的性行为似乎与它核心的目的(繁殖)分离了,有各种令人想不透的偏好(其他动物不会有恋物狂、性虐待狂),在别的动物身上,性本能就是性本能,为了传宗接代,没有别的花样。
没有其他的本能可以在未完成它的生物使命前,得到满足感,也没有别的本能像性本能一样与它的目的分离。人类学家发现,有很长一段时间,人不知道繁殖必须经过性交。我们的祖先必须去学习“生命的事实”,就像今日的孩童必须上性教育的课程一样。这种性与它主要目的的分离可能是它可塑性最初的征兆。

爱的弹性

爱也是非常有弹性的,它的表现方式在历史中也一直在改变。虽然我们认为浪漫的爱是最自然的情感,事实上,我们成年人对同一个人要求亲密行为、温柔、至死方休的欲望在其他的社会中并非如此,而且直到最近才普遍为我们的社会所接受。几千年来,大部分的婚姻是父母安排的,而且都有实际的理由(如政治婚姻),当然,在《圣经》中有令人难忘的爱情故事,最后有情人终成眷属,如“歌中之歌”(Song of Songs)所描述的,当然也有变成悲剧的,如中古世纪的诗和后来莎士比亚写的悲剧。浪漫的爱一直到12世纪才得到社会的支持,在贵族和欧洲皇宫中开始流行开来,一开始是没有结婚的男士和已婚的妇女,不是通奸就是精神上的爱恋,通常结局都很凄惨。只有在个人主义盛行、民主观念出现后,人应该有权力选择自己的配偶、婚姻自主的观念才慢慢为人接受,承认爱情是一种自然的感情,是人不可分割的一部分。

性与爱的大脑地图

因此,去问性的可塑性跟神经的可塑性有没有关系就是很自然的事了。研究发现神经的可塑性并不是住在大脑某个公寓中的小房间,也不限于我们前面探索过的感觉、运动和认知处理历程的区域,大脑中调节本能(包括性)行为的地方在下丘脑(hypothalamus),它本身是有可塑性的,杏仁核也有(杏仁核是处理情绪和焦虑的地方)。当然大脑的皮质有比较大的可塑性潜能,因为它们有比较多的神经元和神经联结可供改变,但是,即使是非皮质的区域也有,可塑性可能是大脑所有的组织都有的特性。海马回也有可塑性(这是使我们的记忆从短期转换到长期的地方),掌管我们呼吸,处理原始粗糙的感觉,及处理痛觉的地方都有可塑性。它存在于脊髓,饰演超人的电影明星克里斯多福·利瓦伊(Christopher Reeve)在他从马上摔下来、脊椎严重受伤后7年间,通过不断的复健,恢复了一些感觉和运动的能力。
梅策尼希这样说:“可塑性不会发生在隔离状态,这是完全不可能的事。”他的实验显示,如果大脑的一个系统改变了,跟它有联结的系统也跟着改变。用进废退的可塑性规则,或是在一起发射的神经元会连在一起的海伯定律适用于所有的神经元。假如不是这样,大脑的不同区域不可能一起工作。
那么,感觉、运动和语言大脑地图的可塑性规则,可以适用到比较复杂的大脑地图(如亲密关系、性或其他方面)上吗?梅策尼希已经看到复杂的与简单的大脑地图都遵守相同可塑性原则的规范。暴露在单一声调环境中的动物,它会发展出单一的地图去处理它;暴露在复杂声音(如6个声调所组成的旋律)中的动物,它不会把6个不同的地图区域连在一起,它会发展出一个登记整个旋律的区域。但是这个比较复杂的旋律的地图还是遵守单一声调地图的可塑性原则,即不论地图的复杂性为何,只要是大脑区域,就遵守同样的可塑性原则的规范。

性可塑性的关键期

弗洛伊德最大的贡献之一是他发现了性可塑性的关键期。弗洛伊德认为一个成人能够在不同阶段对人产生亲密与性欲的爱,源起于他在婴儿期与他父母的强烈依恋(attachment)。孩子需要父母,一般都会发展出对父母强烈的依恋,假如父母是热情、温和、可靠的人,孩子后来常会发展出对这种关系的偏好,假如父母是疏离的、冷淡的、只顾自己的、愤怒的、阴晴不定的、反复无常的、矛盾暧昧的,孩子长大了,也会去寻找这种个性的性伴侣。当然这会有例外,但是绝大多数的研究支持弗洛伊德的看法,早期跟父母的关系会影响以后的性生活。
弗洛伊德对关键期的看法在他开始写性和爱的主题时出现。有一个胚胎学家观察到胚胎的神经系统发展是有阶段性的,假如这些阶段受到破坏,会造成对这个动物或人的伤害,通常是影响一生的大伤害。虽然弗洛伊德没有用关键期这个名词,但是他所说的早期性发展的阶段相当于我们现在的关键期。这是一个非常短暂的开窗期,这时一个新的大脑系统和地图因环境中人们所给的刺激而发展。

童年习得的性滋味

童年感情成分在成人日常生活爱与性的行为中常可以看到。在西方文化中,当成人在前戏或表达他们最亲密的感情时,常用“宝贝”或“甜心”这些他们小时候母亲常用的亲昵称呼,而母亲用这些字眼时,通常是在喂奶、抚摸或跟宝宝说话时,这就是弗洛伊德所谓的口唇期(oral phase),这是性的第一个关键期。这个时期可以用几个词来综合出它主要的功能:照顾、抚育、滋养,也就是温柔地照顾、爱与喂食。婴儿感觉依附在他母亲身上,当他被母亲抱着,喂以有营养的乳汁、带有甜味的食物时,他对别人的信任感就发展出来了。被爱、被照顾、被喂食是我们出生后第一个在大脑中正式形成网络的经验。
当大人用对宝宝说话的语气来对亲密的伴侣说话时,弗洛伊德说他们是回归到“口唇期”的心智状态,我认为这种回归会引发所有童年神经回路的活化。这种回归可以是无害的、愉悦的,如在性交前之前戏,但也可以是有害的,假如他的童年期攻击性的神经回路被活化了,这个大人会乱发脾气,不可控制。
“讲脏话”也是童年性阶段的痕迹,毕竟,为什么性会被认为是肮脏的事?这个态度反映出小孩子对性的观念,从他被训练自己大小便时发现这个用来小便的东西跟性有关,这个东西又离肛门这么近。大人通常不会被这种肮脏的观念所困扰,因为在他们在青春期时经历了另一个性可塑性的关键期,这个时期他们的大脑重新组织过,性的愉悦压过了对性的厌恶。
弗洛伊德认为许多性的神秘可以用关键期来解释。但重点还是在关键期我们可以习得性和浪漫的滋味,它会被设定在大脑中,对我们一生有重大的影响,人类可以有这么多性偏好上的差异,主要是来自童年期所习得的不同的性滋味。

性偏好是后天习得的

认为人的性欲有关键期而关键期又会塑造成年以后的性行为的看法,跟目前一般人所接受的看法相抵触,目前的看法是对吸引力的影响不是来自童年历史,而是来自生理吸引。有些人(模特儿和电影明星)被认为是美丽、性感的,有一股生理的力量告诉我们这种人是有吸引力的,因为他们身上显现着生理上生育力和强壮的象征:皮肤光滑、身材匀称表示这个人没有疾病,沙漏身材的女人是具有生育力的女人,男人的肌肉表示他有能力保护女人及她的孩子。
但是这个观点过于简化了生物法则,并不是每一个人都喜欢身材窈窕或满身肌肉的人。性的喜好显然受到文化和经验的影响。通常是后天习得的,然后才设定在大脑中。
“习得”的定义就是后天学习而来,不像天生的口味,一个婴儿不需要学习乳汁的口味,也不需要学习喜欢水或甜味,他们马上知道这是令人愉悦的东西。需要学习才会得到的东西──开始时是不喜欢或没有感觉的,后来才变得喜欢,如寿司的味道、酒、咖啡、鹅肝酱、猪腰中所带着的尿骚味,等等。许多人花大价钱买的精致美味食物其实是他们小时候痛恨的食物,这些喜好是需要培养出来的。
许多我们认为是“自然”的品位其实需要学习才会变成第二天性(second nature)。我们无法辨识我们第二天性与天性的差别,因为我们的大脑很有可塑性,一旦被设定,变成新的天性后,它就与我们原始的、与生俱来的一样具有生物意义了。

被网络色情重新塑造的脑

现在色情A片的泛滥让我们看到性嗜好或性喜好是可以后天习得的,这些色情的图片通过高速互联网的传送,可以满足任何一种性喜好。
色情图片初看之下,完全是实时反应的东西,它立即引起性反应,这是几百万年来演化的结果。但是假如真的是这样,色情电影应该不会改变,那些对我们祖先有挑逗性的图片或身体部位应该也会引起我们的性欲。这是那些从事色情生意的人希望我们相信的,因为他们宣称他们在对抗性压抑、性禁忌,他们的目标是解放人类被监禁的自然的性本能。
但是事实上,色情电影的内容演变是动态的,它展现出这个习得的口味是如何进化而来的。30年前,色情电影分为“硬里子”(hard core)和“软里子”(soft core)。硬里子直接展示性爱过程,而软里子则是较性感的镜头。
现在,硬里子的色情进化到性虐待、射精到女性脸上、暴力的肛交,已经把性和愤怒、羞辱、仇恨混在一起了。硬里子的色情现在已进入邪恶的世界里,而软里子的色情就是几十年前的硬里子色情,显现出男女性交的动作,而且在有线电视上随时可以看到。过去的软里子色情(女性在各种情境宽衣解带)已经整天在主流媒体上可以看到,包括电视、摇滚录像带、连续剧,及各种广告中。
色情的快速成长非常令人惊异,它占出租录像带店业绩的1/4,是人们上线的第四大原因。2001年,MSNBC.com对观众所做的调查中,有80%的人说他们花很多的时间在色情网站上,已经危害到他们的亲密关系或工作了。软里子色情的影响现在非常严重,因为现在没有禁忌,它影响没有性经验的年轻人,特别是心智还没有成熟的人,影响他们的性偏好和性欲。色情对成人的影响其实也很大,因为成人仍然有可塑性,那些看色情录像带的人根本不知道他们的大脑已经被色情片重新塑造过了。

对色情上瘾的人

通常在我治疗这种人的其他毛病时,他会很不自然地说,他发现他自己花越来越多的时间在互联网上,寻找色情网站和自慰。他们的性幻想逐渐被他们从网络上下载到大脑中的色情情境所掌控,而这些新下载的情节通常是比以前的性幻想更原始、更暴力。我感到这些人的性创造力逐渐在枯竭,他们对网络中的色情越来越上瘾。
我所观察到的这个现象并不限于门诊的一些病人,这种社会改变正在悄悄地发生。当色情业者在吹牛说他们在放大性禁忌的框框,因为他们介绍新的、更硬里子的影片进来时,他们没有说的是他们的顾客已经对原来的内容有耐受性,他们非这样做不可。

打开基因开关

对网络色情上瘾并不是一种隐喻。并不是所有的上瘾都跟毒品或酒精有关,人可以对赌博上瘾,甚至对慢跑上瘾。一个上瘾的人失去控制行为的能力,迫切地、不顾一切地寻求那个东西,完全不管负面的后果为何,他们会发展出耐受性,所以会需要更多的刺激来达到同样的满足感,假如他们不能完成这个上瘾的行为,就会产生戒断症状。
所有的上瘾都跟大脑的神经可塑性有关,这些改变是长期的,有时是终身的。对已经上瘾的人来说,浅尝辄止是完全不可能的,他们必须完全避开上瘾的行为或使他上瘾的那个东西。
可卡因及所有其他毒品,甚至连慢跑,都会使大脑中的多巴胺更活跃,而多巴胺是带来快乐感觉的神经传导物质。毒品抢劫了我们的多巴胺系统,让我们不劳而获,即在没有付出的情况下获得报酬的愉悦。
我们从梅策尼希的研究中看到,多巴胺也跟可塑性的改变有关。使我们雀跃快乐的多巴胺同时也使达成目标那个行为的神经回路固化,联结得更紧。当梅策尼希在声音出现时,用电极去刺激动物的多巴胺报酬系统,多巴胺的分泌会刺激可塑性的改变,扩大那只动物听觉地图上那个声音的表征地区。当一个人在看A片时,他大脑中的多巴胺也在他性兴奋时分泌出来,增加他的性欲,帮助其达到高潮,同时活化大脑的快乐中心,所以看A片会上瘾。
得克萨斯大学(University of Texas)的耐斯勒(Eric Nestler)显示上瘾如何永久地改变动物的大脑。一剂毒品会使大脑中产生一种蛋白质ΔFosB(念作delta Fos B),它会累积在神经元上,每一次使用毒品,ΔFosB就累积多一点,直到它打开一个基因的开关,使某些基因被打开或关掉。这个开关的打开或关上会引起改变,这个改变有持久性,即使停止使用毒品,这个改变仍然存在,对大脑的多巴胺系统造成不可逆转的伤害,使这只动物更容易上瘾。非药物性的上瘾,例如慢跑和喝糖水也会引起ΔFosB的累积,使多巴胺系统受到永久性的伤害。

A片不能带来快乐

色情从业者说他们提供健康的快乐,使人们从性的紧张中得到解放,但是他们提供的其实是会上瘾、有耐受性、最后会减少快乐的东西。很奇怪的是,我的男性病人会渴望A片,但是却不喜欢它。
我们一般的看法是,上瘾者去寻求更多使他上瘾的东西,因为他喜欢这个东西所带给他的快乐感觉,不喜欢没有这个东西时所产生的戒断症状。但是毒瘾者在知道药剂不足、不会带给他高潮时,还是会去吸毒,而且明知这会使他更渴望毒品,最后使他产生戒断症状,他还是会去吸。渴求跟喜欢是两回事。
一个上瘾者会有不可抑制的渴望,因为他的大脑已经改变了,使他对毒品或吸毒经验更敏感。敏感性跟耐受性不同。当耐受性发展出来时,上瘾者需要越来越多的毒品或A片来得到快乐的感觉;当敏感性发展时,他需要越来越少的毒品就可以使自己产生强烈的渴望。所以敏感性增加了他的动机和渴求,虽然他不一定喜欢它。接触过会上瘾的毒品或会上瘾的行为会使敏感性增加,因为大脑中累积的ΔFosB增加了。
A片比一般的性满足更令人兴奋,因为我们大脑中有两种不同的快乐系统,一个跟兴奋的快乐有关,一个跟满足的快乐有关。兴奋的系统跟“胃口”(appetitive)的快乐有关,我们在想象某些我们想要的东西(例如性行为或一顿美食)时,这个系统会活化起来,它的神经传导物质都是跟多巴胺有关的生化物质,它提升了我们的紧张程度。
第二种快乐系统跟满足有关,或称为完成的快乐,是完成性行为或吃完了美食所带来的平静、满足感。它的生化物质是大脑中所分泌的脑内啡(endorphins),这是一种类鸦片(opiates)的物质,给人宁静、极乐的感觉。
A片提供无止境的性对象,纯粹是泄欲的工具,它过度活化了胃口的系统。看A片的人在大脑中根据他们所看到的图片或录像带发展出新的地图。因为我们的大脑是用进废退的,当我们发展出新的大脑地图时,我们会想要去维持它的活化,使疆域不被抢走,就好像我们坐了一整天办公室,我们的肌肉会不耐烦地想要运动一样,我们的感官也急着想被刺激。

按杆的老鼠

坐在计算机前面看A片的人就像美国国家卫生研究院老鼠笼中的老鼠,按杆以得到一点多巴胺。虽然他们自己并不知道,他们已经被引诱进入A片的训练历程了。因为一起发射的神经元会联结在一起,这些大量看A片的人会把A片的影像跟大脑的快乐中心绑在一起,他们在离开计算机后还会有这些影像出现,或当他们与女友性交时,这些影像也会出现来助兴。每一次他们觉得性兴奋,自慰达到性高潮时,多巴胺就会分泌出来强化当时大脑的神经回路,不但这个奖赏报酬会加速这个行为,他们在买《花花公子》杂志时也不会觉得不好意思,这个行为现在没有“惩罚”,只有奖赏了。
这些会使他们兴奋的内容随着色情网站中新的主题和新的剧本而改变,也在不知不觉间改变着他们的大脑。因为可塑性是有竞争性的,一个新的、令人兴奋的影像的大脑地图会扩张,牺牲旧的、过去吸引他的影像。我认为这是他们开始觉得女朋友对自己已经失去吸引力、不再引起性欲的原因。

色情如何改变托马斯的脑

网络创造新的性幻想

显然,托马斯的性欲中有什么东西是他自己所不知道的,现在浮上了台面。网络只是凸显出这些性怪癖,还是帮助创造了它?我想它是创造了新的性幻想,这一部分的性是浏览者自己原来所未意识到的,网络将过去这些片段凑起来形成新的性幻想。色情网站是把一些大家通常所见到的类别中奇特古怪的性图片综合在一起,吸引有各种喜好的人上网,但是上网者迟早会看到某一个组合正中他的要害,立刻在他大脑中按下了他的性按钮,他就上钩了,每一次他上网去浏览这些图片,他的神经回路就被增强一次,手淫、释放多巴胺又强化了这个回路的联结。他创造了一种新的性欲,一种从埋藏已久的性倾向中长出来的新性欲。因为他通常会发展出耐受性,所以这种新性欲所带来的快乐必须用释放攻击性的快乐来补充。性和攻击性的图片就越来越混合在一起了,因此,硬里子的色情就越来越走向变态的性虐待和暴力了。

重新设定的美感

关键期为我们奠定了根基,青少年期的恋爱及后来长大后的亲密关系为我们提供了一个机会,第二次大大改变我们的大脑地图。19世纪的小说家司汤达(Stendhal)了解爱可以导致吸引力的巨大改变。浪漫的爱引发这么有能量的感情,它使我们重新检视我们认为有吸引力的东西是什么,它甚至可以克服所谓客观的美丽。司汤达在《论爱情》(On Love)这本书中描述了一个年轻的男子埃布尔力克遇见了一位比他情妇更美丽的女子,但是他的情妇对他的吸引力远大于这位美貌的妇人,因为他的情妇带给他许多其他的快乐。司汤达把这叫作“被爱拔去刺的美丽”。爱这么强烈可以改变吸引力,使情妇脸上的痘疤就可以引发埃布尔力克的性欲。因为他在这些痘疤中感受到许多正向的情绪,如受到别人全神贯注的倾听、全力的呵护,使他一看到痘疤,这些鲜明的愉悦回忆就浮上来了,所以在这里,丑陋变成了美丽。
这种喜好的转变会发生,主要是因为我们不仅是因为外貌而爱上别人。在正常的情况下,我们是先认为对方有吸引力才会爱上他,但是这个人的个性,还有很多其他的人格特质,包括他能使我们对自己感觉良好,都会使我们爱上他。恋爱会引发一种非常愉悦的情绪状态,它可以使痘疤都变得有吸引力,可塑性重新设定了我们的美感,下面是我认为它起作用的原理。

全面性的快乐感

20世纪50年代,研究者发现边缘系统(limbic system)中有一些快乐中心(pleasure centers),边缘系统是大脑处理情绪的地方。这些快乐中心是大脑报酬系统中脑-边缘区多巴胺系统(mesolimbic dopamine system)的一部分。
当快乐中心被活化时,我们所有经验的东西都变成愉悦的。可卡因的作用就是降低快乐中心的阈,使它比较容易发射。可卡因使我们上瘾不仅仅是它带给我们快乐,主要是它使我们的快乐中心非常容易发射,使我们经验到的每一件事都变得非常快乐。也不是只有可卡因可以降低快乐中心的发射阈,躁郁症(bipolar disorder)的病人在狂躁时,他的快乐中心也很容易活化起来。陷入爱河谈恋爱时,快乐中心的发射阈也很低,很容易活化。
当一个人因吸用可卡因而达到高潮时,当一个躁郁症的病人在狂躁时,当一个女人在恋爱中时,他们都会对所有的事情乐观,因为上面这三个情形都会降低胃口快乐系统发射的阈,这个系统是以多巴胺为主的系统,跟我们预期得到想要东西的快乐有联结。上瘾的人、狂躁的人、坠入爱河的人都对未来充满了希望,都对可能带给他们快乐的东西非常敏感,如鲜花、新鲜的空气、一个友善的手势都使他们对人类充满了感恩,虽然以前这些东西他们可能不屑一顾,但是他们对未来的预期降低了快乐中心的阈,世界上每一样东西都变得如此美好。我把这种情绪叫作“全面性的快乐感”(golbalization)。
人在恋爱时,这种全面性的快乐感是很强烈的。全面性的快乐感不但使我们从世界中得到更多的快乐,同时使我们比较不容易感受到痛苦、不愉快等负面的情绪。我们很喜欢谈恋爱,不只是它使我们很容易就感到快乐,还因为它使我们不容易感到不快乐。
全面性的快乐感同时也制造了一个机会让我们对吸引我们的东西发展新的口味和偏好,就像埃布尔力克因痘疤产生快乐一样。一起发射的神经元会联结在一起,一般人认为不好看的痘疤,因为与快乐的感觉联结在一起了,就被大脑设定为快乐的来源了。同样的机制也可能解释一个已经戒毒的人在经过他第一次吸食可卡因的黑巷时,他会突然充满了渴望,有时这个渴望会强到使他再回去吸毒。他在高潮时所感受到的快乐是如此强烈,使得肮脏的黑巷通过联结,变成可以诱惑他的东西了。

爱的化学机制

所以爱其实是有化学机制的,而浪漫的阶段其实反映出的是我们大脑的改变,不但是在获得爱情的极乐状态时,同时也在失恋的极端痛苦时。弗洛伊德是第一个描述可卡因心理作用的人,也是第一个发现它的医疗效用的人,他窥视到这个化学作用。
最近以功能性核磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)扫描正在看爱人相片的人,大脑中有最多多巴胺受体的地方活化了,情形跟吸食可卡因的人一样。
这些上瘾的症状──高潮、低落、渴望、退缩,是大脑中可塑性改变的主观征象,因为他们的大脑已经对情人的出现和离去做了调适性的改变。
恋人之间感情再好,久了以后也会产生耐受性,就像我们对毒品会产生耐受性一样。大脑中的多巴胺喜欢新奇的东西,当一夫一妻制的配偶对彼此产生耐受性,失去了过去曾经有过的浪漫高潮后,大脑可塑性已经非常适应彼此的一切,所以很难再像以前一样兴奋起来。
幸好,恋人依然可以刺激他们的多巴胺,保持他们的高潮。通过以下方式他们可以把新奇感再注入旧关系中,例如,可以去度个浪漫的假,尝试新奇的活动,穿新的衣服,或是想办法让对方惊喜。他们要用新奇感来打开大脑中的快乐中心,使他们的经验(包括彼此)带给他们快乐和兴奋。一旦快乐中心启动了,全面性的快乐感就开始了,恋人或配偶的新影像又跟意料之外的快乐联结在一起,它又连接到大脑中去,我们的大脑就是演化来对新奇的东西起反应的。如果要充分感受到自己活着,我们就必须得不断地学习。当日子或爱情变得太容易预期时,就会看起来没有什么可学习的,我们也会焦躁不安,这是可塑性大脑的抗议,因为我们停止学新的东西,它就没有办法再去执行它最重要的工作──改变大脑了。

“去学习”的重要性

爱情扩展了我们的视野和心胸,因为它使我们感受到本来不会感觉到的情境和物体,同时使我们忘记或丢掉负面的联结,这是可塑性的另一个现象。
在科学上,“去学习”(unlearning)还是一个相当新的观念,因为可塑性是有竞争性的,当一个人发展出新的神经回路时,这个回路会变得很有效率,自给自足,就像习惯一样,很难去除或是去学习。在前面章节中,梅策尼希就曾经寻找“橡皮擦”使他能去除坏的习惯并加速改变。
学习跟去学习所用到的化学物质不同。当我们学一个新的东西时,那些一起发射的神经元会连在一起,这时,所产生的化学变化叫作长期增进效益(long-term potentiation,LTP),这会加强神经元之间的联结。当大脑在去除一些已经有的联结时,另一些化学作用必须产生,叫作长期抑制效应(long-term depression,LTD,这个“抑制”与抑郁症的抑制是没有关系的)。去学习及减弱神经之间的联结也是大脑可塑性的一种,它跟学习一样重要。假如我们只强化而不去除,我们的神经回路会饱和,实验证据显示忘记或去除现有的记忆是一个必要的行为,让新的记忆在我们的回路中有空间生存。
当我们从一个发展阶段进阶到另一个阶段时,去学习是必要的。
第一次坠入爱河也是进入一个新的发展阶段,它也需要大量的“去学习”。这是为什么对很多人来说,谈恋爱就像失去自己的认同似的。这次坠入爱河也等于跳出了上次旧的爱河,在神经的层次上,这也需要“去学习”。
从神经可塑性的观点来看,假如一个浪漫的男子或年轻的寡妇要想开始新的生活而没有旧包袱,他们必须先重新设定大脑中千百万的神经联结。从大脑的神经层次来说,我们是把形成这个人的神经回路分别地叫出来,重新经历这个记忆,然后一一跟这些回路道别。在哀悼时,我们学习没有所爱在身边也能继续生活下去。但是这个历程的困难是在于,我们必须先“去学习”这个人仍然存在、我们可以依赖他的观念。

催产素重组大脑

加利福尼亚大学伯克利分校的神经科学教授沃尔特·弗里曼(Walter Freeman)是第一个将爱与大量“去学习”连接在一起的人,他收集了许多令人信服的生物学上的事实来支持大量神经重组发生在生命的两个阶段:当我们坠入爱河时,以及当我们为人父母时。弗里曼认为大量的大脑重组(这个重组远比我们在学习或去学习时多得多)主要是因为大脑有个神经调节器(neuromodulator)。
神经调节器跟神经传导物质不同。神经传导物质是在突触的地方释放出来使下一个神经元兴奋或抑制。神经调节器是强化或减弱突触联结的整体效果,而且使这个效果维持长久。弗里曼认为当我们对情人作出承诺时,大脑中的神经调节器——催产素(oxytocin,又名激乳素)会释放出来,让现行的神经联结融化,从而能接受更大量的改变。
催产素有时被称为承诺的神经调节器,因为它强化哺乳类动物的关系联结。
就像多巴胺使我们兴奋、动作加快、引发性兴奋,催产素使我们安静、心情温和、语气婉约、容易依恋到别人身上,并使我们降低戒心。虽然催产素在人类身上的作用还需要更多的研究,但是目前现有的证据显示它对人类也有跟草原田鼠一样的作用:使我们对配偶忠诚,而且全力照顾孩子。
催产素可以把习得的行为擦洗掉,这已经使科学家称它为“失忆荷尔蒙”(amnestic hormone)。弗里曼认为催产素融化了原来负责依恋作用的神经联结,使新的联结可以形成。在这个理论里,催产素并没有教父母亲如何去带孩子,它也没有使恋人互相配合或对彼此温存,它是让他们可以学习新的行为模式。

爱与性最深的意义

弗里曼的理论可以解释爱情和可塑性如何相互影响。可塑性使我们的大脑有独特性,因为我们每一个人的生活经验都不同,因此反映生活经验的大脑当然也不同,我们很难找到第二个人跟我们有同样的观点,喜欢我们所喜欢的东西,或者跟我们一样地与人合作。但是生命的延续需要彼此的合作,大自然提供给我们的是像催产素这样的神经调节器,它有能力使两个相爱的人经过一段很强的大脑可塑性时期,使他们相互影响,像捏陶一样,塑造彼此的意图与看法。大脑对弗里曼来说,就是一个社会化的器官,所以必须有一个机制,时不时校正我们太过个别化的倾向,让我们不要过于自我中心,只顾自己。
就如弗里曼所说的,性经验最深的意义不是在快乐,甚至不是在生殖,而是在提供一个机会去克服唯我主义者的鸿沟,打开大门,不论有没有人要进来,至少它做到打开了门,所以建构互信的其实不是前戏,而是后戏(after-play)。弗里曼的理论让我们看到爱的各种不同形态:没安全感的男人在做完爱后,会迅速地离开,因为他害怕如果留下来,会被她影响;女人比较容易爱上与她性交的男人。男人会突然地转变,从对孩子视而不见到对自己的孩子万般呵护。我们会说“他成熟了”和“孩子优先”。但他可能是有催产素的帮忙,使他从根深蒂固的自私行为模式中跳出来变成好爸爸。如果将他和从来不曾恋爱过的单身汉相比较,你会发现随着年龄的增长,单身汉会越来越自我中心,脾气古怪,做事僵硬不妥协,大脑的可塑性通过重复发生,增强了他每天生活一成不变的惯例。
爱情的“去学习”也使我们改变了对自己形象的看法。假如我们有一个好配偶,这会使这个形象更好,但是它也使我们在坠入爱河时很容易受伤害。这可以解释为什么这么多自我意识很强的男女,在爱上一个很有权力欲、喜欢操控和贬低别人以抬高自我的人后,会失去所有的自我,变成自我怀疑、对自己没有信心的人。这种伤害往往要经过很长的时间才能恢复。

爱与暴力的融合

不该合在一起的地图

梅策尼希谈到好几个大脑陷阱,都是两个地图应该分开时却合在一起了。
这正是我认为A先生所经历的。每一次他想到性就想到暴力,每一次他想到暴力就想到性,结果增强了大脑中这两个地图的融合。

重新学习做人

梅策尼希的同事拜尔(Nancy Byl)是一位复健科医生,她教那些不能控制手指的人重新区分出他们手指的地图。要点是不要想去单独移动手指,而是像婴儿一样,重新学习如何使用手指。她在治疗一个吉他手时,先让他在一段时期内不要弹吉他,把融合在一起的地图先松开一下。他握着没有弦的吉他好几天,然后在吉他上装一根弦,弹这把吉他就跟弹正常的吉他感觉很不一样,他要用一根手指仔细地去感觉这把吉他,然后再装上第二根弦用第二根手指去弹,最后,融在一起的大脑地图分开了,成为两个不同的地图,这位吉他手就可以再弹吉他了。

性受虐狂的痛苦与快乐

重新设定我们的快乐中心以及我们的性喜好后天习得的程度,这两个现象在像性受虐狂一样的性变态(perversion)中最显著。性受虐狂是把身体上的痛苦变成性方面的高潮。要做到这一步,大脑必须把原本不愉快的变成愉快的,而且将本来会引发疼痛系统的脉冲通过大脑的可塑性与快乐系统设定在一起。
有这种病态性偏好的人常常生活在攻击活动和性活动混合的环境中,他们对羞辱、敌意、违抗、蔑视、鬼鬼祟祟、罪恶既褒扬又崇拜,并以打破禁忌为荣,他们觉得自己的不正常是很特别的事。这些违抗、蔑视的态度是他们享受性变态的主要原因。
性虐待狂是性和攻击性两个相似的倾向在大脑中融合起来的缘故,这两者都各自能带来愉悦,合起来时愉悦就双倍了。但是,性受虐狂就比这个更厉害了,因为他们把原本的痛苦转换成快乐,从根本上改变了性驱力,更清楚地让我们看到愉悦和痛苦系统的可塑性。

将痛苦色情化

这种把原本是痛苦的感觉变成愉悦乍听之下很难相信,因为我们一向认为感觉和情绪要么是快乐的(如喜悦、胜利、性愉悦),要么是痛苦的(如悲伤、恐惧、哀悼)。事实上这个假设是不正确的,我们可以快乐地流下眼泪来,也可以有苦乐参半的胜利。精神病人可能对性愉悦有罪恶感,或对别人感到很高兴的事情根本没有感觉。传统上我们认为不愉快的情绪,如悲哀,可以通过音乐、诗歌、艺术表现出来,使人不只感到沉痛的悲哀,而且还可以将情绪升华。恐惧也可以是很兴奋的,如在鬼怪电影中或在坐云霄飞车的时候。我们的大脑似乎可以把很多情绪分到快乐系统或痛苦系统去。每一个联结都需要新奇的可塑性联结才能在大脑中定位。
斯托勒医生访谈的这些硬里子性受虐狂一定是把痛的系统连到了性愉悦的系统上,形成了神经回路,才会得到新的痛苦快感的混合经验。这些人在小时候都受过很多的痛苦,这样的事实其实就让我们知道他们在性可塑性的关键期,大脑被重新设定了。

超级性受虐狂弗拉纳根

羞耻和疼痛如何变成快乐

孩子生下来是无助的,在性可塑性的关键期会做任何事情去避免被大人遗弃,尽量黏着大人,依恋可能可以保护他的人,即使他们必须学习去喜欢大人所引发的痛苦和创伤。在小弗拉纳根的世界里,大人是“为了要他好”而使他受苦。现在,他变成一个超级的性受虐狂,他真的把痛当成对他好的事。他很清楚他是陷在过去之中,重新过他的婴儿期,而且也说他伤害自己是因为“我已经是个大宝宝了,我愿意要这个样子”。或许他停留在被虐待的幻想中,是因为他不想长大,他知道死神一直在他身边伺机而动,他知道他的病会让他活不到成年,假如他一直停留在孩子阶段,像小飞侠彼得·潘那样,做个长不大的孩子,受着罗斯的虐待,说不定他不会早夭。

丧失神力的仪式

在他弥留的时候,他很震惊地问道:“我要死了吗?我不了解……这是怎么一回事?我从不相信我会死。”他拥抱痛苦死亡的性受虐幻想、性游戏和性仪式的力量那么强大,使他真的以为他打败了这个疾病,自己不会死了。

不好的性偏好可以改变

至于那些沉迷于色情影片的病人,在了解自己的问题出在哪里,也知道自己一再搜索色情影片其实是在加强大脑地图的可塑性后,大部分人都能说戒就戒,不再看色情网站。他们发现戒的时间长一点之后,他们又觉得自己原来的伴侣有吸引力了。这些人都没有上瘾的人格或严重的童年创伤,当他们了解自己的行为对大脑带来什么样的后果时,他们就立刻停止使用计算机一阵子,使神经网络联结变松一点,也使自己对色情的胃口减弱一点。这种后天习得的性嗜好比那种在性的关键期形成的性变态容易治疗得多。然而,即使像A先生这样的男人也可以改变他们的性偏好,因为让我们形成性变态的神经可塑性同时也使我们在经过严密治疗后习得新的、健康的性态度,有时甚至可以抛弃旧的、不好的性偏好。这种用进废退的大脑原则甚至在性欲和爱情方面也都适用。

第5章 午夜的复活 中风的病人学习如何行动与说话

陶伯与“限制-诱导疗法”

中风是一个突如其来的打击,大脑从里面受到一拳。一团血块阻碍了大脑血液的流通,使大脑的组织缺氧而死亡。在限制-诱导治疗法之前,医学上对中风病人瘫痪的手臂并没有一个有效的治疗法。陶伯的治疗法改变了这一切,他帮助病人重新组织大脑。
但是很少人听过陶伯的突破性研究,他1/4世纪之前就已经为神经可塑性打下了基础。1981年,他被禁止发表他的研究成果,因为媒体、舆论把他塑造成20世纪最邪恶的科学家。他研究所用的猴子变成历史上最有名的实验室动物,不是因为从这些猴子身上得出来的实验成果,而是这些猴子被认为受到虐待。这个控诉使他几十年来不能做研究,也找不到工作。这些控诉在当时看起来合理,因为陶伯的研究走在时代的前端,他的同侪远远落后于他。他认为长期中风的病人可以用神经可塑性为基础的治疗法去复健,他的同侪完全看不到这一点,他被认为是异端邪说,只差没有绑在火柱上烧死。在历史上,走在风气之先的人,都要付出这个代价。

神经被剪断的手动了

斯金纳认为心理学应该只去测量那些可以看到的东西。行为主义是当时为了对抗心理学只研究意识(mind)而演变出来的学科。对行为主义来说,思想、感觉、欲望都是主观经验,没有办法客观地测量,所以不必去研究它们。他们对大脑也没有兴趣,把它看成一个“黑盒子”。对行为主义来说,大脑是无关紧要的,只要把刺激加诸动物或人身上就可以观察到反应,从反应可以得到行为的法则。

那时的行为主义坚持所有的行为都是对刺激的反应。把人当作一个被动的机器,所以对人为什么会主动做一些事情难以解释。陶伯了解到,大脑和意识一定跟主动去做很多行为有关,行为主义把大脑和意识排除在外、不予理会是个致命的错误。陶伯在实验神经学的实验室找了一个研究助理的工作,想更了解人的大脑神经系统,在当时,这是任何一个行为主义者想都不必想就认为是不可思议的选择。在那个实验室里,他们对猴子做切断输入神经(deafferentation)的实验。
切断输入神经是一个非常古老的技术,1895年,诺贝尔生理学或医学奖的得主查尔斯·斯科特·谢灵顿爵士(Sir Charles Scott Sherrington)最先开始用这个技术。“输入神经”(afferent nerve)在这里指的是感觉神经,将感觉脉冲送入脊椎,然后再到大脑的神经。切断输入神经是用外科手术将运送感觉信息进来的神经剪断,使它们的脉冲不能再送到大脑。被剪断感觉神经的猴子不再知道它的手臂在什么位置,你碰它时,它也不会感到触觉或痛觉。陶伯当时只是一名研究生,他设计的实验是去推翻谢灵顿最重要的一个理论,这个实验为他后来对中风病人的治疗打下了基础。
谢灵顿认为我们所有的动作都是因为对某些刺激作出反应而发生,我们会动,不是因为我们的大脑命令我们动,而是我们的脊椎反应使我们动,这个理论叫作“运动的反射反应理论”(reflexological theory of movement)。当时,这是神经科学的主流理论。
脊椎的反射反应并不牵涉大脑,我们的脊椎有许多的反射反应,最广为人知的就是膝跳反射(knee reflex)。当医生轻敲你的膝盖时,皮肤下的感觉受体就接收到敲的信息,把它转变成脉冲,从大脑的神经元一路传到脊椎,它启动脊椎上的运动神经元,又把脉冲送回到大腿肌肉,使它收缩,你的腿便不由自主地往前弹起来了。另一个例子是在走路时,一只腿的运动会引发另一只腿的反射动作。
这个理论很快被拿来解释所有的运动,谢灵顿根据他和莫特(F.W.Mott)所做的切断输入神经实验得出运动的反射反应理论,他们把猴子的感觉神经在进入脊椎之前剪断,所以感觉的信息没有办法传到大脑,他们发现猴子不再用它的手了。这看起来很奇怪,因为他们只剪断感觉神经(这是输送感觉的),他们并没有剪断从大脑到肌肉的运动神经(这是刺激运动的)。谢灵顿了解为什么猴子的手没有感觉,但是他不了解为什么它的手不会动。为了解决这个问题,他提出运动是基于脊椎反射反应的感觉部分,也是从那里启动的,他的猴子不能移动手,是因为他破坏了它们反射反应的感觉输入。
其他人很快将谢灵顿的这个理论发扬光大,认为人类所有的动作,甚至复杂的行为,都是来自反射反应的连锁反应。甚至像写字这种自主的反应也都需要运动皮质区去修正先天设定(preexisting)的反射反应。虽然行为主义者反对研究神经系统,但他们接受所有的动作都是基于先前刺激的反射反应,因为这个解释把行为与心智和脑的关系都排除掉了。这种看法转过来就支持了所有的行为都由先前发生在我们身上的刺激所决定,所谓的自由意志是个错觉,谢灵顿的实验变成了医学院和大学教学中的标准教材。
陶伯跟神经外科医生伯曼(A.J.Berman)一起做研究,他想试试看能不能重复谢灵顿的实验,他以为一定会得到跟谢灵顿一样的结果。不过他的实验多走了一步,他决定不但把猴子一边的感觉神经剪断,他还把猴子好的、没有被剪断的手用绷带绑起来,使它不能动。他想到猴子不去动那只被剪断神经的手,可能是因为它还有一只好的手可以用,假如他把猴子好的手臂也用绷带绑起来,使它不能动时,也许会强迫猴子去用那只剪断神经的手来进食,因为不进食就会饿死,那只手可能会动。
结果他成功了,猴子在没有办法动用好的手的情况下,果然去动用那只被剪断感觉神经的手。陶伯说:“我记得非常清楚,我看到猴子用它们的手好几个星期了,但是我没有讲出来,因为我并不预期会看到这样。”

被攻击的重大发现

陶伯知道他的发现有重大意义,假如猴子在没有感觉的情况下可以动它的手,这表示谢灵顿的理论是错的,他的老师凯勒等人的理论也是错的。在大脑里一定有一个独立的运动程序可以启动自主的动作;行为主义者和神经科学家这70年来都在走一条死巷。陶伯也想到他的发现可能对中风病人有帮助,因为猴子跟中风的病人一样,原来都没有办法移动自己的手。或许他可以强迫中风的病人动自己的手,就像自己强迫猴子一样。
陶伯很快就发现,并不是所有的科学家都像凯勒那样,优雅地接受别人推翻自己的理论。

习得的不用

陶伯开拓了这个从行为主义的精华及大脑科学两者融合中衍生出来的新领域,事实上,这是行为主义的创始者巴甫洛夫(Ivan Pavlov)所预期的,许多人不知道,巴甫洛夫晚年曾经想把他的发现与大脑科学综合起来,他甚至说了大脑是有可塑性的。很讽刺的是,行为主义其实在某一方面,已经帮助陶伯准备好去发现这个重要的可塑性。因为行为主义者对大脑这么没兴趣,他们并没有像大多数的神经学家那样,下结论说大脑没有可塑性。许多行为主义者认为他们可以训练动物去做几乎所有的事,虽然他们没有说“神经可塑性”这个词,但他们是相信行为可塑性的。

因为陶伯对可塑性没有忌讳,所以他就敢用切断输入神经这个研究模式去冲锋。他认为假如猴子两只手的感觉神经都剪断了,它的两只手应该很快都能动,因为它一定要动才能存活下去。所以他把猴子两只手的输入神经都剪断,结果猴子两只手都会动了。
这个发现是很奇异的:假如一只手的感觉神经被剪断,猴子就不用这只手了;假如两只手的感觉神经都被剪断,猴子两只手都会用了。
于是陶伯把整个脊髓神经的输入神经都剪断,现在全身没有任何一个脊椎反射反应留下来了,猴子不能从四肢接受到任何感觉的输入,它还是能用它的四肢,谢灵顿的反射反应理论到此宣告死亡。

然后陶伯又有了另一个点子,这个点子将他的想法转换成治疗中风的方法。他认为猴子在一只手的感觉神经被切断后,不去用这只手的原因是他“学会”了不去用它,因为在手术刚刚做完时,会有一段“脊髓神经休克”(spinal shock)的时期。
这个脊髓神经休克时期从两个月到六个月不等。在这期间,神经元不容易发射,一只动物在脊髓神经休克期间会想去动它被剪断神经的手,但是经过几次尝试以后发现动不了,动物就会放弃用这只手,用另一只手来进食。这样每一次它拿东西吃,都会得到正回馈,越用越多时,它大脑中运动皮质区关于这只手的地图就会改变,而另外一只手的地图因为不用就会缩减,同时不用这只手会使动用这只手的程序变弱,神经萎缩。陶伯把这叫作“习得的不用”(learned nonuse)。他认为两只手都被剪断的猴子可以用它的手是因为它们从来没有机会去学习不用,它们必须用才能生存下去。
但是陶伯想,目前支持习得的不用理论的证据是间接的,所以他马上再去做一系列非常聪明的实验,来防止猴子习得不用它的手。在一个实验里,他把猴子一只手臂的感觉神经剪断了,然后,他没有把好的一只手缠上绷带使它不能动,他反而把刚剪完神经的手臂绑上绷带,使这只手不能动,所以这只猴子在脊髓神经休克期间没有机会去动它的手,它就没有学到它的手是不能动的。果然,当他在三个月后解除绷带时(这时休克期已过了),猴子就能动它被剪断感觉神经的手臂。陶伯下一个实验是想知道能否成功地教会猴子克服“习得的无用”,然后再看习得的无用已经发展出来很多年后,他可不可以成功地改正习得的无用。他发现可以,而且这种方式使猴子的改善能够持续终身。陶伯现在有动物模式,不但可以仿真中风病人神经信息被中断,四肢不能运动,他同时还有克服这个困难的解决方法。

陶伯认为他的实验发现表示人们即使是好几年前中风的,也可能还受到习得的无用之害。他知道有一些轻微中风的病人都经历过相当于脊髓神经休克的“皮质休克”(cortical shock),可以持续好几个月,在这期间,每一次要动这只手都动不了,可能就使病人学会不用这只手。
在运动皮质区有严重损坏的中风病人,他们有很长一阵子没有办法改进,即使改进也只能部分恢复。陶伯认为任何治疗中风病人的方法都必须同时顾及大脑大面积的损伤及习得的无用,因为习得的无用可能遮蔽了病人复原的能力。只有先克服习得的无用后,他才能评估病人的情况到底有多严重。陶伯认为即使中风后,使我们能够做动作的运动程序可能还保留在神经系统中,所以他必须对病人使用他对待猴子的方式:限制使用好的手臂,强迫瘫痪的手去动。
在早期猴子的实验中,他学到一个重要的教训。假如他只是给猴子东西吃,每一次它动它切断神经的手,就给它奖励,即行为主义者所谓的条件作用(conditioning),这个猴子不会进步。他必须用“塑造”(shaping)的方式,一点一点去引诱猴子作出他要的动作才行。所以被切断神经的猴子不但在成功拿到食物时可以吃它,在作出有一点像实验者期待的行为时也有东西吃。

解放银泉猴子

善待动物协会落败

中风45年后依然可以恢复

恢复已经缩减的大脑地图

陶伯、利波特(Joachim Liepert)和德国耶拿大学(University of Jena)的同事一起做实验,发现中风后,受损的手大脑地图大约萎缩了一半,所以中风的病人大约只有一半的神经元可以用,陶伯认为这是为什么中风的病人都说用受损过的手要比以前用力。这不只是肌肉的萎缩,使得动起来比较困难,其中还有大脑神经萎缩的问题,当限制-诱导治疗重新恢复大脑中运动皮质的区域时,动那只受损的手就没那么吃力了。
有两个实验研究证实了限制-诱导疗法可以恢复已经缩减的大脑地图。第一个实验是测量6位平均中风6年、有手麻痹现象病人的大脑地图,6年远超过了自然恢复所预期的时限。在经过限制-诱导疗法后,这6位病人大脑中手的地图都扩大了两倍。第二个实验是让我们看到这个改变在两边的脑半球都发生了,表示神经可塑性的改变比我们想象的更广泛。这两个实验最初让我们看到限制-诱导疗法可以改变中风病人大脑的结构,而且给了我们线索去了解安德鲁为什么过了40多年还可以恢复。

鲁登小姐不说“can’t”

语言也有“习得的无用”

在语言治疗上,什么样的做法相当于厚棉布的手套或手腕的吊带?有失语症的病人就跟那些手麻痹的病人会用没有麻痹的手一样,他们会用手势或画图来取代说话,假如还可以说话,他们会挑最简单的句子来表达心中的意思。
所以用在失语症病人身上的限制就不能是身体上的,但必须是有生活真实性的:一系列的语言规则。

陶伯根据他的可塑性研究,发现了一些训练法则:训练的项目越接近日常生活用到的技术,效果就越好;训练应该慢慢进阶、循序而上;训练应该集中在很短的时间内完成,即所谓的“大量练习”,他发现短时间内大量练习远比时间拖得长、次数不频繁的练习效果好。
这些原则有许多也能用在学习外国语言上。我们之中有多少人学了多年外语,结果成绩远不及到那个国家住一阵子沉浸在那个语言环境中的人。当我们去跟不说我们母语的人沟通时,我们被迫说他们的语言,那就是“限制”,每天沉浸在那个语言之中,使我们有大量的练习。我们的口音让别人知道,他们必须用比较简单的句子跟我们说话,所以我们是慢慢接受挑战或被塑造。习得的无用就慢慢融解了,因为我的生存决定于我们跟当地人的沟通。

治疗脑性麻痹的孩子

林肯成了棒球明星

大脑的重组跨越了区域

他很惊讶地看到,当他碰触猴子的脸时,猴子被切断感觉神经的那只手臂的大脑地图神经元开始发射了,即脸的地图已经占用手的地图了。就如梅策尼希在他自己的实验中所看到的一样,当大脑地图没有用时,大脑可以重新组织,使别的心智功能可以接管没有使用的空间。最让人惊讶的是重新组织范围之大,整整14毫米,手臂地图半英寸以上的地方已经被脸的感觉输入占据了,这是最大范围的神经重组纪录。

生命之光

在所有的疾病中,很少像中风那样使人闻虎色变,恐惧不已,因为大脑的组织死亡,人生也就失去尊严了。陶伯让他们知道,只要受损组织附近还有活的细胞,都还有希望恢复一些功能,因为细胞有可塑性,可以把功能接手过来。
陶伯的研究每一天都在帮助病人,大部分人是在他们生命的盛年受到病变打击,倒地不起。每一次他们练习使用自己麻痹的手和身体,或开口说话,他们不但自己复活了,也使陶伯坎坷的学术生涯重新发出生命之光。

第6章 打开锁住的脑 利用大脑可塑性停止忧虑、偏执想法、强迫性行为和坏习惯

每个人都有烦恼,因为我们是智慧的动物,所以才会担忧。智慧的本质就是预测,它使我们能够做计划、定策略、有想象力、敢梦想、可以形成假设,同时也使我们担忧,预期坏的事情要发生。但是有些人比别人更会担忧,他们担忧的程度使他们自成一群。他们担忧的事不见得都是真的,事实上,想法“都在他们的脑中”,也因为都在他们的脑中,所以逃避不掉。这些人因为不停地受到自己大脑的折磨,而常常考虑自杀。
忧虑有很多种,焦虑也有很多种:恐惧症(phobia)、创伤后应激障碍(post-tramatic stress disorder,PTSD)、惊恐发作(panic attack)。在这些病人中最常见的是强迫症(obsessive-compulsive disorder,OCD)。他们通常很害怕不好的事情会发生,他们会受到伤害,有时不只是自己,还包括他们所爱的人。虽然他们在小时候可能就是一个相当焦虑的孩子,但是在人生某一个阶段,通常是青春期,他们的焦虑会突然提升到一个新的阶段而发病。一旦发病后,他们就觉得自己像一个受惊的孩子,觉得失去自我控制是件很羞耻的事,他们会隐藏这个毛病不让别人知道,有人甚至隐藏了很多年后才去求医。如果情况严重,有的人几个月都无法从这个噩梦中醒过来,更有人受苦几十年。药物可以减轻他们的焦虑,但是无法使它消失。
强迫症如果不治疗通常会变得更糟,逐渐改变病人大脑的结构。为了减轻强迫症状,就得专注在使他们担心的原因上(确定所有的门窗都关好了,小偷绝对进不来了),结果他越去想门窗有没有关好、有没有漏掉检查,他就越担心,强迫症使他越来越担心。

强迫性想法

第一次发作时,通常会有一个情绪上的原因使病症出现。
我们都曾经有过这些想法,但是有强迫症的人无法放手让这些忧虑的想法走开,他们的大脑和心智带领着他们走过各种不同的可能场景,虽然他们想要抵抗这些想法,不去想它,却做不到。他们觉得这些威胁这么真实,一定要注意防范。
通常有强迫性想法的人很担心他们在过去所犯的错会伤害到未来,而且并不限于过去真正犯的错,很多时候是他们想象自己可能犯下的错误,担心万一有一天他们一疏忽,祸事就发生了,而作为一个人,不可能每天都很警觉,所以他们总是担心祸事要发生了。这种恐惧会引发偏执性的焦虑,无法关掉。这种有强迫性想法的人只要有一点点坏的可能性,就马上认为在劫难逃、死定了。

强迫行为

一般来说,当偏执性的忧虑念头出现时,强迫症患者会想办法消灭这个念头,于是就出现强迫行为了。
患强迫症的人常发展出检查的偏执行为。这些检查的行为后来会变成一种仪式。这些仪式可能跟他个人的迷信有关,假如他们躲开了噩运或灾难,他们会认为是因为他们以某种程序检查的关系,所以只有继续加强这种程序的检查才可以避开每一次的灾难。
这种强迫症患者因为一直都在怀疑自己有没有做好,所以他们丝毫不敢犯错,一犯错就吓得要死,更加严厉地改正自己。
当一个人想去抵抗这种偏执的念头时,紧张程度就高涨,假如他去进行那些仪式,这种紧张的压力会暂时解除,但是又会使强迫症的念头出现,迫使他再去做仪式性的行为来减轻强迫性念头的压力,如此恶性循环下去,这可怜的人就永无安宁之日了。

强迫症大脑不会自动换挡

强迫症以前很难治疗,药物和行为治疗只能改善一部分。施瓦茨发展了一种有效的、以大脑可塑性为基础的治疗法,不但帮助那些有强迫症的人,也对常常担忧的人有帮助,这些人明知这些忧虑是不必要的,但是无法停止。这种治疗法也对常常以咬手指甲、抓头发、拔头发、购物、赌博和吃东西来减轻压力的人有帮助,甚至对某些无法控制的嫉妒、物质成瘾、强迫性的性行为、对别人看法、自我形象、身材、自尊的过度在意都有帮助。

施瓦茨是在比较强迫症病人与正常人的大脑扫描图时,突然得到灵感,发明了这种新的疗法。据我所知这是第一次像正电子断层扫描(PET)这种技术不但帮助医生了解疾病,而且帮助医生发展出心理治疗的方式。他在病人进行这种疗程之前和之后都做了大脑扫描,发现治疗之后的大脑有跟正常人一样的趋势。这又是另外一个第一,证明谈话治疗也可以改变大脑。

一般来说,当我们犯错时,有三件事情会发生:第一,我们会有犯错的感觉,那种挥之不去的有事情不对劲的感觉;第二,我们变得焦虑,焦虑促使我们去改正错误;第三,当改正了错误之后,大脑会自动换挡,使我们可以去想或做下一件事,于是前面犯错的感觉和焦虑都会消失。
但是强迫症患者的大脑不会自动换挡,让他可以做下一件事,即使他已经改正了拼字的错误,洗过了手,或为忘记朋友生日道过歉了,他还是会不停地想。大脑的自动换挡功能没有作用,犯错的感觉和焦虑会因为一直想而被强化。

我们现在从大脑的扫描中知道,有三个部位跟强迫症有关。
强迫症病人的大脑扫描显现这三个区域都活化过度,眼眶皮质和扣带回活化起来后就一直保持活化,好像锁定在“开”的位置上了,这是为什么施瓦茨叫强迫症为“大脑锁住”(brain lock)。因为尾状核没有换挡,眼眶皮质和扣带回就继续发射信号,增强了犯错的感觉和焦虑,因为这个人已经改正了他的错误,所以这些都是假警报(false alarm)。功能失常的尾状核可能会过度活化,因为它被卡住了,不能换挡,但是又不停接到眼眶皮质送过来的信息。
引起大脑锁住的原因很多,很多时候有家族遗传的因素,是基因方面的问题,但是也可能由于尾状核受到感染而肿胀。我们下面会看到,学习也在强迫症的发展上扮演了重要角色。

为强迫症大脑解锁

施瓦茨开始发展治疗的方法来解开强迫症大脑的锁,他要改变从眼眶皮质和扣带回的神经回路,使尾状核的功能正常。他在想,病人可以用不停地集中注意力,保持警觉的“人工”方式来替尾状核换挡吗?他要病人转移注意力到别的东西上,一个新的、他有兴趣、可以带来快乐感觉的活动上。这种做法符合可塑性的本质,因为快乐会引发多巴胺的释放,我们前面提到,新活动带来的报酬会固化这个回路而且长出新的神经联结,这个新联结慢慢就可以和旧联结根据用进废退的原则竞争。用这个方法,我们不是打破坏习惯,而是用好的行为去取代坏的。

施瓦茨把治疗过程分成很多的阶段,其中有两个关键。
第一,使强迫症病人在发作时把发生的事情重贴标签,使他了解他正在经历的恐惧并不是来自细菌的攻击,也不是艾滋病,更不是汽车电瓶里的酸液,而是强迫症的症状。
第二,强迫症病人还要记住这个念头挥之不去是大脑回路出了问题。

施瓦茨医生教他的病人将强迫症的一般形式(闯入意识的担忧思想和冲动)和偏执的内容(如危险的细菌)区分开来。病人越注意内容,他们的情况就越糟。
有很长一段时间,治疗师只注意病人发病的内容,最常见的治疗叫作“暴露与反应抑制法”(exposure and response prevention),这是行为疗法的一种,有一半的强迫症病人会有进步,不过大部分的人不会完全好。让病人暴露在他所害怕的细菌底下并不会使尾状核换挡到下一个想法。它只会使人对细菌更加恐惧,至少有一阵子会。行为主义疗法的第二部分是抑制反应,禁止病人去做他强烈想要做的事。另外一种疗法是认知疗法,它的前提是问题的情绪和焦虑来自认知的失常,即有不正确或夸大的思想。认知疗法咨询师叫病人写下他所害怕的东西,然后叫他们写出这些害怕不合理的理由,但是这种方法也是使病人沉浸在强迫症的内容里。对问题有这样的了解,在轻微的病例中,可能会使强迫性的行为消失,但是这对中度或严重的强迫症来说就没有效。虽然施瓦茨相信这些偏执的思想是来自性、攻击及罪恶感的冲突,如弗洛伊德所强调的,但是他看到了一点很重要,这些冲突可以解释强迫症的内容,却不能解释它的成因。

用大脑皮质换挡

在病人承认他的忧虑其实是强迫症的症状后,下面关键性的第二步就是重新聚焦到一个正向、有意义、可以带来快乐的行为上,只要他一发现自己的强迫症又发作了,就要马上将注意力转移到新的目标上。
这对一般人来说看起来好像理所当然,听起来也很简单,对有强迫症的人就不见得了。施瓦茨跟他的病人说,虽然他们大脑的手排档很紧,很难操作,但是只要肯努力,他们可以用皮质来换挡。
当然,换挡是一种机械比喻,大脑并不是一部机器,它是一个活的、有可塑性的东西。每一次病人想要换挡,大脑就会去长新的回路来修理这个排档,这就改变了尾状核。用重新聚焦的方式,病人学习不再困在跳不出的偏执内容中,而是绕过它、避开它。我建议我的病人去想用进废退原则。每一次他们去想那个症状──认为细菌会造成威胁,他就强化了偏执的回路。但是绕过它时,慢慢就可以不理它。强迫症是你越做,就越想做;你越不做,就越不会想去做。

施瓦茨发现你的感觉不重要,实际怎么做才是一件很重要的事。他说,病人挣扎的不是让感觉走开,他们挣扎的是不要向感觉投降(去做你觉得非做不可的事,去思考你偏执的想法,这就是投降)。这种疗法不会马上得到效果,因为神经可塑性的改变需要时间。所以一开始,病人会觉得他要去做,也会感到抵抗不去做时的紧张和压力。治疗的目标是当强迫症症状出现时,立刻转台到新活动上15~30分钟。(假如你不能抵抗那么久,任何花在抵抗旧行为上的时间都是值得的,即使只有几分钟。抵抗的努力会铺下新神经联结的基础。)
我们可以看到施瓦茨治疗强迫症病人的方法和陶伯的限制-诱导疗法有异曲同工的地方,强迫病人去“转台”,重新聚焦在新的活动上,施瓦茨给病人的就好像陶伯的棉布手套。通过让病人专注在新的行为上30分钟,他给他们大量练习的机会。

在第3章中,我们学到可塑性的两个法则:第一是在一起发射的神经元会连在一起,在想做强迫性行为时,改用愉悦的行为去取代,病人会形成新的神经回路,它会逐渐取代旧的。第二条法则是不在一起发射的神经元不连在一起,不去做强迫性行为时,那个行为与念头之间的联结会变弱,因此可以减轻焦虑。这个联结的切断很重要,我们在前面看到,做强迫性的行为会暂时减轻焦虑,但是长远来讲,会使强迫症变得更糟。
施瓦茨的治疗法也在严重的强迫症病人身上得到好效果。他的病人用药物治疗与他的方法双管齐下时,有80%情况得到改善。使用的药物是一般抗郁剂如氟西汀(Prozac)[1]或安那芬尼(Anafranil)等。药物的作用像小孩子初学脚踏车时加装的辅助轮,它是为了减轻焦虑,使病人可以感受到治疗法的好处,不久之后许多病人便不再吃药,也有些人一开始便不需要药物的帮忙。
我自己看过这个大脑锁住疗法对害怕细菌、洗手症、不停回头去检查等类型的强迫症的效用,它使病人自己手动换挡越来越自动化,发病的时间变得比较短,比较不那么频繁。虽然病人在紧张的时候还是会复发,但是他们可以用新的方法,很快又控制住自己。
当施瓦茨的团队扫描这些病情有改善的病人大脑时,他们发现过去大脑的三个部分锁住、一起过度发射的现象没有了。现在他们正常地分开发射,大脑的锁被解开了。

埃玛的故事

埃玛的盲已经重新组织了她的大脑以及生活。我认为她的视觉皮质因为长久不用已经被她的听觉处理占用了,所以她的听觉处理的速度可以变快。

我解释大脑锁住的理论给她听,我告诉她,通常我们检查再检查电器用品是没有集中注意力的,所以我建议她检查一次,而且只有一次,但是要非常注意,完全不漏掉任何一个细节。
第二次我看到她时,她很高兴。“我现在好多了,”她说,“我只检查一次,然后我就去做下一件事,我还是会感到那种想要检查的渴望,但是我抵抗它,然后它就过去了。当我练习得越多时,它过去得就越快。”

第7章 疼痛 可塑性的黑暗面

当许多神经可塑性专家致力于帮助人们发展或找回读书、运动的技能或克服学习障碍时,拉玛钱德朗用可塑性去找出心智的内容。他让我们看到我们可以用相当短暂而无痛的疗程去改变我们的大脑,他指的是用想象力和知觉(perception)。
他一直认为神经学上奇怪的案例可以帮助我们了解正常的脑功能。

神秘的幻痛与幻肢

正常的痛、急性的疼痛,警告我们受伤了或生病了,它送信息到大脑说“就是这里受伤了,赶快去处理它”。但是有的时候,伤害可以同时损坏我们的身体组织和我们疼痛系统中的神经。结果就是神经痛(neuropathic pain),没有外在的原因。我们的疼痛地图受到损坏,它就一直发射疼痛信息,其实是假警报,它使我们相信这问题出自我们的身体,实际上来自大脑。在身体已经复原很久后,疼痛系统还在发射疼痛信息,这种痛就“永垂不朽”,死后仍有生命了。

少数医生认为幻肢是来自病人心中期待的念头──否认失去肢体的痛苦。不过大部分人是假设被切除肢体的神经终端因为运动受到刺激,有些医生治疗这个幻痛的方式就是把肢体和神经再多切断一点,结果一次一次地切,疼痛一次又一次地在手术后又回来。

抓抓脸颊,幻肢就不痒了

在拉玛钱德朗成功地应用棉花棒证实了他的理论之后,他用最新进的脑磁波仪(magneto-encephalography,MEG)来确定苏伦生手臂和手的大脑地图,脑造影的结果证实了苏伦生手部的大脑地图已经用来处理脸部的感觉了,他的脸跟手的地图已经混合在一起了。
拉玛钱德朗在苏伦生身上的发现一开始在临床神经学家之间引起了很大的争议,因为他们不相信大脑地图是有可塑性的,不过现在大多数人都接受了这样的看法。跟陶伯合作的德国团队所做的大脑扫描实验,也证实了大脑可塑性改变的程度与截肢者体验到的幻肢痛之间的相关。
拉玛钱德朗强烈地怀疑地图受到入侵是因为大脑神经长出新的联结,他认为当身体的某个部分没有了,它在大脑中所留下的地图渴望着信息的再输入,于是分泌神经生长因素邀请邻近地图的神经元送一些神经新芽到它们这边来。
一般来说,这些新芽是联结到相似的神经元上,触觉的神经新芽会连到其他的触觉神经上,但是我们的皮肤传递的信息不只是触觉,它有个别的感受体侦察温度、震动及痛觉。每一个感受体都有它自己的神经纤维通到大脑。在大脑中,它们有自己的大脑地图,有些地图彼此很接近,有的时候,因为触觉、温度觉、痛觉的地图这么靠近,在受伤后会有交叉接错线的情形,所以拉玛钱德朗在想,会不会因为接错了线,在触摸这个人时,他感觉到痛或温度?有没有可能轻触一个人的脸而让他感到截肢的手臂会痛?
幻肢这么不可预测又引起这么大麻烦的一个原因是大脑地图是动态的,在一直不停地改变,甚至在正常的情况下,前面我们在梅策尼希的实验上看到的脸部大脑地图也会移动一些。幻肢的地图会移动是因为它们的输入是突然被切断的,有剧烈的改变。拉玛钱德朗和陶伯以及他们的同事在重复扫描大脑地图时,都发现幻肢的地图形状也在不停地改变。他认为人会感到幻肢的痛是因为当截肢时,肢体原来的地图不但缩小,还因此分崩离析,无法正常运作了。

错位的性兴奋

并非所有的幻肢都会痛。在拉玛钱德朗发表他的发现后,截肢者纷纷来找他,好几个脚截肢者很不好意思地告诉他,当他们性交时,常常在截去的腿和脚上感到高潮。有一个人说因为他的脚和腿比他的生殖器大了许多,所以他的高潮也比过去大了许多。过去这些病人的报告都被嗤之以鼻,被认为是想象力太丰富,拉玛钱德朗却认为这些报告有神经学上的道理。潘菲尔的大脑地图显示性器官的位置是在脚的旁边,因为脚不再接受信息输入了,性器官的地图就扩张到脚的地图,所以当性器官经验到愉快感时,幻肢也经验到了。拉玛钱德朗开始想,有些看到别人的脚会引起性兴奋的恋足狂是不是因为脚和性器官的地图紧邻的关系。
其他性兴奋的谜也可以解开了。有一个意大利医生阿格里欧提(Salvatore Aglioti)报告:有些女性的耳朵、锁骨和胸骨受刺激时会感到性兴奋,这三者的大脑地图都跟乳头的大脑地图紧邻;有些因阴茎癌而把阴茎切除的男士不但体验到幻阴茎,而且阴茎还会勃起。

真实与错觉的界限

当拉玛钱德朗仔细研读那些幻肢疼痛又麻痹的人的历史后,他发现他们的手臂都是在上夹板或吊带好几个月之后才切除的,他们的大脑好像记录的是手臂在截肢前的位置。他怀疑是这只不存在的手臂让这种瘫痪麻痹的感觉一直存在。一般来说,当大脑的运动中枢送出指令去移动手臂时,大脑会接到各种回馈感觉,让大脑知道这个指令已经被执行了,但是手臂被固定的人,大脑无法接到手臂已经移动的回报,因为没有手,所以没有神经可以送出回馈,因此大脑就觉得这只手臂被僵住了,不能动。因为这只手臂曾经上石膏夹板好几个月,所以大脑地图就发展出手臂不能动的表征。当手臂切除后,并没有新的输入来改变原先的大脑地图,所以这只手的心智表征一直停留在冻结不能动的时期,这种情况跟陶伯在中风病人身上发现的习得性麻痹很相似。
拉玛钱德朗认为,被截掉的肢体无法传送回馈信息不但引起麻痹的幻肢,同时引起幻痛。大脑的运动中枢可能送指令到手的肌肉要它收缩,但是没有接到回馈报告说已经执行了,所以指令就升级,就好像是说:握紧你的拳头,握得还不够,手指还没有碰到手掌,尽你所能握紧你的拳头。这些病人觉得他们的手指甲都已经插入手掌了,假如手臂还在的话,这样紧握拳头就会痛了,这个想象的紧握引起了痛,因为最大程度的收缩跟痛在记忆中是连在一起的。
拉玛钱德朗于是问了一个最大胆的问题:幻肢的痛和麻痹是否可以“去学习”?这是精神科医生、心理学家和心理分析师会问的问题:一个人如何去改变有心理真实性、但是没有物质真实性的情况?拉玛钱德朗的研究开始模糊神经学和精神医学的疆界,也模糊了真实与错觉的界线。

幻肢被“切除”了

拉玛钱德朗又想到了一个以毒攻毒的方式,用错觉来打击错觉,假如他可以送一个假的信号到大脑,让病人以为他在动那只不存在的手,有可能吗?
这个念头使他发明了一个装有镜子的盒子去骗病人的大脑,当病人把好的手伸进盒子时,那面镜子会使病人以为是他已被截肢的手又复活了。
拉玛钱德朗这位神经学上的错觉专家,变成了第一位执行不可能的手术的医生──成功地切除了一只幻肢。

身体是大脑建构的幻象

拉玛钱德朗把这个镜盒用在许多病人身上,大约有一半病人的幻痛消失了,原来僵住在某个位置上的手可以动了,又开始觉得自己对手有控制了。其他科学家也发现镜盒可以使他们的病人情况改善。功能性核磁共振的大脑扫描显示这些病人幻肢的运动地图随着情况改善而增加,伴随截肢而产生的地图萎缩状况也逆转了,感觉和运动地图正常化了。
镜盒用改变病人对他自己身体的知觉来去除痛感。这是一个非常了不起的发现,因为它让我们知道我们的心智是怎样在运作,也让我们知道我们是怎样体验到痛觉。
痛和身体影像是紧密相关的,我们的痛都跟身体相关,你说:“我的背痛简直要了我的命。”你不会说:“我的痛觉系统简直要了我的命。”但是幻肢让我们知道,我们并不需要身体部件甚至痛觉感受体来让我们感受到痛,我们只需要大脑地图所制造出来的身体影像就够了。真正有手的人并不会了解到这一点,因为我们四肢的身体影像丝毫不差地投射到我们的四肢,使我们没有办法去区分身体影像跟身体。拉玛钱德朗说:“你的身体是一个幻象,是大脑为了方便起见建构出来的东西。”
身体影像的扭曲其实常常可以见到。这种人常会求助整形手术,但是即使动了手术仍然觉得自己有缺陷。他们需要的其实是“神经整形手术”(neuroplastic surgery)来改变自己的身体影像。

拉玛钱德朗成功地重新组织过大脑幻肢的地图,让他看到这个方法或许可以帮助扭曲身体影像的人重组他们的大脑,为了要了解他所说的身体影像是什么意思,我问他可否解释心智建构的身体影像与实际物质建构的身体有什么差别。
拉玛钱德朗在做这个桌子实验时,曾经测量受试者的肤电反应(galvanic skin response)来看他们紧张的程度。在轻触桌面和桌下的手多次直到受试者的身体影像扩张到包括桌子后,他就拿出一把铁槌,用力向桌面打下,这时受试者的压力反应直上云霄,好像拉玛钱德朗打的是受试者的手一样。

疼痛也是大脑的建构

拉玛钱德朗认为痛就好像身体影像,是大脑创造出来,然后投射到身体上,这个看法跟一般看法相矛盾。传统神经学认为当我们受伤时,我们的痛觉感受体送出单向的信号到大脑的疼痛中心,疼痛的程度跟我们受伤的严重性成正比,我们假设疼痛一向是送出正确的受伤报告。这个传统的看法可以追溯到笛卡儿,他把大脑看成被动的痛觉接受者,但是这看法在1965年被推翻了,一位加拿大研究幻肢和痛的神经科学家罗纳德·梅尔扎克(Ronald Melzack)和一位专门研究痛和可塑性的英国神经科学家沃尔(Patrick Wall)合写了一篇疼痛史上最重要的论文。他们认为疼痛系统布满大脑和脊髓,而且大脑绝对不是被动接受痛的信息,它是主控者。
他们的“疼痛闸门控制理论”(gate control theory of pain)认为从受伤处到大脑之间有一连串的控制器,即“闸门”。当疼痛信息从受伤的组织经由神经系统往上送时,从脊髓开始它们经过许多道闸门,才能上达大脑,但是这些信息只有在大脑给予许可证时,才能通行无碍。大脑必须先确定它们够不够分量,重不重要,才决定放行。假如拿到许可证,这道闸门就会开启,让某些神经元活化,传送疼痛信息,加强痛的感觉。大脑也可以关掉闸门,用释放脑内啡的方式,阻止疼痛信息往上传。脑内啡是大脑自己制造的止痛剂,它的成分和吗啡一样。
这个疼痛闸门理论解释了我们所经验到的各种疼痛。例如,在第二次世界大战时,在意大利的70%的美军在严重受伤后都说他们不痛,不要止痛药。在战场上受伤的军士常常不感觉痛,继续打仗,好像他们的大脑关上了闸门,使注意力集中在如何逃避受伤,只有当他到达安全地方后,疼痛信息才被允许送达大脑。
医生很早就知道一个期待止痛药能够减轻他痛苦的病人,往往在服下不含任何药物的安慰剂后,也能达到减痛的效果。功能性核磁共振的大脑扫描显示在安慰剂发挥效应时,大脑关掉了它自己的疼痛反应区域。当一个母亲安抚她受伤的孩子时,她会轻抚她的孩子,柔声地对他说话,她在帮助他的大脑减轻痛的程度。我们对疼痛的感觉有很大一部分由我们的大脑和心智决定,如我们当时的心情、我们过去对疼痛的经验、我们的心理,以及我们自己觉得受伤有多严重。
沃尔和梅尔扎克显示我们疼痛系统的神经元比我们想象的更有弹性。脊髓的重要疼痛地图在受伤后可以改变,长期受伤会使疼痛系统的细胞比较容易发射,这种可塑性的改变就使这个人对痛特别敏感。地图也可以扩大它的感觉区,处理更多身体表面的信息,增加疼痛的敏感度。地图改变时,疼痛信息会扩散到邻近的疼痛地图上去,而可能产生牵连痛(referred pain),使得身体某个地方受伤,却在另一个地方感受到痛。有的时候,单一疼痛信息在大脑中反射回响,使这个疼痛在原始刺激已经停止后仍然持续存在。
这个控制闸门理论引出新的止痛疗法,沃尔跟其他人共同发明了“跨皮肤电神经刺激法”(transcutaneous electrical nerve stimulation,TENS),它是用电流刺激抑制痛的神经元,帮助疼痛闸门的关闭。这个控制闸门理论也使西方科学家比较能接受针灸,这是用刺激身体的穴道来减轻痛感,通常这些针灸穴都离感到痛的地方很远。看起来,针灸可以活化抑制痛的神经元,关上闸门,阻止痛的知觉。
梅尔扎克和沃尔还有一个革命性的卓见:疼痛系统还包括运动的成分。当我们切到手指时,我们会马上压住伤口,这是一个运动的动作;当脚踝受伤了,我们会摆一个安全的姿势,本能地保护受伤的脚踝,大脑下达命令,直到脚踝复原之前,不准动任何肌肉。
拉玛钱德朗扩展了这个疼痛闸门理论,发展出他下一个想法:疼痛是可塑性大脑控制下一个复杂的系统,疼痛是有机体对目前健康情况的意见,而不仅是对受伤的反射反应。大脑在收集了从各处送来的证据后,才决定要不要引发痛觉。他又说:“疼痛是一种错觉。”我们的心智是一个虚拟现实的机器,它间接地体验这个世界,在我们大脑中建构一个模式来处理外界的信息。所以疼痛就像我们的身体影像一样,是我们大脑的建构,因为拉玛钱德朗用镜盒去改变身体影像,清除幻肢和它的幻痛,他是否也可以用镜盒来使真正四肢的长期疼痛消失?

解除“习得的疼痛”

拉玛钱德朗认为他也许可以对反射性交感神经萎缩(reflex sympathetic dystrophy)患者的“第一型长期疼痛”有所帮助。这是一个小伤(如指尖被昆虫咬伤或淤青)却使得整只手臂痛到不能动的情况,甚至可能在原始的伤口都好了以后还在痛,常常会变成长期性的疼痛,只要轻触皮肤就马上引发灼热的不舒服感和挥之不去的令人讨厌的疼痛。拉玛钱德朗认为这是大脑重组它自己的可塑性引发了病态的保护机制。
当我们保护自己时,我们会防止肌肉运动,以免刺激到伤口。假如我们必须有意识地提醒自己不要动,那就会累垮,而且一不小心就会活动而伤害自己,让自己疼痛。拉玛钱德朗觉得,假设大脑在活动受伤部位之前先引发痛,就是在运动中心发出指令到这个指令被执行之间引发痛,这个动作就不会产生了,还有比发出运动的指令就引发痛更好的防止运动的方式吗?拉玛钱德朗认为这些长期疼痛病人的运动指令跟疼痛系统组合在一起了,所以虽然肢体已经愈合了,但大脑送出运动的指令时,它还是引发了疼痛。
拉玛钱德朗把这叫作“习得的疼痛”,他想或许镜盒可以帮忙解除痛苦。
这个实验发现镜盒对疼痛仅仅持续了两个月的病人效果最好,第一天疼痛明显减轻,而且这个效果在不使用镜盒之后仍然存在,一个月之后,他们就不再痛了。已经痛了5个月到一年的病人,效果就没有那么好,但是他们的手臂不再僵硬,可以回去工作了。对那些已经痛了两年以上的病人就没有任何改进。
为什么呢?一个理由是长期疼痛的病人这么久不曾动过他的手臂,大脑中的运动地图已经退化了,这也再一次证明大脑是用进废退的。剩下的少数联结是当手臂最后运动时用到的那些,很不幸的,那些联结正是连到疼痛系统中的,就像一直戴着夹板或石膏的病人最后决定截肢时,会发展出瘫痪的幻肢,因为那正是他的手在尚未截肢前的最后一个印象。
澳大利亚有位科学家莫斯利(G.L Moseley)觉得他或许可以帮助那些镜盒不能帮助的病人。莫斯利要用心智练习的方式重新建构一个坏的手臂的运动地图,他想或许这可以激发可塑性的改变。他请这些病人想象他在动那只会痛的手,不要真的去做,只在心中想象,以活化大脑运动的回路。他也给这些病人看手的图片请他们判断这些手是左手还是右手,直到他们可以迅速正确地判断出左、右手为止,实验上已知这项作业可以活化运动皮质。实验者给病人看各种姿态的手,请他们想象这个姿势15分钟,一天三次,然后再做镜盒练习。12周之后,有些人的痛减少了,有一半的人,疼痛消失了。
请想想看,这个实验有多了不起,仅仅用想象和视觉错觉来重新建构大脑地图,没有打针、吃药,没有电流刺激,就将极其痛苦、难以忍受的长期疼痛减轻或治愈了。
疼痛地图的发现也为外科手术及止痛药带来了新的方向。假如在全身麻醉之前,先局部麻醉,阻挡局部神经疼痛的感觉,手术后,幻肢的痛就可以减轻。在手术前先使用止痛药,而不是在手术后使用,可以防止大脑可塑性改变疼痛地图,“锁住”疼痛。
拉玛钱德朗和阿特休勒(Eric Altschuler)用实验证明镜盒在其他非幻肢的问题上也有效,例如中风病人瘫痪的腿。镜盒治疗法与陶伯治疗法的差异在于它是骗了病人的大脑,让大脑以为坏掉的手可以动,所以脑就开始刺激那只手的运动程序。另一个实验显示镜盒治疗法对严重中风、身体一边完全不能用的瘫痪病人也有帮助,它帮助这些病人做好准备以接受陶伯的疗法。这些病人可以恢复一部分手的机能,这是第一次,两个新发明的以大脑可塑性为基础的疗法(镜盒治疗法与限制-诱导治疗法)一起连续使用。

心的力量

在拉玛钱德朗生长的印度,许多西方人觉得不可思议的事,在那里是稀松平常的。拉玛钱德朗提醒我们,不管科技怎么进步,还是可以用很简单的方法创造出很伟大的科学。

第8章 想象力 思想如何造就想象力

经颅磁刺激是非常聪明的进入大脑的桥梁,它的电磁场可以无痛、无害地进入我们的身体,只在电磁场范围内激发神经元的活化,启动电流。潘菲尔必须打开脑壳,把电极插入神经元才能刺激运动皮质或感觉皮质。当帕斯科-里昂打开那个仪器的开关,使我的手指头动时,我所体验的正是当年潘菲尔对他的病人所做的事,但是我的脑壳不需经由外科手术打开,我的大脑皮质也不需插入电极,就得到潘菲尔当年的结果。
他是第一个用经颅磁刺激去找出大脑地图的人,科学家可以用经颅磁刺激去启动一个大脑区域或阻止它发挥功能,完全看当时所用的强度和频率。要决定大脑某个部位的功能,他会用强磁去暂时阻挡那个区域的作用,然后观察什么样的功能丧失了。
他同时也是高频率重复使用经颅磁刺激(repetitive TMS,rTMS)的开创者之一,高频率重复使用经颅磁刺激可以强烈活化神经元,使它们可以让彼此兴奋,在原始的重复使用经颅磁刺激停止后还继续发射,这可以使大脑区域活化一阵子,因此可以用来治疗疾病。例如,一些抑郁症的病人前额叶活化不够,帕斯科-里昂的团队是最早使用重复使用经颅磁刺激的方式有效治疗严重抑郁症患者的,这种患者在传统的治疗法都试过但无效后,来试帕斯科-里昂的重复使用经颅磁刺激,结果有百分之七十的病人发现有效,而且这种方法的副作用比服药少了很多。

人如何学习新技能

了解了这个龟兔赛跑的效应后,我们知道应该怎样做才能真正掌握一个新技术。就像考前“开夜车”,在短暂的练习后,我们可以进步,因为我们强化了现有的神经突触联结。但是我们很快会忘记“开夜车”所学的东西,因为来得快、去得快的神经联结很容易反转,又散掉去和别的神经联结。如果要一直保持进步,永久掌握这个新技术,必须慢慢持续地工作,形成新的联结。例如一个学生觉得他的进步无法累积,或觉得他的心智“像一个筛子”、什么都记不住的话,他要持续练习,直到产生“星期一效应”(练习读点字者花了6个月才达到这个效应)。星期五和星期一的差别可能是造成有些人像“乌龟”,很慢才学会一个新技术,但是最终学得比“兔子”好的原因,因为那些很快学会的人如果没有一直练习、使学习固化的话,也会很快忘记的。

帕斯科-里昂扩大了他的研究范围,去看读点字者是如何从手指尖上得到这么多信息的。我们都知道盲人可以发展出非常好的非视觉感官感觉,而点字者的手指头非常敏感。帕斯科-里昂想知道这种手指的超级敏感度是不是因为他们触觉的感觉地图变大了,或是大脑其他部位有可塑性的改变,例如视觉皮质因为眼盲没有用到,有用进废退的情形,被其他功能取代了。
他想如果视觉皮质对受试者读点字有帮助,那么他用经颅磁刺激干扰视觉皮质的活化,就会阻碍点字的阅读。结果发现果然如此,当他们设定经颅磁刺激作用在视觉皮质上,阻止它的活化时,受试者就不能读点字或是感觉到读点字的那根手指头,视觉皮质已经被征召去帮忙处理触觉的信息了。对正常视力的人用经颅磁刺激去阻挠他的视觉皮质活化,对他们的感觉能力并没有任何影响,这表示某些特别的事情发生在读点字的盲人身上了:大脑用来处理某一个感官的部分已经用来处理另一个感官了,这正是巴赫-利塔所说的大脑可塑性的重组。帕斯科-里昂也让我们看到,一个人的点字读得越好,他所借用的视觉皮质区就越多。他下面的实验开启了一个新的领域,展现了我们的思想可以改变大脑的结构,心可以改变物。

心智练习造成大脑改变

帕斯科-里昂教两组从来没有弹过钢琴的人弹一系列的音符,教他们如何移动手指,让他们听到自己弹出来的声音。其中有一组是“心智练习组”,坐在电子琴前面想象自己在弹琴,也想象自己听到自己弹的琴声,一天两个小时、一个星期5天到实验室来想象;第二组则是真正练习弹奏,他们也是一天两小时,一周5天来实验室弹琴。这两组人在实验开始前、每天练习时以及练完以后都接受大脑扫描。最后,两组人都要弹奏出这个序列的音符,由计算机来测量他们表现的准确度。
帕斯科-里昂发现两组都学会了,也都有大脑地图的改变,很令人惊讶的是心智练习组也在大脑的运动系统上造成了生理上的改变,跟实际弹奏组一样。

心智下棋

当我们在准备考试、记住台词或彩排任何表演时,我们都用到了心智练习或心智复诵。
最前卫的心智练习之一是“心智下棋”,两个人在没有棋盘或棋子的情况下,在脑海中下棋,棋手要想象大脑中有个棋盘,每下一步棋都得记住前面棋子的位置。

专家的脑

我们可以来看一下一位年轻的德国人鲁迪格·加姆(Rüdiger Gamm),他有着一般人的智商,但却使自己变成一个数学奇葩,他是一个计算器人。科学家用正电子断层扫描(PET)扫描他计算时的大脑,结果发现他能征召超过5处的大脑区域来帮助他计算。心理学家安德斯·艾瑞克森(Anders Ericsson)专门研究专家的发展及形成,他认为像加姆这种人仰赖长期记忆来帮助他解决数学问题,而别人用的是短期记忆。专家不储存答案,但是储存重要的事实及策略,使他们可以快速得出答案。他们可以立即提取这些事实和策略,好像它们就在短期记忆中一样。用长期记忆来解决问题是许多领域专家的共同点。艾瑞克森发现要变成某个领域的专家通常需要10年的专心练习。

靠想象增强肌肉

我们可以通过想象力来改变大脑的一个理由是:从神经科学观点来看,想象一个动作跟实际执行其实没有很大差别。大脑扫描显示,执行动作和想象这个动作所活化的大脑部位有许多重叠,这就是为什么可视化(visualizing)会增进表现。

在一个很难令人相信但又非常简单的实验中,于光(Guang Yue)博士及科尔(Kelly Cole)博士显示,一个人想象他在使用自己的肌肉可以增加肌肉的强度。
实验结束后,实际运动那组人的肌肉强度增加了30%,就如同每个人所期待的;想象做运动的那组人,肌肉强度增加了22%。这是因为大脑中负责计划动作的运动神经元,在想象做这些动作时,负责把伸缩动作串在一起的神经元既被激活了,也被强化了,所以当肌肉真的收缩时,它们的强度就增加了22%。

用思想控制机器

这个研究帮助发明了能够解读思想的第一部机器。思想转译机是当人或动物在想象一个动作时,将这个想法特殊的电流信号译码,把电流指令传到仪器上,使思想变成行动。这部机器能够起作用是因为大脑有可塑性,当我们在思考时,大脑的结构和状态在生理上改变了,所以就可以用测量电流的方式追踪到。这部仪器现在设计给全身瘫痪的人用他们的思想来移动物体。假如这部仪器再精密一点,它就可以读人的思想,因为它是设计来辨识和转译思想内容的,比测谎仪的能力高多了。测谎仪只能测出人在说谎时的紧张程度。
肌肉萎缩症病人、中风的人和有运动神经元疾病的人都将被安排去尝试这个思想转译机,这些研究最终的目的是在病人的运动皮质中植入一个很小的微电极组,里面有电池和一个像婴儿指甲那么小的发报器,然后将一部很小的计算机连接到机器手臂或轮椅的控制开关上,或连到植入肌肉的电极上来引发动作。有些科学家希望能发展出比较没有侵入性的技术来侦察神经元的发射,可能是像经颅磁刺激或是陶伯发展出来侦察脑波改变的仪器。

想象与实操

这些“想象”实验展现的是想象与实际操作其实是结合在一起,分不开的,虽然我们总是把想象和实际操作认为是两种完全不同的东西,遵守两种不同的规范。但是你可以想一想,很多时候,如果你可以越快想象某件事,你就能越快把它做出来。法国里昂(Lyon)的狄西提(Jean Decety)做了一个很简单的实验:你可以测量想象用自己的惯用手写下名字跟实际写下名字所花的时间,两者是相同的;而当你想象用非惯用手写下名字所花的时间比较长,实际用非惯用手去写也比较长。很多惯用右手的人发现他们“心智的左手”写字比他们“心智的右手”来得慢。在一个帕金森症病人及中风病人的研究中,狄西提发现病人用想象去移动他们受损的手比他们想象移动正常的手来得慢。心智的想象跟实际执行一样慢,因为两者都是大脑中同一个运动程序的产品,我们想象的速度可能遵守运动程序中神经发射速度的规范。

铺设心智的路

帕斯科-里昂也知道神经可塑性会导致大脑的僵化不可改变,以及重复进行某个动作或念头。对这些现象的了解帮助解决了下面这个矛盾:假如我们的大脑这么有可塑性、可以改变,那为什么我们还这么经常被困在僵硬不能改变的重复动作或念头中?要得到这个答案,得先了解我们的大脑是多么有可塑性。
他告诉我plasticina是西班牙文的plasticity,它捕捉到了一些英文所没有的东西,plasticina在西班牙文中还有另外一个意思,就是黏土(plasticine),这是一种可以随意捏、随意成形的物质。对他来说,大脑如此具有可塑性,即使我们每天做同样的行为,负责这个行为的神经元联结还是有一点不同,因为在行为跟行为之间,我们还做了别的,这会影响到神经的联结,使它们不可能一模一样。
“我认为,”帕斯科-里昂说,“大脑的活动就像我们在玩黏土一样,我们所做的每一件事情都会影响黏土的形状。”但是他说:“假如你开始玩的黏土是正方形的,即使你把它搓成圆球,它还是有可能回归到正方形。但是它不会是一开始的那个正方形。”外表的相似性不代表它是一模一样的,新的正方形的分子排列得不一样了。换句话说,同样的行为,在不同的时间做,用的是不同的神经回路。对他来说,即使一个有神经或心理问题的病人被治愈了,也永远不可能使病人的大脑恢复到他未发病前的状态。
“这个系统是有可塑性,不是有弹性。”帕斯科-里昂以低沉的声音说。一条橡皮筋可以拉得很大,但是一松手,它会回到它原来的形状,它的分子在这个过程中没有重新排列过。但有可塑性的大脑是被每一次的经验、每一次的交集,永远地改变了。
所以这个问题变成:如果大脑这么容易改变,我们该如何保护自己不会永无止境地变下去?的确,假如大脑像一块小孩子玩的黏土,我们怎么可能维持自己而不是一直改变使自己都认不出来?我们的基因给了我们帮助,虽然不完全是一致性,但它给了我们重复性。
帕斯科-里昂用一个隐喻来解释这个问题。有可塑性的大脑就像是一道冬天下雪的山坡,这座山的各个层面──山坡的斜度、石头、雪的一致性──就像我们的基因一样,是先天设定的,当我们坐雪橇滑下来时,我们可以操纵雪橇使它遵循一条道路一路平安地滑到山下,这条道路是取决于我们如何驾驶及山丘的特性。我们会停在哪里,实在很难预测,因为其中包含太多因素在内。
“但是,”帕斯科-里昂说,“第二次你坐雪橇下来会怎么样你就知道了,你会多多少少遵循上次那条路,不会完全相同,但是也不会离得太远。假如你整个下午都在玩雪橇,走上去,滑下来,走上去,滑下来,到最后,有一些路会用很多次,有些用得很少,你会创造出一条大路,现在你很难不经过这条大路,而这条大路不再是由基因决定的了。”
心智的大路会使我们养成习惯,不管是好的还是坏的。假如我们发展出不好的姿势,这会很难改变;假如我们发展出好习惯,它们也会跟着你很久。那么,在“大路”或神经回路铺好后,有可能跳脱这条路,去走另一条路吗?是的,有可能,根据帕斯科-里昂的说法是可以的,但是会很困难,因为一旦我们建立了这条大道,它们会变得非常快速、非常有效率地引导雪橇滑下山,要走另一条路就会变得很难,除非有路障或其他东西阻碍,我们才会去改变方向。

将正常人变成盲人的路障实验

在帕斯科-里昂下一个实验中,他使用路障来表示,改变一条既成的路径及大量的重新组合是可以发生的,而且出乎我们意料之外的迅速。
他绑住受试者的眼睛5天,然后用经颅磁刺激找出他们的大脑地图。他发现当他去掉受试者所能感受的所有的光时,受试者的视觉皮质开始去处理手部送进来的触觉信息,就像盲人学点字一样。最令人惊奇的是,大脑在几天之内就重新组合它自己了。帕斯科-里昂用大脑扫描发现,只要两天,视觉皮质就开始处理触觉和听觉的信息了。要改变地图,绝对的黑暗是很重要的,因为视觉是一个强有力的感官,假如有任何光进来,视觉皮质就会偏向去处理光而不会去处理声音或触觉。帕斯科-里昂发现,就像陶伯发现的一样:要发展一个新的回路,就必须阻挡或管制它的竞争者,即那些通常最常使用这个回路的信息。在眼罩拿掉后12~24小时之内,受试者的视觉皮质就不再对触觉或听觉刺激有反应。

运算符理论

视觉皮质这么快就转去处理触觉和听觉的信息,对帕斯科-里昂来说,这是一个大问题。他认为两天这么短的时间应该没有办法让大脑去重组它自己,在实验时把神经放在生长液中时,它们一天顶多长一毫米,视觉皮质能够这么快地处理其他感官的信息唯一的可能性就是这些联结本来就存在了。帕斯科-里昂和汉弥尔敦(Roy Hamilton)利用这种回路原先就存在、只要揭开面纱往前延伸一点就可以使用的想法,提出了一个理论:在黑暗中大脑快速重组的现象不是例外而是常态,人类的大脑可以重组得这么快,是因为大脑的各个部位没有必要承诺只处理某一个特定的感官,我们可以用大脑的各个部位去做许多不同的作业,而且每天都如此在做。
在前面我们看到,几乎所有现行大脑理论都是功能区域特定论,假设感觉皮质就是处理每一种感觉,如视觉、听觉、触觉,在不同的区域上,单独处理这些信息。“视觉皮质”这个名词就已经假设大脑这个区域唯一的功能就是处理视觉信息,就好像听觉皮质就是处理听觉信息,身体感觉皮质就是处理触觉一样。“但是,”帕斯科-里昂说,“我们的大脑并不是真的以这种处理特定感觉输入的方式组织的,我们的大脑是以一系列特定运算符(operator)的方式组织的。”
一个运算符是脑中的一个处理程序(processor),不是处理单一感官所送进来的信息,如视觉、听觉、触觉,而是处理比较抽象的信息,如空间关系、动作、形状等。空间关系、动作、形状所牵涉的信息是好几个感官已经处理完的信息,我们可以同时感到和看到空间上的差异(一个人的手有多宽),就像我们可以同时感受到并看到动作和形状。有一些运算符可能只管一种感官(如颜色的运算符),但是空间、动作和形状的运算符处理一个以上的感官送上来的信息。
运算符是通过竞争脱颖而出的,运算符理论是根据1987年诺贝尔生理学或医学奖的得主杰拉尔德·埃德尔曼(Gerald Edelman)的神经元团体选择(neuronal group selection)理论发展而成的。埃德尔曼认为任何大脑活动都是神经元团体中最能干的被选去做这件事,也就是我们中国人说的能者多劳。这个方式很接近达尔文的生存竞争,也就是神经达尔文主义,根据埃德尔曼的说法,就是各个运算符之间不停地竞争,看哪个最能够有效处理在某个情境之下某个感官送来的信号。
这个理论提供了区域理论和神经可塑性理论两者中间的桥梁,前者强调事情都在某些特定的区域发生,后者则强调大脑重新建构自己的能力。
这表示人们在学一个新的技术时,可以征召原来负责其他活动的运算符来帮忙,这样很快地增加了处理能力,假如他们能在他们所需要的运算符和它本来的功能之间设定路障的话。
假如有人要背诵荷马(Homer)的《伊利亚特》(Iliad),这是一项负荷很重的听觉作业,他可能应该把眼睛蒙起来,把原来用来处理视觉的运算符征召过来使用,因为视觉皮质大部分的运算符也可以处理声音。在荷马时代,很长的史诗是以口述的方式代代相传的(据说荷马本人是位盲者),在没有文字的文化中,记忆是非常重要的。的确“不识字”可能迫使人们的大脑把更多的运算符派给听觉作业使用。然而在有文字的文化里,假如有足够动机的话,口语记忆仍然可以做得很好。几百年来,也门的犹太人教他们的孩子背诵全部的犹太律法,伊朗的孩子到今天仍要背全部的《古兰经》。

笛卡儿的错误

我们已经看到想象一个动作会动用与做这个动作相同的运动和感觉程序。我们以前都把想象看成一种神圣、纯洁、不可侵犯的非物质性的东西,与我们物质的大脑没有相干,现在我们不太确定应该从哪里开始画这条切割线。
你的非物质心智每一次想象时都会留下物质的痕迹。你的每一个想法都会在微小层次上改变大脑突触的生理状态。你每一次想象移动你的手指在钢琴琴键上弹奏时,都改变了你大脑里的卷须。

这些实验不但做得精巧,引人入胜,还推翻了几百年来从法国哲学家笛卡儿学说引申而来的心物的混淆。笛卡儿(他的心物二元论主控了科学家400年)永远不能解释非物质心智如何可以影响物质的大脑。笛卡儿的理论似乎造就了心与脑之间无法跨越的鸿沟。因为他把大脑比作机器,滤掉了大脑生命的本质,延误了一般人对大脑可塑性的接纳。任何的可塑性(任何我们所拥有的改变能力)都在心智中,思想可以改变,但是大脑不行。

现在我们看到,我们非物质的思想也可以有一个实质的印记,或许将来有一天,思想可以用物理的名词来解释。虽然我们现在还不了解思想究竟是怎么改变大脑结构的,但是我们已经确定它可以。过去笛卡儿所画的心物之间的界线,已经慢慢变成虚线了。

第9章 把纠缠我们的鬼魂变成祖先 心理分析是神经可塑性的疗法

L先生的失落梦

他的情况可以改变,因为心理分析的治疗正是神经可塑性的疗法。

埃里克·坎德尔对心理分析的兴趣

多年来,在很多地方,你会听见人家说心理分析这种谈话疗法并不是有效治疗精神病的方法。真正的治疗需要用药物,并不是动动嘴皮、谈谈感觉就可以改变大脑或改变个性,因为大脑和个性越来越常被认为是基因的产物。

但是他的心理分析师朋友劝他去研究大脑、学习和记忆,因为当时这些知识都还非常少。如果要了解为什么心理分析会有效,它怎么可以帮助病人,这些基本的知识是必要的。在一些初期的重要发现后,坎德尔决定要当一位全职的实验室科学家,但是他一直没有忘记他对心理分析法如何改变大脑和心智的兴趣。

海蜗牛的记忆

演化是很保守的,基本的学习功能在有简单神经系统的动物和人身上是相同的。
坎德尔的希望是在他能找到的最少的神经元组合上诱发出学习反应,然后进行研究。他发现海蜗牛身上有很简单的神经回路,他可以把这个神经回路从海蜗牛身上移出来一部分,使它泡在海水中继续活着。用这种方法,他可以在活的动物身上研究活的神经细胞怎么学习。

海蜗牛简单的神经系统上有感觉细胞,可以感觉到危险,把信号送到运动神经元去,它就会产生反射反应来保护它自己。
他发现海蜗牛学会逃避电击,把鳃缩回后,它的神经系统改变了,强化了感觉和运动神经元之间的突触联结,送出比较强的信号,这是第一次有研究证实学习会使神经元之间的联结产生神经可塑性的强化改变。
坎德尔跟生理心理学家汤姆·卡鲁(Tom Carew)一起共同展示了海蜗牛可以发展出长期和短期记忆。在实验中,他们训练海蜗牛在被轻触10次后缩回它的鳃,它的神经元改变可以保留好几分钟,相当于短期记忆。当他们在4个不同的训练尝试中轻触鳃10次,每个尝试间隔几个小时,甚至一天,这个神经元的改变可以维持到3个星期,海蜗牛发展了出原始的长期记忆。

学习塑造基因,基因塑造大脑

他们发现当海蜗牛的短期记忆要变成长期记忆时,细胞内必须先制造一种新的蛋白质,这是一种神经元中叫蛋白激酶A(protein kinase A)的化学物质,要从细胞中移入储藏基因的细胞核。这种蛋白质会把基因打开去制造新的蛋白质,改变细胞尾端的结构,使它可以长出新的联结去连接别的细胞。
同样的历程也发生在人类身上。当我们学习时,我们使神经核中的基因“表现出来”(expressed)或是“打开”(turned-on)。
我们的基因有两个功能。第一个是复制的“模板功能”(template function),使我们的基因可以复制它自己,从一个世代传到另一个世代。这个复制功能是我们不能控制的。
第二个功能是“转录功能”(transcription function)。我们身体中的每一个细胞都有我们的基因,但不是所有的基因都是打开或是表现出来的。当一个基因被打开时,它会制造新的蛋白质来改变细胞的结构和功能,这叫作转录功能。因为当基因被打开时,关于怎么去制造这些蛋白质的信息就被转录或读出来。这个转录功能是受我们的思想和行为所影响的。
大多数的人假设基因塑造了我们,即我们的行为和我们大脑的结构。坎德尔的研究让我们看到,当我们学习时,我们的心智同时也影响着神经元中哪一个基因要被转录,所以我们可以塑造我们的基因,它又塑造我们大脑的细微结构。
坎德尔认为:“当心理治疗改变人们时,是通过学习,给基因表现的层次造成改变,因为基因表现可以强化突触的联结形态。心理治疗会有效是因为它深入大脑和神经元,用启动基因的方式改变大脑的结构。”精神科医生苏珊·沃安(Susan Vaughan)认为谈话治疗有效是因为“对神经元说话”,一个有效的心理治疗师或心理分析师是心智的微层外科医生(microsurgeon of the mind),他帮助病人在神经网络的层次作出必要的改变。

坎德尔的童年创伤

这些对学习和记忆在分子细胞层次的发现其实源自坎德尔自己个人的历史。
心理分析法是一种疗法,帮助受症状甚至是自己个性困扰的人寻求解脱。这些毛病会浮现出来是因为我们内在有很大的冲突,就像坎德尔说的,我们自己的一部分突然跟自己分离了。

弗洛伊德对神经可塑性的四个想法

1891年,他写了一本书《失语症》(On Aphasia),说明现行的“一种功能,一个位置”理论的缺失,他指出复杂的心智现象(如阅读和写作)并没有被限制在皮质的某个区域,所以,功能区域特定论者所争论的大脑是否有个“文学中心”(center for literacy)是完全没有意义的,因为人的文学素养不是天生的。大脑在人的一生中一定是不停地重组它自己,因为要去做阅读和写作这么有文化性的工作,需要很多功能。

他预料到了坎德尔的研究,也提出了神经可塑性的想法。

弗洛伊德所发展的第一个可塑性概念是一起发射的神经元会联结在一起,这通常被称为“海伯定律”(Hebb’s law),虽然弗洛伊德在1888年就提出了,比海伯整整早了60年。弗洛伊德认为两个神经元同步发射时,这样的发射会促进它们的联结,弗洛伊德强调联结神经元的是它们在时间上的一起发射,他称之为“同步联结律”(law of association by simultaneity)。联结律则解释了弗洛伊德的自由联想(free association)概念的重要性。

弗洛伊德的第二个关于可塑性的想法是心理学上的关键期及其相关的性可塑性。前面第4章曾提到,弗洛伊德是提出人对于性的兴趣及爱别人的能力有关键期的第一人,关键期是在童年期早期而且发生得很早,他把这个时期叫作组织期(phase of organization)。在这段关键期所发生的事情与我们爱别人的能力以及后来的生活都有关系。假如有些事情不对劲的话,在以后的生活中是可能改变的,但是在关键期结束之后再来改变是很困难的。

弗洛伊德对可塑性的第三个看法是记忆。1896年,弗洛伊德写道,通常我们会重组我们的记忆以符合新的情境,即重新转录,重写一遍。所以弗洛伊德说:“我的理论中最主要的一个新观念就是记忆不是一次记录,而是分好几次。”记忆是在不停改变的,它就跟国家在改写早期历史一样。弗洛伊德说,要改写一个记忆必须是有意识的,而且要集中我们的注意力才会有效。

弗洛伊德对神经可塑性的第四个看法,解释了为什么把一个潜意识中的创伤记忆带回意识中重写出来是可能的。病人就好像是不自觉地重新经历一次过去的记忆。弗洛伊德把这个潜意识现象叫作“移情”,因为病人在转移场景及看法,他们是重新活一次而不是回忆过去的经验。一个病人看不见、话又说得很少的治疗师变成一个空白的屏幕,病人开始投射出他们的移情。弗洛伊德发现病人的“移情”不仅投射到他身上,而且还投射到他们生活中的其他人身上但不自觉。扭曲别人通常是造成病人困扰的原因之一。帮助病人了解他们的移情,使他们能够改进与他人的关系。最重要的是,弗洛伊德发现,早期创伤情境的移情常常可以被改变,但前提条件是医生要对病人指出在移情被激活以后真正发生了什么,而且病人也很注意在听。所以,内在的神经网络以及联结记忆是可以被重写和改变的。

情绪发展的关键期

如果要孩子了解情绪、调节情绪,而产生社会化联结,他们必须在关键期经历几百次这种互动,然后在生活中强化它才有效。
L先生在眼眶皮质系统发展完毕几个月后就失去了他的母亲,其他的人也在哀悼,而且没办法像他母亲那样照顾他,帮助他训练他的眼眶皮质系统。在这个年龄失去母亲的孩子通常都有两个打击:他因为母亲的死亡及父亲的忧郁而失去他们的照顾。假如其他人不能帮助他、安抚他,像母亲一样调节他的情绪,他就学会以关掉感情的方式来“自动调节”。当L先生寻求治疗时,他仍然有要把感情关掉的倾向,很难维持依恋。

心理分析将内隐记忆变为外显记忆

在还没有眼眶皮质的扫描技术之前,心理分析师就观察到在童年关键期失去母亲的孩子有许多特性。

神经科学家知道人有两种记忆系统,两者都可以通过心理治疗而改变。
在26个月就发展得很好的记忆叫程序性记忆(procedural memory)或内隐记忆(implicit memory)。程序性记忆一般来说是下意识的,骑脚踏车是程序记忆,会骑车的人其实很难告诉你他是怎么骑的。程序记忆让我们看到我们可以有潜意识记忆,如弗洛伊德所主张的。
另外一种记忆叫作外显记忆(explicit memory)或陈述性记忆(declarative memory),在26个月大的孩子身上,才刚刚开始发展。外显记忆是有意识地收集各种事实、事件,这是我们在解释上个周末做了什么事时所用的记忆。它帮助我们以时间和地点来组织我们的记忆。外显记忆需要语言的支持,在孩子会说话后,变得更重要。

病人可以通过分析把他下意识的程序性记忆变成文字,放入情境中,使他可以更了解这些记忆。在这个过程中,他们转述了程序性记忆(有时是第一次),使它变成有意识的外显记忆,不必再重新活出创伤记忆就可以知道曾经发生了什么事。

L先生的三种内隐记忆

从叙述这些经验的过程中,他第一次在成年后能够把他拼命寻找的梦境跟失去一个人这个真正的触发原因联结在一起,而且了解到他的大脑和心智仍然将分离的念头跟他母亲死亡的念头连在一起。找到这个联结后,他就了解他不再是一个无助的孩子,也比较没有那种被大浪淹没、透不过气来的感觉了。
用神经可塑性的术语来说,激活并专心注意日常的分离和他大难临头的反应之间的联结,使他把这个联结解开,从而改变了神经回路激活的形态。

母亲死亡的重担

避免对母亲的不忠

“去学习”与移情

弗洛伊德以后的心理分析师注意到有些病人在做心理分析时,会发展出对心理分析师强烈的感情。L先生也是一样,我们之间发展出某种温馨、正向的密切关系。弗洛伊德认为这种正向、有力的感情移情是促进痊愈的引擎。用神经科学的说法,这种关系有帮助的原因可能在于亲密关系中所表现出来的情绪和形态其实是内隐记忆的一部分。当这种形态在治疗中被启动时,给病人一个机会去检视并改变它,就像我们在第4章中看到的,正向的关系可以促进神经可塑性的改变,因为它可以启动“去学习”,把现有的神经网络融解,使病人可以改变现有的意图与心态。

心理分析可以导致大脑的改变

“无疑的,”坎德尔写道,“心理分析可以导致大脑的改变。”最近的大脑扫描发现在心理分析之前和之后,大脑有重组的现象,治疗的效果越好,大脑的改变越大。当病人重新体验他以前的创伤,重现不可控制的情绪时,额叶的血流量降低了,这个区域原是帮助病人调节他的行为的,这表示额叶比较不活化了。根据心理分析学家马克·索姆斯(Mark Solms)和神经科学家奥利弗·特恩布尔(Oliver Turnbull)的说法,“自由联想等心理治疗的目的……从神经生物学的观点来看,就是要把前额叶的功能延展出去”。

重新揭露旧的神经回路

弗洛伊德观察到早年有创伤的病人常在关键时刻“退行”(regress)到婴儿时期,不但记起了早年的记忆,同时也再经历了一次这个经验,使他们作出孩子般的行为。从神经可塑性来看,这是很有道理的。L先生刚放弃他自童年起使用的防御机制,即否认他母亲过世带给他的情绪伤害,现在他暴露在被防御机制隐藏着的记忆和痛苦中。记得前面巴赫-利塔曾经描述过一个大脑重组的病人吗?这个情况与它非常相似。假如一个既存的大脑网络被堵住不通了,那么以前旧的网络会被拿出来用,就像高速公路堵车了,路人会用旧的省道,他把这个叫作“重新揭露”旧的神经回路,认为这是大脑重新组织它自己的一个主要方式。我认为在分析中发生的退行在神经层次就是一个重新揭露的例子,它通常跑在心理重组之前。这就是L先生接下来发生的事。

梦的改变与心理重组

治疗改变了L先生的生命

婴儿并非没有记忆

不过最近有研究显示一岁和两岁大的婴儿的确可以储存这种创伤事件,虽然外显记忆在生命的头几年并没有发展完成。卡罗琳·罗夫-科利尔(Carolyn Rovee-Collier)的实验显示,这种记忆即使在会说话前或刚会说话的婴儿身上也存在。经由提醒,婴儿是可以记得生命最初期那几年的事情的,大一点的孩子可以记住他们会说话前所发生的事情,在他们会说话以后,可以把这些记忆用语言说出来。

梦是大脑在进行可塑性的改变

只要这个病人还在生病,他的梦基本结构就不会改变。代表这些创伤经验的神经通路(像L先生在梦中总是在找某一样东西)会持续地活化,没有经过转录。

最新的脑造影扫描显示,当我们做梦时,大脑中处理情绪、性、生存和攻击本能的部位是活化的。与此同时,前额叶皮质这个抑制我们情绪和本能的地方是比较不活化的。当本能被激发而抑制的力量下降时,做梦的大脑便显现出平常被知觉所阻挡的冲动了。
有几十个研究显示睡眠帮助我们巩固学习和记忆,而这影响大脑的可塑性改变。当我们在白天学会一个新的技能时,假如我们晚上好好睡一觉,第二天这个技能的表现会更好。梦可以解决很多白天解不开的问题看起来是有道理的。
马科斯·富兰克(Marcos Frank)所带领的团队也证实了关键期的睡眠可以强化神经的可塑性,因为那是可塑性改变最多的时候。
做梦阶段也强化了可塑性的改变。睡眠分成两个阶段,大部分的梦发生在快速眼动期(Rapid-Eye-Movement,REM)。婴儿花在快速眼动睡眠上的时间比成年人多很多,而且在婴儿期神经可塑性的改变最快,事实上,婴儿期的快速眼动睡眠是大脑可塑性发展的必要条件。研究也发现快速眼动睡眠对情绪记忆非常重要,它使海马回把白天发生的短期记忆转换成长期记忆(也就是使记忆变得比较永久,导致大脑结构性的改变)。

创伤与海马回的改变

我们现在了解L先生在开始心理分析时为什么没有生命头4年的意识记忆:他这个时期的记忆大部分是潜意识的程序性记忆(一些情绪互动经验的自动化序列)及一些外显痛苦的记忆,因为太痛苦,这些记忆被他压抑到潜意识中去了。在治疗过程中,他重新进入他4岁前的内隐和外显记忆,但是为什么他不记得他青春期的记忆呢?一个可能性是他把一些青春期的记忆也压抑到潜意识中了。通常当我们把一个大灾难的记忆压抑到潜意识去时,我们也会把一些跟这件事有关的记忆一起压抑了,以确保我们不会接触到原始的记忆。
但是,可能还有另外一个原因,最近的研究发现早期的童年创伤会引起大脑海马回的巨大改变,它会使海马回缩小,新的长期记忆就无法形成。当把一只初生的动物从母亲怀中拉开时,它会发出绝望的叫声,然后进入一个把一切都关掉的阶段,这时身体内会分泌一种叫作糖皮质激素(glucocorticoid)的压力荷尔蒙。糖皮质激素会杀死海马回的神经细胞,使它不能产生联结,因此就无法产生学习和外显的长期记忆。早期的压力经验使这些没有母亲的动物一生都容易产生跟压力有关的疾病。当它们经历长期的分离时,糖皮质激素分泌的基因被启动了,并维持在启动状态很长一段时间。婴儿期的创伤会使大脑调节糖皮质激素的神经元特别敏感,这是一个大脑可塑性的改变。最近研究显示童年有受虐经验的成人也有对糖皮质激素过度敏感的现象,虽然他离当年受虐已经很久了。
海马回会因创伤经验而缩小是一个重要的发现,这可能可以解释为什么L先生对他青春期以前的事情记得这么少,抑郁、沮丧、高压力和童年创伤都会使糖皮质激素大量分泌出来,杀死海马回的细胞,使得记忆流失。一个人抑郁得越久,他的海马回就越小。遭受到青春期前童年创伤的抑郁症患者,他们的海马回比未受童年创伤的抑郁症患者小了18%。这是大脑可塑性的阴暗面:为了对付疾病,我们失去了皮质珍贵的不动产。
假如紧张和压力是短暂的,那么海马回的缩小也是暂时的,但假如拖得太久,这个伤害就会变成永久的了。当病人从抑郁症中恢复时,他们的记忆也会恢复,研究发现他们的海马回也会长回来。事实上,海马回是大脑中神经细胞可以再由我们自己的干细胞变成新细胞两个地方之一。假如L先生的海马回受到伤害了,他在20几岁恢复后,他又可以开始形成外显记忆了。
抗抑郁药物可以增加干细胞变成新的海马回细胞的数量,服用百忧解3周的大鼠,它们的海马回细胞的数量增加了70%。一般来说,人类抑郁症患者服药后需要3~6周才会见效,或许这只是巧合,但是新的海马回细胞要成熟,伸出它们的轴突和树突,跟别的神经元联结,正好就需要这么长的时间。所以促进大脑可塑性的药物可能正好也能帮助抑郁症的病人,经过心理治疗而改善记忆的病人,可能也是由于治疗刺激了他们海马回神经元的生长。

可塑性的矛盾:改变与僵化

所谓“可塑性的矛盾”是允许我们改变大脑以产生比较有弹性的行为的这项机制,同时也是使我们僵化不能改变的机制。所有人一出生都有可塑性的能力。有些人成长为有弹性的孩子,一直到长大成人皆如此。另外一些人在童年时很有创意,很会即兴创作,没人能预测他下一步要做什么,长大后却变得一成不变,每天固定走同样的路,做同样的事,变成一个固执、不可改变的人。任何跟没有变化的重复动作有关的行为(我们的职业、文化的活动、技能,及神经质的行为)都能使我们变得僵化固执、不可改变。的确,正是因为我们的大脑有可塑性,我们才会发展出这些僵化、不可改变的行为来。
当弗洛伊德说丧失可塑性跟习惯的力量有关时,他是对的。神经质的人常受到他们习惯的力量所控制,因为他们会不自觉地一直重复某些行为,使自己几乎无法终止或重导这个行为的方向。

把心中的鬼魂变成过去

心理分析常做的事就是把心中的鬼魂变成祖先,即使对那些没有失去最爱的人的病人也是一样,我们常常不自觉地被过去重要人际关系的魅影缠绕而影响现在的人际关系。在治疗的过程中,它们逐渐从魅影变成我们过去的历史。我们可以把那些鬼魂变成祖先,是因为我们可以把内隐记忆转换成外显记忆,使原本直到它突然冒出来才能感觉到其存在的内隐记忆,变成有明显情境、很容易被回忆及体验的过去的一部分。

第10章 返老还童 神经干细胞的发现及如何永保大脑的功能

他在2005年开始听觉记忆训练,他将一片光盘放入计算机中开始练习,他觉得这个程序“蛮有意思,设计得很好”,这个练习需要他判断听到的声音是上扬还是下降,在几个音节中依频率作序列排列,在一组声音中辨识出相同的声音,听一个故事然后回答相关的问题,这些作业都是要使大脑地图边界敏锐,刺激调节大脑可塑性的机制。他一周有3天做这个练习,每次一小时零15分钟,总共做了3个月。
卡伦斯基医生形容他自己是一个终身学习的自我教育者。他读数学方面的书籍,喜欢玩游戏、字谜、前缀诗句和数独。
或许有人认为这是不务正业,但是这使他一直接触新奇的东西,这种新奇感使得调节可塑性的系统及分泌多巴胺的神经元不会萎缩。
每一个新的兴趣变成一种专注的热情。
他永远在寻找新事情,一旦他找到了,他会全神贯注地投入──这是大脑可塑性改变的必要条件。
他的人生哲学、乐观进取的态度同时也保护了他的大脑,他不会因小事情而钻牛角尖。这其实很重要,因为压力会产生糖皮质激素,而这会杀死海马回的神经细胞。
“你似乎比一般人更不焦虑、不紧张。”我说。
“我知道这样对人比较有益。”“你是一个乐观者吗?”
“并不全然,但是我了解或然率,知道事情会偶然发生,不在我的操控之内。我不能控制它的发生,我只能控制我对它的反应。过去,我曾花了很多时间去担忧我不能控制的事,现在我只担忧我可以控制并可以影响结果的事。我终于学到了如何去应付事情的人生哲学。”

“没有神经元可以再生”

神经干细胞的再生

我所看到的神经干细胞充满了活力,它们被称为神经干细胞是因为它们可以分裂、分化成神经元或是在大脑中支持神经元的神经胶质细胞(glial cell)。我现在正在看的干细胞还没有分化成哪一种细胞,也还没有特异化,所以它们看起来都一模一样。虽然这些干细胞看起来缺少个性,它们却可以用长生不老来弥补这个缺点。干细胞不必专业化,它们可以不断地分裂,制造另一个自己,它们可以持续不断地这样复制下去而没有任何老化的征象出现。因为这个原因,干细胞被形容为大脑中永恒年轻的婴儿细胞。这种返老还童的历程叫作神经再生(neurogenesis),会一直进行到我们死去为止。

发现神经干细胞

神经干细胞长久以来都被忽略了,一部分原因是它们跟理论不合,当时认为大脑是一部复杂的机器或是一部计算机,而机器是不会长出新零件的。

科学家发现人的大脑一直到死亡前都会一直不停地长出新的神经细胞。

运动产生新的干细胞,学习延长了它们的寿命

盖吉的研究团队更想知道神经再生是否可以强化心智功能,所以他们想找出促进神经干细胞产生的方法。
他们发现有两个方法可以增加大脑神经元的数量:一是创造新的神经元,二是延长既有神经元的寿命。
盖吉的理论是:在自然环境中,长期地快走会使动物进入一个新的、不同的环境,新环境需要新学习,撞击出他所谓的“预期的细胞增殖”(anticipatory proliferation)火花。
这个理论,即新的环境可以激发神经再生,与梅策尼希的发现相符,为了使大脑保持最佳状态,我们必须学习新的东西,而不是每天重复已经做得很熟练的事情。在这些实验上,我们看到终身学习的必要性。
前面提到还有第二个方法可以增进海马回的神经细胞数量:延长既有神经元的寿命。研究团队发现学习去玩其他的玩具、球和长的管子,并不能产生新的神经元,但是可以使这个区域的新神经元活得长些。高尔德也发现,即使在缺乏丰富刺激的环境中,只要是学习,都可以延长干细胞的寿命。所以运动和学习是互补的:前者产生新的干细胞,后者使它们的寿命延长。

教育创造了“认知储备所”

虽然发现神经干细胞的存在是很重要的事,但它只是年老的大脑返老还童、改善它自己的方法之一。很矛盾的是,有时神经元死亡可以增进大脑的功能,就像青春期时,没有跟其他神经元联结的神经突触和神经元会被修剪掉,这是最戏剧化的用进废退例子。继续为没有用的神经元提供血液、氧和能量是一件浪费的事,把它们修剪掉会使大脑目标集中、效率好。
到老年持续有某些神经再生的现象并不能否认我们的大脑像身体其他的器官一样会慢慢退化。但是即使在功能退化下降的时期,大脑仍然有可塑性的重组能力,这可能是为了适应大脑神经细胞的死亡。加拿大多伦多大学的研究者斯普林格(Mellanie Springer)和格雷迪(Cheryl Grady)发现,当我们年老时,我们会用跟年轻时不同的大脑区域去做同一件事情。他们用脑造影技术发现14~30岁的年轻受试者在做各种认知测验时,颞叶大量活化起来,他们受教育程度越高,颞叶的活化程度越大。
但是65岁以上的受试者,活化的区域就不一样了。脑造影图片显示,他们在做同样认知作业时,活化的主要是他们的额叶,他们受教育程度越高,额叶的活化越厉害,这点跟年轻人的形态不一样。
大脑功能区域的改变是大脑可塑性的另一个证明──处理区域从一个脑叶改变到另一个脑叶是很大的迁移。没有人知道为什么大脑要做这样的搬迁,或是为什么这么多的研究都发现受试者的受教育程度越高,他们心智下降的速度就越慢或概率越小。教育为什么可以保护他们?最流行的理论是说,教育创造出一个“认知储备所”(cognitive reserve),更多的神经回路投身到从事心智活动上,所以当大脑老化时,我们有储备的回路可用。
另外一个巨大的神经重组发生在我们年老时。我们前面已经看到,许多大脑的活动是侧化的(lateralized)。大部分的语言在左边处理,大部分的视觉-空间历程在右脑处理。但是杜克大学的卡巴萨(Roberto Cabeza)及他的团队最新的研究显示,有些侧化现象在我们年纪大时会失去。过去在一边脑前额叶处理的事情,现在是两边前额叶一起处理了。我们不知道为什么会这样,一个观点是当我们年老时,一边的脑半球开始觉得力不从心,呼唤另一边来帮忙,这显示大脑重新组织来应付它自己的弱点。

如何减少心智退化的概率

我们现在知道在动物身上,运动和心智活动可以产生新神经元及维持旧神经元的生命。现在也有很多的实验确认心智活动越活跃的人,他们的大脑功能越强,我们所受到的教育程度越高,越常跟别人来往,社交生活越丰富,每天运动的量越多,受到的心智刺激越丰富,我们越不容易得阿尔茨海默病或老年痴呆(dementia)。
但不是所有的心智活动效果都一样,研究发现只有真正全神贯注的活动才会减少心智退化的概率,例如学一种新的乐器、玩桥牌、打麻将、阅读和跳舞都可以帮助神经元的活化。跳舞需要学新的动作,它既是身体的,也是心智的运动,需要大量的注意力。其他像打保龄球、看顾小孩、打高尔夫球所需要的活动力及专注力比较少,就无法减少得阿尔茨海默病的概率。
这些研究只是建议,但是并没有证明我们可以用大脑练习来预防阿尔茨海默病。这些活动跟阿尔茨海默病发病的概率有关,但是相关并不是因果关系。有可能是那些早期的阿尔茨海默病病人,还没有被确诊他们有阿尔茨海默病,但是他们的日常生活活动开始慢下来,不再活跃。所以我们顶多只能说大脑练习和阿尔茨海默病之间的关系极有可能存在,但还未被证实。
梅策尼希的研究显示与老化有关的记忆丧失常与阿尔茨海默病混淆在一起,但是前者可以用大脑练习来改善记忆。虽然卡伦斯基医生并没有抱怨他一般认知能力的下降,但他的确体验到一些老年人的情况,这是跟年纪有关的记忆丧失。他去做听觉记忆训练的确帮助他改善了其他认知功能,只是他以前没有注意到这些认知功能已经在走下坡路。

人老脑不老

身体的运动很重要,不但因为它能创造新的神经元,而且因为心智的活动要靠大脑,而大脑需要氧。散步、骑脚踏车或心肺运动都能强化跟提供大脑氧气有关的器官,使人们觉得心智敏锐,就如2000年前罗马哲学家塞内加(Lucius Annaeus Seneca,约公元前4~公元65年)所说的一样。最近的研究显示运动可以刺激神经生长因子BDNF的分泌,前面第3章已经提过。这个神经生长因子重新设计了大脑,在大脑可塑性的改变上,扮演了关键性的角色。事实上,不论什么方式,只要能使心脏和血管维持最佳状态都会使大脑受益,我们不需要过度地健身,过和不及都不好,如前面凡布拉格和盖吉所发现的,只要每天以适当的速度散步就能刺激新神经元的生长。
运动刺激你的感觉和运动皮质区,维持大脑的平衡系统。这些功能在我们年老后开始退化,使我们容易摔跤而待在家中不敢出门,大脑最怕的就是人留在相同的环境中不动,这样会使大脑萎缩得更快。单调不动会减少多巴胺的分泌,破坏维持大脑可塑性的注意力系统。一个强调认知的身体活动,如学习新的舞步,可以帮助我们避免平衡问题,增加我们社交的机会,如前所示,社交对维持大脑健康很重要。太极拳需要高度的专注及身体的运动,虽然尚未经过详细的研究,但是应该对大脑健康有好处,尤其它可以刺激大脑的平衡系统。太极同时有坐禅的功效(因为专心无杂念)。现在已知坐禅可以减轻压力,所以它可以保护海马回的神经元,保存记忆。

卡伦斯基医生一直在学习新的东西,这跟老年人的快乐和健康有很大的关系。许多老年人学习新的技术,人生经验丰富,使他们在社交场合适应得比较好,态度从容,谈吐有智慧。这些老年人其实比年轻人更不容易得抑郁症。
挑战心智的活动可以增加海马回神经元存活的概率,所以,老年人可以采用已经被认证为有用的大脑训练,如梅策尼希发展出来的那一套训练。但生命是为了生活,并不是为了做练习,所以最好的方式是去做你一直想要做而没有机会做的事。只有做自己想做的事才会产生强烈的动机,而动机才是关键。法山诺(Mary Fasano)89岁才拿到哈佛大学的学士学位;以色列的第一任总理戴维·本-古里安(David Ben-Gurion)在老年时,自学希腊文以阅读经典的原文。我们可能会想:“干什么呀?我在骗谁呀?我的一只脚已经在坟墓中了。”但是这种想法是会自我实现的预言(self-fulfilling prophecy),只会加速心智的衰退,因为大脑是用进废退的。

第11章 比部分的总和还多 只有半个脑也可以拥有完整人生的女人

人为什么需要两个脑半球

140年前,法国医生布罗卡开启了大脑功能区域特定论的时代。
米歇尔的例子让我们看到我们对人类大脑的最基本功能是多么无知。

脑壳内的空洞

缺少一个脑半球的表现

米歇尔的身体的确显示出她缺少一个脑半球的象征。她的右手腕是弯的,有一点扭曲,但是可以用──虽然一般来说,几乎所有对右边身体的指令都是来自左脑。或许从她的右脑发展出非常细的一股神经纤维连到右手。她的左手是正常的,她惯用左手,当她站起来走路时,我注意她穿着铁鞋来支撑她的右腿。大脑功能区域特定论者会说我们在右视野(right visual field)所看到的每一个东西都是在左脑处理的。但是因为米歇尔没有左半球,她没办法看到来自右边的东西,她的右视野是盲的,她的弟弟常常从她的右边偷她的薯条吃,但是她会抓到他们,因为视觉所缺少的,她的听觉把它补偿起来了。不过这种超级敏感的听力是要付出代价的,在马路上,如果有人按喇叭,她会立刻用双手遮住耳朵,以避免感官负荷过量。她同时也对触觉超级敏感,卡洛把米歇尔衣服的标签剪掉,使她不会感觉到摩擦。这好像她的大脑缺少把不需要的感觉筛掉的过滤器,所以卡洛常常必须替她做筛选来保护她。假如米歇尔有第二个脑半球的话,那就是她的母亲。

不对劲的孩子

仍有希望

米歇尔整个学习的形态现在变得很明显了:发展上显著的迟缓。医生要他父母试着适应这些问题,但是,不知怎地,米歇尔每一次都能使她自己超越那个障碍。卡洛和她先生变得对米歇尔更有信心了。

当右脑承担了左脑的工作

在文章中,格拉夫曼医生反驳了许多关于大脑问题的观点。格拉夫曼认为只要给予帮助,大脑可以终其一生都不断地发展和改变,即使在受了伤以后仍然可以。

虽然她可以重复格拉夫曼医生的解释,即她的右脑现在承担左脑的工作,如说话、阅读和计算,但她有时谈到这个胞囊的方式又好像它是一个实质的东西,是一个有人格和意志力的异物,而不是她脑壳中本来应该有左脑的一个空洞。这个矛盾显现出她思考的两种倾向:她对具体事件的记忆是超强的,她记得所有的细节,但是她的抽象思考有问题。对具体事件的记忆强有些好处,米歇尔的拼字能力超强,而且可以记得字母在纸页上排列的方式,因为就像很多具体事件的思考者一样,她可以把事件记录在记忆中,维持它们的鲜明和生动程度,就像她第一次看到这个事件时一样。但是她觉得去理解一个潜藏着道德观念、主题或没有说明重点的故事很困难,因为这需要抽取出故事的中心意图。
我一再碰到米歇尔将抽象符号具体化的例子。
她选择使用一些词常常不是因为它们的抽象意义,而是因为它们的物理性质或有相似的韵母──这是她喜欢具体事件的证据之一。

对重复行为的喜爱

这些无意义的词通常有开玩笑的性质在内,好像她用好笑好玩的词进入某一情境。但是这通常发生在她觉得她的心智不行了,她不懂别人在说什么的时候。
“我的右半边,”她说,”不能做别人右半边可以做的事。我可以做简单的决定,但是不能做那些需要很多主观思考的决策。”
这是为什么她不但喜欢而且爱上重复的、可能会让其他人抓狂的行为,如输入数据。

抽象思考的困难

在了解抽象概念方面的问题是她右脑太过拥挤最大的代价。
她的记忆也是如此,细节记得很清楚,但抽象的思考就不行了。

星期五是个煎锅

有的时候,这些“白痴天才”(savants)有他们自己的方式来代表经验。俄国的神经心理学家鲁利亚曾经研究过一个记忆很好的人S先生,他可以回忆一长串无意义的数字组合,后来他以表演记忆术为生。S先生的记忆像照片一样,而且可以回溯到婴儿期,他很有趣的地方是,他的感官神经回路是混在一起的,没有完全分化,这种现象叫感官混合症(synesthete)。有高层次的感官混合症的人可以体验到抽象概念,如星期一是什么颜色,星期二是什么颜色,这使他们对某些事情有特别生动、显著的记忆。S先生的某些数字是有颜色的,他也像米歇尔一样,常抓不到问题的重心。

格拉夫曼与神经可塑性

格拉夫曼是美国国家神经疾病及中风研究院认知神经科学组的主任。他有两个研究兴趣:了解额叶的功能,及了解神经可塑性。这两个兴趣合在一起正好可以解释米歇尔特殊的能力和她认知上的缺陷。

脑细胞死亡后的奇迹恢复

过去,像蕾内塔这样的病人是被假设没有希望改进的,因为缺氧会使大脑细胞死亡,大多数的医生认为一旦大脑细胞死亡,大脑就无法恢复了。
即便如此,格拉夫曼的团队还是给蕾内塔密集的训练,即那种复健科医生通常给受伤后第一个星期的病人所做的复健。格拉夫曼曾经做过记忆的研究,知道复健是什么,他在想如果把这两个领域综合起来,效果会如何。所以他建议蕾内塔开始做记忆、阅读和思考的练习。格拉夫曼完全不知道巴赫-利塔的父亲20年前曾经受到同样训练程序的帮助。
她开始动得更多,更愿意跟别人沟通,更能集中注意力、思考,可以记得当天发生的事,最后,她可以回到学校念书,找到工作,重新进入这个世界。虽然她并没有完全康复,但格拉夫曼对她的进步已经够惊奇的了,他说:“这些练习治疗使她的生活质量增进到一种令人震惊、不敢相信的地步。”

受伤士兵的大脑重组研究

他发现除了受伤的部位和伤口的大小,士兵的智商最能预测他将来恢复的情况。大脑有越高的认知能力(备用的智力),越能对严重的伤作出适当反应。格拉夫曼的证据显示智商更高的士兵似乎更能重组他的认知能力来支持受损部位的功能。
我们前面谈过,根据狭义的大脑功能区域特定论,每一个认知功能都在一个先天设定的地方处理。假如这个地方被子弹破坏了,这个功能就永久地丧失了,除非大脑有可塑性,可以适应,并创造出新的结构来取代旧的、已受损的结构。
格拉夫曼想知道可塑性的极限,大脑重组结构要多久,也想知道有没有不同种类的可塑性。因为每个人大脑受伤的位置跟严重程度都不一样,他认为做个案研究效果应该比团体研究来得好。

四种可塑性

格拉夫曼的看法是非教条式的大脑功能区域特定论与大脑的可塑性理论的综合。

大脑分成好几个区域,在发展的时候,每个区域都有它自己主要负责处理的某种心智活动。如果是复杂的心智活动,那么必须有好几个区域互相沟通来协调工作。当我们阅读时,词的意义是储存在大脑的一个区,字母的外表形状又是储存在另外一个区,字音又在另一个区。每个区域都有网络联结,所以当我们遇到一个词时,我们可以看见它、听见它和了解它。每个区域的神经元都必须同时被活化,我们才看得见、听得到,而且立刻了解它是什么意思。
储存所有信息的规则反映出用进废退的原则。我们用这个词的次数越频繁,就越容易提取出来。即使处理文字的区域受损的病人提取受伤前常常用的词比很少用的词来得快。
格拉夫曼认为在负责处理某一个行为的大脑区域(如储存词的区域)中,位于中心的神经元是最投入这个作业的,在区域边缘的神经元是比较不投入或不专注的。所以邻近的大脑区域就相互竞争来抢夺这些位于边界的神经元,每一天的活动决定哪一块区域会赢。对邮局里每天看地址的工作人员来说,他们常常只是看信封上的地址而不去想它们的意义,所以在视觉区边界和意义区边界的神经元就变成负责“看”词的工作。而一个对词的意义感兴趣的哲学家,这些边界神经元就会去负责词的意义。格拉夫曼认为,我们从脑造影所学到关于边界神经元的新知识都显现出它们可以快速地扩展,在几分钟之内数量快速增加,以应付我们临时的需求。

从他的研究中,格拉夫曼找到4种可塑性。
第一种是“地图的扩张”(map expansion),即上面所说,为了满足日常生活需求,边界的神经元实时地作出工作性质的改变,以处理当下的工作。
第二种是“感官的重新分配”(sensory reassignment)。当一种感官被阻挡了(如眼盲),这种情形就会发生。当视觉皮质没有正常的刺激进来时,它可以接受其他感官(如触觉)送进来的新信息。
第三种是“补偿性的欺骗”(compensatory masquerade),这种可塑性是来自大脑可以用不只一种的方法去执行一个作业,例如有人用地标来认路,有人可以用方向感来认路,因为他们有很强的空间方向感。假如他们因脑伤而失去了空间方向感,还可以回头去用地标来达到同样目的。在大家承认大脑有可塑性之前,补偿性的欺骗(如阅读有困难的人用听的、用录音带或有声书来学习知识)曾是帮助学习障碍孩子最主要的方式。
第四种可塑性是“相对应区域的接手”(mirror region take-over)。当一个脑半球有些地方不能正常工作时,另一个脑半球相对应的区域可以把这项工作接过来做,虽然可能做得没有原来的那么好,但是它可以调适,尽量做得跟原来一样。

保罗的左脑接替了右脑

令人惊讶的是,保罗有计算和数字处理上的问题。一般来说,右脑顶叶受伤的人应该会有视觉-空间处理上的问题。大家都以为左边顶叶是储存数学知识和做计算(包括简单算术)的地方,但是保罗的左顶叶并没有受伤。
计算机断层扫描显示保罗在他受伤的右脑有一个胞囊。格拉夫曼在保罗做简单的数学问题时用功能性核磁共振扫描他的大脑。脑造影图片显示他的左脑顶叶几乎没有活化。
他们从这个奇怪的结果得到的结论是:左脑在做算术时活化得很少,是由于现在它在处理视觉-空间的信息,因为受伤的右脑已经不能处理这些了。
保罗出车祸时只有7个月大,他还没有学数学,因此,是在左脑变成处理计算的专家之前。在7个月到他开始学习算术的6岁之间,对他来说,空间比较重要,他需要视觉-空间处理能力,所以视觉-空间活动先在左边顶叶跟右脑相对应的区域抢到位置。因此保罗可以在这个世界中自由地行走,不会走失,但是他也付出了代价,当他要学算术时,左边顶叶中央的地区已经被视觉-空间处理抢过去用了。

脑半球的专长不是先天固定的

格拉夫曼的理论为米歇尔的大脑发展提供了一个解释。米歇尔的左脑组织在她的右脑承担任何功能之前便丧失了,因为可塑性在幼年的时候最高,米歇尔没有死亡可能是因为,她大脑的受损发生得那么早:当大脑还在生长时,她的右脑有时间在子宫中做调整;生后,她又有好妈妈照顾她。
所以有可能她本来处理视觉-空间的右脑现在可以处理语言,因为米歇尔是半盲,又不会爬,在她学会看和走之前,先学会了语言,语言在竞争上赢过了视觉-空间,就像保罗的视觉-空间赢过了计算一样。
心智功能可以迁移到另一边的大脑上,因为在发展的初期,大脑的两边是很相似的。一些婴儿的功能性核磁共振图显示新奇的声音是在两边脑处理的,两岁时,新奇的声音就到左边去处理了,这时左脑开始专门处理语音。格拉夫曼怀疑视觉-空间能力是否像语言一样,一开始时,是两边大脑都处理的,然后左边的处理被抑制住,因为右边处理得比较好。换句话说,每一个脑半球都有它的专长,但是这个专长并不是先天就固定的。我们学习某一项心智能力的年龄强烈地影响处理它的区域。在婴儿期,我们是慢慢地接触外面的世界,当我们学新技能时,比较合适的大脑区域因为还没有承担任何功能,就会被用来处理这个技能。
“这表示,”格拉夫曼说,“假如你去看100万个大脑的同一个地方,你会看到它们多多少少都负责处理同一种功能。”但是他又加了一句:“它们不见得是完全相同的区域,而且它们也不应该是,因为我们每一个人的生活经验都不同。”

抑制是大脑重要的工作

米歇尔的特殊能力和缺陷之间的谜被格拉夫曼的额叶研究解开了。他的研究让我们看到米歇尔为了生存所必须付的代价。前额叶是人类最特殊的地方,因为跟别的动物比起来,人类的前额叶要大多了。
格拉夫曼的理论是:在人类演化的过程中,前额叶皮质发展出撷取信息并长时间保存的能力,使人类可以发展出远见和记忆。左边的额叶专门储存个人事件的记忆,而右边的专长是抽取出主题,或从一系列事件中找出重点或组织成一个故事。
要有远见必须能从一系列还没有完全展开的事件中抽取主题。这对生命来说非常重要:知道老虎什么时候要扑上来,对我们祖先的生存很重要。有远见之人不需要经历整个事件就知道接下来要发生的是什么。
右前额叶受损的人没有远见。他们可以看电影,但是抓不到电影的主题,也看不出剧本故事要怎么走。他们没有办法做计划,因为计划需要把一系列的事件排列起来,使它们朝向想要的结果或目标。右额叶受伤的人也不能完善地执行计划,因为他们不能专注在重点上,很容易分心。他们在社交场合常常举止不恰当,因为抓不住社交互动的重心——社交互动也是一系列事件的组合。他们不太能了解隐喻和明喻,因为这也需要从许多细节中抽取重点或主题。假如一首诗说“婚姻是战场”,你必须知道作者的意思并不是说婚姻中真的有爆炸和尸体,而是指先生和太太的剧烈争吵。
所有米歇尔有困难的地方──抓住重点、了解格言、隐喻、观念和抽象的思考──都是右脑前额叶的功能。格拉夫曼用标准心理学测验证实了她在计划上有困难,在社交场合中分析出谁与谁的关系有困难,了解别人的动机(这是抓住主题,应用到社交生活上的一个层面)有困难,在同理心及预见别人下一步的行为上都有困难。格拉夫曼认为她的缺乏远见增加了她的焦虑感,使她更难以控制她的冲动。从另一方面来说,她有“白痴天才”的能力,可以记住个别事件及它们所发生的日期,这是左前额叶的功能。
格拉夫曼认为米歇尔同样有相对应区域的功能取代现象,就像前面提到的保罗一样,但是发生的地区域是在前额叶皮质。因为我们通常是先学会记录事件的发生,才学会抽取它们的主题,所以事件的记录(这是左前额叶的功能)就抢先占据了她的右前额叶,使得主题的抽取根本没有机会发展。
我在见过米歇尔以后去访问格拉夫曼时,我问他,为什么她对事件的记忆比我们好这么多,为什么不是只有普通的能力?
格拉夫曼认为她的超强事件记忆能力可能是因为她只有一个脑半球。一般来说,两个脑半球会不停地沟通,不但告诉对方自己在做什么,同时还纠正对方的错误,规范对方,使对方不要妄自尊大,大脑用这个方法保持两边的平衡。但是假如一边脑半球受损,不再能抑制它的伙伴时,会怎么样呢?
加利福尼亚大学旧金山校区的米勒(Bruce Miller)医生描述了一个非常戏剧化的例子。米勒医生发现额颞叶心智退化症(frontotemporal lobe dementia)的病人如果是左边受损,他们就会失去了解词义的能力,但是同时会发展出不同寻常的艺术、音乐和押韵的能力(这项能力通常是在右颞叶和右顶叶处理的),他们变得非常会画细节。米勒认为左脑通常是个恶霸,抑制和禁止右脑。当左脑自顾不暇时,右脑未被压抑的能力就表现出来了。
格拉夫曼认为米歇尔超强的事件记忆是因为一旦事件的记录在她的右脑抢下了地盘,又没有左脑去抑制它,她对事件的记忆能力就大大增强了(一般人是一旦主题被抽取出来,细节就不重要,可以忘却了)。
因为大脑同时有千百件事情在进行,我们需要抑制、控制和调整的力量以维持我们心智的正常,不会发疯。这种抑制的功能在大脑中非常重要,没有它,我们的思想和行为会同时向四面八方进行。我们以为大脑病变最可怕的事情是把我们的某个认知能力清除掉,但是同样可怕的是大脑疾病会使我们表现出我们希望不存在的部分(人有一部分的自己是不希望被别人知道的)。抑制是大脑重要的工作,当我们失去抑制的能力时,自己不想要的欲望和本能统统都跑出来了,会使我们羞耻、发窘,破坏我们的人际关系和家庭。
几年前,格拉夫曼从医院拿到父亲的病历,中风使他父亲失去抑制的能力。他发现父亲中风的位置在右额叶皮质,正是他花了1/4世纪研究的区域。

米歇尔的天堂

附录A 文化塑造的大脑 不但大脑塑造文化,文化也塑造大脑

神经可塑性的研究让我们看到每一个实质的活动都会改变大脑及心智,这些活动包括身体上的活动、感官上的活动、学习、思考和想象。文化的想法和活动也不例外,我们的大脑因为我们从事的文化活动而改变,不论是阅读、研究音乐还是学习新的语言,都会改变大脑。我们每一个人都有被文化调节过的大脑,所以当文化演进时,它会持续改变我们的大脑。就像梅策尼希所说的:“我们的大脑在细节上非常不同,在文化发展的每一个阶段……每一个人都要学习复杂的新技能、新能力,这些都需要很大的大脑改变……我们每一个人在一生中都学会了我们祖先所发展出的技能和能力,这些技能和能力随着文化的发展越来越精细,从某种意义上说,这是通过大脑的可塑性重新创造了文化发展的历史。
所以,神经可塑性的观点对文化和大脑的看法其实是一条双向的马路:大脑和基因创造文化,但是文化也塑造了大脑。有时这些改变是很戏剧化的。

海上的吉卜赛人

海上吉卜赛人在海底能够看东西的能力并非完全是基因上的关系。吉士林从那以后开始教瑞典小孩收缩他们的瞳孔在海底看东西,这是另一个大脑和神经系统展现意料之外的训练效果的例子,它竟然可以改变过去认为是固定、不可改变的神经回路。

文化活动改变大脑结构

虽然研究者还没有扫描海上吉卜赛人的大脑,但现在已有别的研究显示文化活动可以改变大脑结构。音乐就对大脑有很多负荷。脑造影图显示音乐家的大脑有好几个地方(如运动皮质区和小脑)与非音乐家有显著的不同。在7岁以前学习乐器的音乐家,他们连接两个脑半球的胼胝体也比较大。

瓦沙力的说法看来令人不敢相信,但是研究显示当请受试者戴颠倒的棱镜片,把世界整个翻转过来时,在很短的时间之内,受试者适应了,他们的大脑改变了,将视觉中心翻了过来,所以他们看外在世界不是正的了,甚至还可以阅读倒着拿的书。当他们把棱镜拿掉以后,他们看世界又是颠倒的,要重新适应才行,就像米开朗基罗一样。

并不是只有高层次的文化活动才会改变大脑的回路。伦敦出租车司机开车的年资越久,他们掌管空间地图的海马回后端就越大。即使休闲的活动也会改变大脑结构,冥想者和冥想教师的脑岛(insula)比较厚,脑岛跟集中注意力的行为有关。

海上吉卜赛人跟出租车司机、冥想者和音乐家都不同,因为他们的文化是打猎-采集的文化,他们一生都在水面上度过,都拥有海底视觉的能力。

在所有文化中成员常做同样的行为,这叫作“文化的签名活动”(signature activities of a culture)。对海上吉卜赛人来说,这个活动是在海底看东西;对生活在信息时代的我们来说,阅读、写作、使用计算机和电子媒体是我们的签名活动。签名活动跟人类共有的活动(如看、听、走路)不同,共有的活动的特点是只要一点提示、一点鼓励就会发展出来,而且是全人类都有的,即使是那些少数在文化之外长大的人也有。签名活动则需要训练和文化经验,它使我们发展出一个新的、有特殊联结的回路。人并没有进化出在水底看得见东西的能力,我们祖先从水里爬上陆地时,把我们水生动物的眼睛,跟我们的鳞片及鳍都抛下了,我们进化出在陆地上看得清楚的能力。海底视觉并不是进化的礼物,大脑的可塑性才是礼物,这使我们可以适应各种不同的环境而生存下去。

我们的大脑还停留在更新世吗

对于我们大脑可以作出各种不同的文化活动有一个很流行的解释,它是一群进化心理学家所提出的,他们认为人类大脑都有共同的基本模块(大脑中的区域)或硬件,这些模块发展成擅长执行不同特定文化作业,有的负责语言,有的负责求偶,有的负责分类等。这些模块在更新世(Pleistocene)时发展出来,大约是180万年前到1万年前,当人类以打猎-采集方式生活时,模块通过本质上没有改变的基因被传了下来。因为我们都共享这些模块,所以人性和心理的基本层面是全人类都具备的。然后这些心理学家又补充说,成年人的大脑在结构上自更新世以来就没有再改变过。这个补充说得太过头了,因为它没有把大脑的可塑性及一些基因的遗传性考虑进去。
打猎-采集的大脑跟我们现在的大脑一样有弹性,它绝对不是“陷在”更新世的时代动弹不得,而是能够随着生活情况的改变而重新组织它的文化结构和功能。事实上,就是因为它有改变调整自己的能力,我们才能从更新世中脱身,继续往前进化。这个历程被考古学家史蒂文·米森(Steven Mithen)叫作“认知的流动性”(cognitive fluidity)。我认为这个历程的机制就在于大脑的可塑性,我们大脑的所有模块在某个层次上都有可塑性,在一个人一生的经验中,可以被组合或分化来执行许多功能,就像帕斯科-里昂的实验,他把老师的眼睛蒙起来不到一个星期,就发现这些老师的视觉皮质可以处理声音和触觉了。要适应现代世界,模块一定要能改变,因为我们靠打猎-采集维生的祖先从来不曾接触过像我们现在生活的情境。有一个功能性核磁共振的实验显示,我们现在用来辨识汽车和卡车的模块跟我们用来辨识脸孔的是同一个模块。显然打猎-采集的大脑并不是进化来辨识汽车和卡车的,脸部辨识模块在处理形状上是最有竞争力的:车灯很像人的眼睛,车的引擎盖很像人的鼻子,水箱透气格栅很像嘴巴,所以只要一点训练和结构的改变,有可塑性的大脑就可以用辨识脸的系统来辨识车子形状和种类了。
孩子用来阅读、写字和计算的大脑模块早在文字发明之前就已经进化出来了,因为人类文字的发明才几千年而已。文字的传播那么快,大脑不可能进化出以基因为基础的模块来处理阅读。毕竟在一个世代之内便可以教会本来是文盲的打猎-采集部落识字,而在这样短的时间内是不可能在全部落发展出阅读模块基因的。今天的孩子在学习阅读时,是重新经历一次文明的发展史。3万年前,人类学习在洞穴的壁上画图,画图需要视觉功能(处理影像)和运动功能(指挥手的运动)联结的形成和强化,到了公元前3000年左右,人类发明了象形文字(hieroglyphic),用一些简单、标准化的图形来代表外界的物体,这不是很大的改变,因为洞穴上的画也代表外界的物体。下一步,这些象形文字被转换成字母,拼音的字母首度被发明出来代表声音而不是视觉影像。这个改变需要处理字母影像的神经元、处理声音和意义的神经元以及移动眼睛的运动神经元全部联结起来共同完成一个功能。阅读的经验越多,这些回路的联结被强化得越多,阅读速度便越快。
梅策尼希和塔拉的实验就让我们知道可以在大脑中看到阅读的回路。这些带有特色的文化签名活动使得大脑的回路也带有特色,而这回路并不存在于我们祖先的大脑中。梅策尼希说:“我们的大脑跟之前所有人类的都不同……因为我们的大脑发生了大幅度的改变,无论是生理上还是功能上,每一次我们学会一个新的技术或发展出一个新的技能都会改变它。大幅度的改变则与我们现代文化的专业化有关。”虽然因为大脑有可塑性,不是每一个人都用同样的大脑区域来阅读,但阅读还是有典型的神经回路在处理它,这是文化活动导致大脑结构改变的生理证据。

为什么人类变成了卓越的文化传承人

我们很自然会想知道:为什么是人类,而不是其他的动物,发展出了文化?其他动物的大脑也有可塑性,黑猩猩也有基本的文化形式,它们可以制造工具,也可以教下一代去使用工具,它们会用符号做基本的运算。但是它们所能做的非常有限。神经学家沙波斯基(Robert Sapolsky)指出这个答案其实在人与黑猩猩之间非常小的一点点基因上的差异。我们和黑猩猩共享98%的基因。人类基因体的解码使得科学家可以知道究竟是哪些基因造成人和黑猩猩的差别,结果发现有一个基因是决定我们应该有多少神经元的基因。我们的神经元基本上和黑猩猩一模一样,甚至和海蜗牛也一样。在胚胎时,所有的神经元都来自一个细胞,它分裂成二,再成四,再成八,等等。有一个调节的基因会决定什么时候这个分裂应该停止,人的这个基因与黑猩猩的不同。这个分裂的程序在人类身上一直进行,直到我们有1000亿个神经元后才停止。黑猩猩身上的这个程序停止较早,所以它们的大脑只有我们的1/3大。黑猩猩的大脑也有可塑性,但是我们跟它们之间神经元数量上的差异造成了神经联结成等比级数的差异,因为每一个神经元可以有几千个神经元的联结。
诺贝尔生理学或医学奖得主埃德尔曼指出:光是人类皮质就有300亿个那么多的神经元,可以产生1000兆的突触联结。埃德尔曼写道:“假如我们考虑所有可能的神经联结,看到的会超越天文数字:10后面至少有100万个零(目前宇宙已知有10后面79个零那么多的粒子)。这个数字解释了为什么人类的大脑可以被称为宇宙间最复杂的已知物体,这也是为什么它可以不停地、大量地做微结构的改变,能够做这么多不同的功能和行为,包括不同的文化性行为。

改变大脑结构的非达尔文方式

在大脑的可塑性发现之前,科学家都认为改变大脑唯一的方式是经由物种的进化,而物种进化是需要千百万年的。现代达尔文进化的理论认为新的生物大脑结构上的改变来自基因的突变,假如某个突变有生存上的价值,就很可能传到下一代去。
但是可塑性创造了另一个新的方式:在基因突变之外,引进了一个用非达尔文主义的方式改变个体大脑结构的新方法。当父母亲阅读时,他们大脑的微层次结构就改变了。父母可以教孩子阅读,阅读也改变了孩子大脑的结构。
大脑的改变可以有两种方法:模块之间神经回路的精细改变以及原始打猎-采集大脑模块的改变。因为在有可塑性的大脑中,一个区域或大脑功能的改变会流动(flow)到整个大脑,改变跟它联结的所有模块。
梅策尼希的实验显示听觉皮质的改变,即增加神经元发射的速度,引起跟它有联结的额叶改变。他说:“你不可能只改变主要听觉皮质区而不改变额叶皮质区。这是完全不可能的事。”大脑并没有一套只能用在某一部分的可塑性规则,又有另一套只能用在另一部分的可塑性规则(假如是这样,大脑的不同部位就不能互动了)。当两个模块因为文化活动而以新的方式联结在一起时(如阅读将不曾连在一起的视觉和听觉模块连起来),这两个功能的模块都因为这个联结而改变,创造出一个新的整体,其功能大于个别功能的总和。结合大脑可塑性和功能区域特定论的观点,是把大脑当作一个复杂的系统,就像埃德尔曼所说的:小的大脑部件形成一个成分混杂的大部件,这些小部件或多或少都有相当的独立自主性。但是当这些部件互相联结,变成更大的模块群时,它们的功能会相互组合在一起,得出一个跟组合的层次有关的新功能。
同样地,当一个模块失败时,也会牵连到跟它联结的模块。当我们失去一种感官(如听力)时,其他的感官会变得更活跃、更正确,以补偿这个模块的损失。它们增加的不只是处理的量,同时也改变了质,使现存的模块变得比较像失去的那个。专门研究可塑性的内维尔(Helen Neville)和劳森(Donald Lawson)发现聋哑人周边视觉能力比较强,用来补偿他们听不见远处车子接近的声音,他们的研究是测量神经元的发射率来决定大脑哪些地方活化了。听力正常的人用大脑顶叶来处理周边的信息,而聋哑人用他们的视觉皮质来处理周边的信息。大脑模块的改变(这里是减少输出)导致另一个模块结构和功能的改变。所以聋哑人的眼睛就变得像耳朵一样,更能注意到周边发生的事情。

可塑性与升华:如何使我们动物的本性文明化

一起工作的模块会相互影响的原则,或许可以解释我们为何可以将猎食和支配的残忍本能(这是本能模块在负责的)与认知-大脑皮质的倾向(这是智能模块所负责的)综合起来,使我们在运动或竞争性的游戏中,如国际象棋或艺术的竞赛中,表现出既有本能,又有智慧,集二者于一身的行为。
像这样的活动叫作升华(sublimation)。这是一个很神秘的历程,残忍的动物本能可以被文明化。升华是怎么发生的,没有人知道。父母教养孩子就是使孩子文明化,教他们怎么把动物的本性通过规范的方式转换成别人可以接受的表达方式,例如身体接触的运动、下棋或电脑游戏、戏剧、文学和艺术。在攻击性的运动中,如足球、冰上曲棍球、拳击和橄榄球,球迷加油的方式通常是残忍野蛮的喊叫(“杀他!扁他!把他生吞活剥!”),但是文明的规则修正了这种本能的表达方式,所以球迷支持的队伍赢了的话,他们就会满足地离去。
100多年以来,受到达尔文进化论的影响,很多人都认为我们体内有野蛮残忍的动物本性,但是他们不能解释为什么这些本能会升华。19世纪的神经学家如杰克逊(John Hughlings Jackson)及弗洛伊德,根据达尔文的进化论,把大脑分成“低等”部分(这是我们跟动物一样有的大脑部分,专门处理残忍动物本性的地方)以及“高等”部分(这部分是人类所独有的,可以抑制我们残忍野蛮本性的表达)。的确,弗洛伊德文明是建立在被压抑的性和攻击本能上的。他也认为我们在压抑这些本能上会太过头,导致神经官能症(neurosis)的病态行为出现。理想的解决方式就是找出让这些本能可以为大家接受的表现方式,最好还能被其他人类所奖励。这是有可能的。因为这些本能本身也有可塑性,可以改变它们的目标。弗洛伊德把这个历程叫“升华”,但是他自己也承认,他从来没有解释升华是怎么发生的,本能是怎么转换成比较理智的文明动作的。
可塑性的大脑解决了升华发生之谜。进化来从事打猎-采集生存方式的行为,如追踪猎物,可以被升华为竞赛性的运动,因为我们的大脑演化来把不同的神经元和模块以新奇的方式联结在一起。没有什么理由大脑本能部分的神经元不能跟认知皮质的神经元联结在一起,再连到我们的快乐中心,从而形成新的整体。这个新整体比组成它的部件总和还多,也跟组成它的部件不同。梅策尼希和帕斯科-里昂都认为大脑可塑性的一个基本原则是当两个区域开始相互组合在一起时,它们彼此影响而形成一个新的整体。当一个本能(如追踪猎物)跟一个文明的动作(如把对方的国王逼到国际象棋棋盘的角落)连在一起时,在大脑中本能的神经回路也会跟文明智慧的神经回路连在一起,下棋仍然有打猎时那种兴奋的情绪,但是它不再是嗜血的追踪。低等的本能大脑跟高等的皮质大脑的二分法开始消失。当低等和高等互相转换沟通而形成一个新的整体时,我们把它称为“升华”。
文明是一系列的技术进步,在进步过程中,打猎-采集的大脑教导它自己、重组它自己。文明是高等和低等大脑功能组合的一个悲哀的证明就是:当文明崩溃时,会产生内战,残忍的动物本性就会跑出来,奸淫掳掠、杀人放火变成普遍的行为。因为可塑性的大脑永远都允许结合在一起的功能再分开,所以退回到野蛮永远都有可能,因此文明必须代代相传,持续不断。

夹在两个文化中间的大脑

被文化所影响的大脑当然也受到可塑性矛盾的规范(见第9章),我们可能更有弹性,也可能更为僵化,这是现在多元文化的世界所面临的一个主要问题。
迁移(移民)对有可塑性的大脑来说是件痛苦的事。学习一种文化是一个有益的经验,学新的东西,可以使新的神经元联结,并使神经元成长。但是可塑性也可能有削减的效果,它可以把神经剪掉,例如青春期时,大脑修剪掉没有跟其他神经联结过的神经元,也将没有再用到的神经回路修剪掉。每一次有可塑性的大脑学习新的文化,而且一直用它,这时都要付出代价:大脑会失去一些既有的神经结构,因为可塑性是很有竞争性的。
西雅图华盛顿大学(University of Washington)的库尔(Patricia Kuhl)教授做了一个脑波的实验,显示婴儿可以听出人类几千种语言中任何语音的差异。但是一旦听觉皮质发展的关键期关上门后,在单一文化中长大的婴儿就失去了辨识这些语音的能力,没有再用到的神经元就被修剪掉了。最后,这个文化所使用的语言决定了大脑地图。现在这个大脑会过滤掉几千种的声音,把它认为不相干的都去除以节省大脑处理的能源。日本6个月大的婴儿可以分辨英文中的r跟l的差异,表现得跟美国婴儿一样好,到1岁时,日本婴儿就不会了。假如这个婴儿长大后,移民到美国,他对分辨英文的r和l音一样有困难。
移民对成年的脑而言,是一个无止境的辛苦工作,需要大量的神经元重新组合,也需要大量的皮质资源。它比学习一种新事物困难得多,因为新的文化在与关键期就发展好的母文化进行神经回路上的竞争。要成功融合到新文化中至少要经过一代,当然也有例外。只有还在关键期内就接触到新文化的孩子才会觉得移民不那么混乱和受创伤。对大多数人来说,文化的冲击就是大脑的冲击。
文化的差异性很难克服,因为当我们习得我们的母文化时,它被联结到我们大脑中,变成“第二本能”,就像我们天生而来的许多本能一样自然。文化所带来的品位差异(在食物上、在家庭形态上、在感情上、在音乐上)常被认为是“自然”的事,虽然它们其实是学习而来的。我们的非语言沟通方式对我们来说是很自然的,因为它们深深设定在我们的大脑中,例如我们应该跟别人站得多近,说话时该以怎样的韵律和音量,别人谈话时,我们要等多久才能去打断它,这些都跟我们从小的学习有关。当我们改变文化时,会惊讶地发现这些习俗根本就不是天生的,即使我们做最小的改变,如搬到一栋新房子里去,就会发现这么基本的空间感觉竟然都要花时间去学习。我们过去认为理所当然的、天生就有的空间移动方式现在都得慢慢改变,因为我们要等大脑重组它自己。

感官和知觉的可塑性

“知觉学习”是大脑对如何更敏锐地知觉事物的学习,如海上吉卜赛人的例子,在这个过程中会发展出新的地图和新的结构。知觉学习也有以可塑性为基础的大脑结构改变,我们在前面看到梅策尼希的Fast ForWord可以帮助有听觉分辨困难的孩子,其实就是帮助他们发展出更精致的大脑地图,使他们可以清楚地听到正常说话速度的语言。
过去我们都假设人类是通过每个人都有的知觉器官在吸收文化,但是知觉学习让我们看到这个假设并不完全正确。其实,文化决定了我们能知觉到和不能知觉到什么。
最早想到大脑可塑性可以改变我们对文化看法的人包括加拿大的认知心理学家梅林·唐纳德(Merlin Donald)。他在2000年提出文化会改变我们功能性的认知结构,他的意思是说,就像学习阅读和写字,心智功能要重新组合。我们现在知道心智功能要改变,生理结构也必须改变才可以。唐纳德认为复杂的文化活动,如文学和语言,改变了大脑的功能,但是我们最基本的大脑功能(如视觉和记忆)是没有改变的。“没有人认为文化会改变视觉的基本机制或基本的记忆容量,但是,文学的功能性结构不能改变就显然是不对的,语言的功能性结构不能改变可能也是不对的。”他说。
而几年以后,我们可以看到就算是视觉处理和记忆容量这些基本的大脑功能,在某种程度上也是有神经可塑性的。文化可以改变基础的大脑活动(如视知觉)是一个非常前卫的看法。尽管几乎所有社会科学家,如人类学家、社会学家、心理学家,都认为不同文化对世界的解释不同,但是大部分的科学家和外行人几千年来的假设,就像密歇根大学(University of Michigan)的社会心理学家理查德·尼斯贝特(Richard Nisbett)说的,“一个文化中的人和另一个文化中的人信仰不同,这些不同不可能来自他们有不同的认知历程,而一定是来自他们接触到不同层面的世界或接受了不同的教导。”20世纪中叶最著名的欧洲心理学家皮亚杰(Jean Piaget)以欧洲儿童为研究对象,发现每个人的知觉和推理在发展上的进度是一样的,而且这个历程是有普遍性的。没错,学者、旅行者及人类学家很早就观察到东方人(受到中国文化的影响)和西方人(受到希腊文化的影响),看东西的方式是不同的,但是科学家假设这个不同是来自对同样东西的解释不同,而不是在知觉器官和结构的微层次上有所不同。
这些知觉的层面不是由我们的意识系统所控制的,它取决于受过训练的神经回路和大脑地图。
这些和其他类似的实验证实了东方人对整体的知觉性高,看东西时是看它和背景的关系或它和其他事情的关系,而西方人看事情是单独看。东方人看东西是从广角镜头看出去,而西方人是用窄但聚焦清楚的镜头来看。从我们对可塑性的了解可以知道如果用不同的方式来看事情,每天重复几百次的大量练习一定会改变跟它有关的神经网络。如果用高分辨率的扫描仪器在东西方人感觉和知觉东西时去扫描他们的大脑就可以解开这个问题了。
尼斯贝特团队后来的实验确认当人们改变文化时,他们是学习用新的方式去知觉。
文化可以影响知觉学习的发展,因为知觉不是一件被动的事,不是如一般人假设的那样从下而上(bottom up)的历程,不是当刺激从外面世界接触我们的感官细胞时,感受体把这信号传到较高的知觉中心而已。事实上,大脑的知觉是主动的,永远在调整它自己。触觉需要行动,我们会用手指去滑过物体的表面以决定它的材质和形状,视觉也是,一双静止不动的眼睛是不可能看到复杂的东西的。我们的感觉皮质和运动皮质都在知觉上扮演着重要的角色。神经科学家法尔(Manfred Fahle)和托马索·波吉奥(Tomaso Poggio)已经用实验证明高层次的知觉会影响低层次大脑感官部分的神经可塑性。
不同文化在知觉方式上的差异并不能证明一个知觉的行为会跟下一个行为一样好,或是说在知觉上每件事都是差不多的。显然在某些情境,我们需要比较窄的视角,有些情境则需要广角镜头、比较整体的看法。

神经的可塑性与社会僵化

耶鲁大学(Yale University)的精神科医生及研究者魏克斯勒(Bruce Wexler)在他的《大脑与文化》(Brain and Culture)一书中认为当我们年纪大时神经的可塑性会相对减少这个事实,可以用来解释很多社会现象。在童年时,大脑随时因外面世界塑造它自己,发展出神经心理的结构,这些结构中包括我们对世界的看法。这些结构形成我们知觉学习和信仰乃至复杂理念的神经基础。就像所有的可塑性现象,这些结构常在很早就被强化,假如一直重复的话,它就可以自我维持。
当我们年纪大了,可塑性下降时,要我们改变自己去适应外面的世界就越来越难了,即使我们愿意做,也常心有余而力不足。我们喜欢熟悉的刺激,我们去找有相同想法的人做朋友,研究显示我们倾向于忘记、忽略、不相信跟我们信念不合的证据,因为用不熟悉的方法去知觉或思考这个世界是很困难、很费精力的事。所以老年人就会保存他内在已有的结构,当内在的认知神经结构跟外在世界有不相符的地方时,他会想办法去改变世界。他开始去经营他的环境,去控制它,使它变得熟悉。但是这个过程常常使整个文化团体想把他们对世界其他文化的看法强加于别人头上,而因此变得暴力,尤其是在现代世界地球村的情况下,不同文化的人变成了邻居,加剧了这个问题。魏克斯勒的看法是:我们所见到的跨文化冲突其实是大脑可塑性下降的后果。
我们还可以加上一句,极权主义的政府有个直觉,即过了某个年龄,人就非常难改变了,这就是为什么极权主义政府要很早就开始用教条为小孩子洗脑。
魏克斯勒是说在我们年纪大时,可塑性会有相对的退减。但某些宗教团体用洗脑的方式让我们看到有时个人的自我概念在成人后仍然可以被改变,即使这个人并不愿意改变,他也没有办法,因为洗脑遵循了神经可塑性的规则。人们可以破坏也可以发展(或至少是外加)认知神经结构,假如能控制他们100%的日常生活行为的话,就可以用奖励、严厉惩罚及大量练习的方法来达到这个制约的目的,例如强迫他们每天大声重复或在心中复诵各种教条。有的时候,这个过程可以使他们“去学习”以前的心智结构,如弗里曼所见的。假如成人的大脑没有可塑性,这些不愉快的结果就不可能出现。

媒体如何重新组织大脑

我们讨论了为什么大脑的可塑性没有早一点被发现的几个原因,例如缺少观察的窗口、大脑功能区域特定论简化版的出现,但是还有一个原因我们没有看到,这个原因跟文化影响的大脑关系很大,就如同唐纳德所写的,几乎所有的神经科学家都把大脑看成一个孤立的器官,好像一个放在盒子里的东西。他们相信“心智存在于大脑,也完全在大脑中发展,它基本的结构是来自生物的规则(基因)”。行为主义者和很多生物学家都很支持这个看法。唯一反对这个看法的是发展心理学家,因为他们大致知道外在的影响可以伤害大脑的发展。
看电视是一个我们文化的签名活动,它与大脑问题有关。希利(Jane Healy)在她的书《遭受危险的心智》(Endangered Mind)中指出这些改变是孩子大脑可塑性改变的后果。当这些孩子进入大学后,教授抱怨必须把课程改得更简单才行。因为现在学生越来越喜欢视频剪辑(sound bites),而害怕任何长度的阅读。同时,这些问题被“分数膨胀”(grade inflation)所遮掩,又因学校推行教室计算机化而更加速恶化,这个计划使学校的注意力放到如何增加计算机的速度的容量,而忽略了增加学生注意力的广度和记忆的容量。哈佛精神科医生哈洛威尔(Edward Hallowell)是注意力缺失症(attention deficit disorder,ADD)的专家,他把这个毛病链接到电子媒体上,认为现代人口中的注意力缺失症的增加不是先天基因上的问题而是电子媒体的问题。罗伯森(Ian Robertson)和欧康奈(Redmond O’Connell)用大脑练习来治疗注意力缺失的孩子,效果似乎不错,我们有理由对治疗这个症状抱有希望。
大部分人认为媒体所制造的危险是来自媒体的内容。但是在20世纪50年代首先作媒体研究的马歇尔·麦克卢汉(Marshall McLuhan)曾经早在互联网被发明出来之前20年,就预测媒体会改变我们的大脑,不管它的内容是什么。他最有名的一句话是“媒体就是信息”(The medium is the message)。麦克卢汉认为每一个媒体都用它特殊的方式重新组织我们的大脑和心智,而重新组织的后果远比内容和信息的效果更严重和更具杀伤力。
卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的迈克尔(Erica Michael)和佳斯特(Marcel Just)做了一个大脑扫描的实验来看媒体是不是信息。他们知道大脑处理听跟读是在不同的区域,听和读有不同的理解中心。佳斯特说:“大脑从读和听所建构的信息有所不同,其中的含义是媒体是信息的一部分。听一本有声书跟阅读那本书所留下的记忆是不同的,在收音机上听到新闻跟在报纸上读到同样一则新闻,虽然是同样的话,但处理的过程不同。”这个发现反驳了对理解的一般理论。一般理论认为大脑中有单一的理解中心来理解话语,不论信息是怎么进入大脑的(经由什么感官或什么媒介都没有关系),都会在同一地方,接受同样的处理。迈克尔和佳斯特的实验显示不同媒介会创造不同的感觉和意义的经验──我们可以再加上一句,在大脑中发展出不同的回路。
媒介的变化会导致我们个别感官平衡上的改变。增加某一些,就得牺牲另一些,麦克卢汉认为史前时代的人生活在一个听觉、视觉、触觉、嗅觉和味觉都自然平衡的情境里,文字的发明使史前时代的人从声音的世界转移到视觉的世界,因为他们从说话转移到阅读;打字和印刷加快了这个过程。现在电子媒体又把声音带回来了,从某些方面来说,重新恢复了原始的平衡。每一个新的媒介都会创造出一个独特的觉知形式,在这个形式里,有些感觉升级了,有些被降级了。麦克卢汉说:“我们感官的比例改变了。”我们从帕斯科-里昂对受试者眼睛的研究知道感官的重组发生有多快了。
要说一个文化的媒介(如电视、收音机或互联网)改变了感官的平衡,并不表示它就是有害的。电视和其他电子媒介,如音乐录像带和电脑游戏,带来的坏处来自它们对注意力的影响。对游戏上瘾的人有其他上瘾行为的所有症状:一停下来就渴望再打,忽略所有其他的活动,在电脑前就进入极乐境界,会否认或低估他们打游戏的时间。
电视、音乐录像带和视频游戏都是用电视技术展开一个比真实生活更快速的虚拟世界,而且现在的游戏越来越快,这使得人们发展出对高速的胃口。电视媒体的呈现形式如剪接、放大、移动拍摄、缩小俯视和突然出现的噪声改变了大脑,因为它活化了巴甫洛夫所谓的“定位反应”(orienting response)。当我们感觉到身旁的世界突然改变,尤其是突然的动作,我们会本能地停止原来在做的事,将注意力转到会动的东西上面。定位反应会进化出来最主要的原因是我们的祖先既是猎食者,也是猎物,必须对可能是危险的环境作出立即的反应,也需要对提供食物或性的机会作出立即的反应。这个反应是生理上的,会有4~6秒的心跳速率降低的情形。电视会引发这种反应,而且比我们在日常生活中所体验到的快很多,这是为什么我们的眼睛会一直盯着电视屏幕看,移不开,即使在跟别人说话也是一样。这也是为什么人们看电视的时间会比原先计划的时间长。因为音乐录像带、连续镜头及电视的广告每一秒都引发定位反应,因此看它们会使我们持续不断地在定位反应之中,没有机会休息。难怪人们觉得看完电视后更累了。然而,我们已经习得了对它的胃口,觉得比较慢的改变很无聊,我们付出的代价是觉得阅读、深度的谈话和聆听演讲都变得更困难了。
麦克卢汉的洞见是他看到了传播媒体既扩大又向内破坏我们的大脑地图。他的第一个媒体法则是所有媒体都是人各个层面的延伸:当我们用纸和笔去记录我们的思想时,写作延伸了我们的记忆;车子延伸了我们的脚;衣服延伸了我们的皮肤;电子媒体延伸了我们的神经系统(电报、收音机、电话延伸了我们的耳朵;电视台的摄影镜头延伸了我们的眼睛;电脑延伸了我们中央神经系统的处理能力)。他认为这些延伸我们神经系统的过程同时也改变了它。
媒体向内进入我们、影响我们的大脑这件事是比较不明显的,但是我们已经看到很多例子了,当梅策尼希和他的同事设计耳蜗移植时,他是把声音译成电流的脉冲,通过这个媒介,病人的大脑重新组织它自己,使它可以听得见这些神经脉冲。
Fast ForWord也是一个媒介,就像收音机或双向互动的计算机游戏一样,它转换语言、声音、影像并在这过程中快速地重组大脑。当巴赫-利塔把摄影机接到盲人身上时,盲人可以看到形状、面孔和方向角度,他显示神经系统可以变成一个更大的电子系统。所有的电子仪器都重新组织了大脑。在电脑上打字的人常不知道该怎么用手写字或口述,因为他们的大脑不是设定来将思想转换成快速手写文字,或转换成快速的口语。当电脑崩溃了,人们也会有些许精神崩溃(nervous-breakdown),他们说:“我觉得我要发疯了”(I fell like I have lost my mind)。那是有几分真实性在内的。当我们用电子媒介时,我们的神经系统向外延伸,而媒介向内延伸。
电子媒体在改变神经系统上非常有效率,因为两者都以相同的方式工作,而且基本上是兼容的,所以很容易联结。两者都包含实时的转换,将电子信号转译形成联结。因为我们的神经系统有可塑性,可以改变,它可以利用这个兼容性与电子媒体结合在一起,变成一个单一的、更大的系统。的确,这个系统的本性就是要产生联结,不论它是生物的还是人造的系统。我们的神经系统是一个内在的媒介,从身体的一个部位传递信息到另一个部位去,它进化来为我们这样的多细胞生物做电子媒介为人类所做的事,即将不同的部位连在一起。麦克卢汉用玩笑的方式来表达这个神经系统的电子延伸。他说:“现在人类开始把他的大脑放在脑壳外面,把他的神经放在皮肤外面。今天,在100年的电子科技之后,我们把中央神经系统延伸到整个地球,就我们星球来说,已废弃了时间和空间的概念。”空间和时间被废弃是因为电子媒介可以立即联结到很远的地方,产生我们所谓的“地球村”。这种延伸能够发生是因为我们有可塑性的大脑可以把它自己和电子系统整合起来成为一个系统。

附录B 可塑性和理念的进步

大脑有可塑性的想法在以前就曾出现过,只不过像闪电一样,马上又消失了。虽然它到现在才被主流科学接受是一个事实,但其早期的出现的确留下过痕迹,使后人比较容易接受这个观念,即使每一个神经可塑性专家都从他的同事那里遭受到巨大的反对力量。

尽善尽美性:利弊参半

从尽善尽美性到进步的理念

注释和参考文献

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