1961年，美國科學(xué)家加扎尼加作為一名研究生率先開展了對裂腦人（也就是聯(lián)系人腦兩半球的神經(jīng)纖維束斷開了的病人）的研究，并持續(xù)進(jìn)行了半個多世紀(jì)。這一研究深刻改變了人們對腦兩半球功能偏側(cè)化和如何交流的認(rèn)識。對破解腦如何產(chǎn)生心智之謎的不懈追求，使他參與創(chuàng)立了當(dāng)代最活躍的前沿科學(xué)之一 — —認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，并被公認(rèn)為“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)”之父。
美國科學(xué)家加扎尼加
和裂腦結(jié)緣
加扎尼加走上裂腦研究之路可以說純出偶然。1960年暑假，加扎尼加來到了斯佩里實驗室。機(jī)緣湊巧，當(dāng)時正值該實驗室開始對裂腦動物進(jìn)行研究。所謂裂腦，就是通過手術(shù)切斷聯(lián)系大腦兩半球的神經(jīng)纖維束——胼胝體。他們想知道當(dāng)把貓腦或猴腦的左右兩半球分開以后，訓(xùn)練一側(cè)半球?qū)W會某種行為，另一側(cè)半球不做任何訓(xùn)練是否也能自然學(xué)會這種行為？結(jié)果是否定的。加扎尼加立即被這一研究吸引住了，并全心投入了此項研究。他想出了一種通過向兔一側(cè)頸動脈注射麻醉劑使一側(cè)半球陷入睡眠，而同時保持另一側(cè)半球清醒的方法來研究這個問題，這給斯佩里留下了很好的印象。因此，第二年春天加扎尼加就被加州理工學(xué)院生物系錄取，成為一名研究生。
加扎尼加被下列問題所吸引：如果把人的胼胝體也斷開的話，那會怎樣？不過，當(dāng)時人們普遍認(rèn)為人和動物不一樣，不會產(chǎn)生類似動物的裂腦癥狀。其根據(jù)是：20世紀(jì)40年代初，羅徹斯特大學(xué)在藥石無效的情況下，切斷了病人的胼胝體以阻斷癲癇發(fā)作從一個半球擴(kuò)展到另一個半球，手術(shù)大大減少了癲癇發(fā)作，同時在術(shù)后也沒有發(fā)現(xiàn)有什么副作用。然而，斯佩里實驗室發(fā)現(xiàn)裂腦猴的左手不知道它的右手正在干什么，那么裂腦病人會不會也有這種現(xiàn)象呢？加扎尼加決定對羅徹斯特的病人重做檢查。但當(dāng)他做好一切準(zhǔn)備后，醫(yī)生卻反悔了。他不得不把對裂腦病人的實驗推遲到大學(xué)畢業(yè)以后。
斯佩里知道加扎尼加對裂腦人感興趣，就指派加扎尼加去觀察裂腦病人是否有裂腦效應(yīng)。這次的病人是當(dāng)?shù)匾晃幻蠾. J.的病人。加扎尼加的任務(wù)是觀察W. J.在胼胝體斷開之后在行為上有沒有什么變化。
首戰(zhàn)告捷
為了找出裂腦人的左右兩半球在功能上有沒有什么不同，傳統(tǒng)的檢查方法已經(jīng)不管用了，必須另辟蹊徑。加扎尼加設(shè)計了下面這樣的實驗：讓病人注視屏幕正中的一個光點，然后在光點的一側(cè)顯示某個圖片100毫秒，并要病人回答看到了什么。當(dāng)在光點的右側(cè)顯示一個方塊時，W. J.回答說他看到了一個方塊；而當(dāng)方塊顯示在光點的左側(cè)時，W. J.說他什么也沒有看見。這時加扎尼加心臟狂跳，他回憶說當(dāng)哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸時狂喜的心情大概也不過如此。 “在同一個頭顱里有兩個心智在分別工作，一個會說話，而另一個則不會說話！”
接著，加扎尼加稍稍把試驗做了一點改變，不再要求病人口頭報告看到了什么，而是用手指（不論左右手）指點方塊所在的位置。當(dāng)方塊顯示在光點的右側(cè)時，病人用他的右手正確地指點了方塊的位置；而當(dāng)方塊顯示在光點的左側(cè)時，他依然能夠用他的左手正確指點位置，盡管他說他沒有看到任何東西。這正是加扎尼加期望得到的結(jié)果。
當(dāng)胼胝體完整時，左右兩半球能交換信息；而當(dāng)胼胝體斷開以后，就只能各行其是了。由于只有左半球有言語中樞，因此當(dāng)右半視野中的對象信息傳送到左半球時，會說話的左半球會講看到了什么；左半視野中的對象信息盡管傳送到了右半球，但是不會說話的右半球無法用言語來表達(dá)，而能說話的左半球?qū)Υ艘粺o所知，只能說沒有看見。但是右半球控制的左手卻能夠指點右半球看到了的對象的位置！加扎尼加的這一工作開啟了此后半個世紀(jì)的對裂腦人的研究！當(dāng)他把這一結(jié)果報告給斯佩里聽時，斯佩里非常感興趣。
那么，是不是有右半球擅長而左半球不行的事呢？加扎尼加給W. J. 4塊6面有不同圖案的積木，要他按照某張樣張把這4塊積木排成樣張所示的圖形。W. J.的左手很好地完成了任務(wù)，而當(dāng)他只用右手時卻怎么也做不好，這時，左手甚至要搶著幫右手來做。為了不讓左手“搶功勞”，加扎尼加甚至不得不在開始時就讓W(xué). J.坐在自己的左手上！在處理空間關(guān)系上，右腦強(qiáng)過左腦！更有甚者，當(dāng)放任病人的雙手時，它們甚至互相拆臺，就好像在病人的頭顱里有兩個不同的心智在互相斗爭以實現(xiàn)自己的觀點。這不禁使筆者想起金庸筆下周伯通的“雙手互搏”之術(shù)：
說來非常巧的是，多年以后加扎尼加的一位裂腦病人J. W.還真能做到“左手畫方，右手畫圓”，雖然J. W.并非要學(xué)“雙手互搏”的絕技，甚至從來也沒有讀過《射雕英雄傳》。看來金庸先生還真有先見之明，不過條件是“老頑童”必須是一位裂腦病人！
乘勝追擊
初戰(zhàn)告捷令人振奮，但是接下來更多的病例卻表明大多數(shù)裂腦病人并不像W. J.一樣不會用右手處理空間關(guān)系，盡管他們往往在手術(shù)以后要經(jīng)過一段時間才能學(xué)會。這究竟是怎么回事呢？
為了研究這個問題，加扎尼加手術(shù)切斷獼猴的胼胝體和視交叉。加扎尼加把術(shù)后的猴子的右眼蒙了起來，在桿子的頂端掛上一串葡萄給猴子看，這時只有左半球能接受到這個信息，左半球控制的右手就能毫無差錯地去拿葡萄。然而如果把猴子的右手綁了起來，逼著要猴子用左手去拿葡萄就有問題了，因為控制左手的右腦并沒有看到葡萄。右腦不得不利用其他線索：看到葡萄的左腦指揮不了右手，但是它能讓猴子轉(zhuǎn)身朝向葡萄，這時身體中的本體感受還是能使右腦知道目標(biāo)的大致位置，從而伸出左臂去摸索，盡管此時右腦依然不知道左手要摸的是什么東西。但是一旦左手摸到了葡萄，就像我們在黑暗中摸到了東西一樣，就能順利地拿到葡萄了。這樣，看起來裂腦病人的半球好像也能控制同側(cè)手，其實它是給出某些線索通過對側(cè)腦來做到這一點的。
右腦是通過什么途徑知道要它做什么的呢？加扎尼加設(shè)計了進(jìn)一步的實驗：這次他要另一位裂腦病人D. R.先用左手做一個OK的姿勢，也就是拇指和食指彎成O形，而其他三個手指微彎上翹的姿勢，病人就做不來了。但是如果讓病人先用右手做這個姿勢，然后才要她用左手做，她就能做到。所以加扎尼加猜測這是因為前一個動作建立起一個模板，右腦利用這一點作為線索，而控制左手做同樣的動作。由于病人總是在無意識地做出和檢測到這些線索，這就使許多裂腦病人在手術(shù)后不久就能在行為上表現(xiàn)出好像他們沒有分裂的頭腦似的。
正如加扎尼加多年后所總結(jié)的那樣：在科學(xué)上取得成功除了辛勤工作之外，還需要有一點運氣。加扎尼加和斯佩里的運氣確實很好，他們研究的第一位裂腦病人W. J.不僅胼胝體斷開，而且還有右額葉的腦損傷，阻礙了同側(cè)感覺/運動系統(tǒng)的反饋機(jī)制，消除了這些線索，從而使裂腦效應(yīng)明顯地表現(xiàn)了出來。
重起爐灶
研究生生涯總有結(jié)束的時候，1968年，他來到紐約州立大學(xué)石溪分校任教。在一次演講會上，一位神經(jīng)外科醫(yī)生威爾遜告訴他自己有一些裂腦病人，問他是否有興趣研究這些病例。這真所謂“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫”，竟然有無人研究的裂腦病例！他建立起自己的裂腦病例隊伍。不過，這些病例散布在新英格蘭各處，加扎尼加干脆買了一輛拖車，把它改裝成一間流動實驗室，這樣他和自己的研究生就可以開著車到最偏遠(yuǎn)的地方去做實驗。
重大突破
威爾遜醫(yī)生在一次手術(shù)中切斷了病人P. S.的整個胼胝體，不過保留前聯(lián)合的完整。雖然如此，他的表現(xiàn)和加州的裂腦病人完全一致：會說話的左腦完全講不出顯示給他右腦看的圖片。但是他的右腦除了不會說話之外，不僅能懂得顯示給它看的名詞，還懂得顯示給他看的命令。這和以前人們認(rèn)為只有左腦才有意識，而右腦在認(rèn)知能力方面十分低下的想法很不一樣。如果向他的右腦提問：他的右腦知道自己的名字，還能回答以后想做什么工作，所以他的右腦無疑有自我覺知。不過，有趣的是，他的左腦和右腦對后一個問題的答案竟然可能不同！
有一天，在拖車實驗室里對病人P.S.進(jìn)行實驗，他們給他的右腦看“站立” “揮手” “笑”等詞，而P. S.也照命令行事。加扎尼加問P. S.為什么會這樣做。能用語言回答的左腦并沒有看到這些詞，他會說些什么呢？結(jié)果他用想伸伸腰來解釋為什么站起來，用他以為看到了一個朋友來解釋他為什么揮手，而用實驗人員很滑稽來解釋他為什么笑。
在下一次實驗中，他們事先準(zhǔn)備好了一些圖片來進(jìn)行測試。他們讓P. S.的左腦看到一只雞爪，而讓右腦看到雪景；然后要他的左、右手分別從一堆圖片中挑選出和他之所見最匹配的圖片。結(jié)果他的右手挑的是一只雞，而左手挑的是一只鏟雪的鏟子。當(dāng)問他為什么要這樣挑時，會說話的左腦回答說是因為看到了雞爪所以挑選雞，而挑鏟子是因為要用它打掃雞廄！
根據(jù)這些實驗，加扎尼加提出左腦起到解釋者的作用，它總要在事后為主體的行為找出貌似合理的解釋。雖然左半球?qū)τ野肭驗槭裁慈绱诵惺乱粺o所知，但是它會猜測、把事情合理化、找出某種因果關(guān)系，使回答盡量能和左半球之所知相容。
這是裂腦人研究上的一個重大突破。他的這一理論得到下面這個實驗的進(jìn)一步支持。他們讓一位裂腦病人V. P.的右腦看一張把人推入火堆的圖片。然后問病人看到了什么，病人回答說：“我不確切知道看到了什么，我想我只是看到了一閃白光?！比欢?dāng)問病人情緒上有什么變化時，病人回答說：“我講不清這是為什么，我只是覺得有點害怕?；蛟S是我不太喜歡這間房間吧，也可能是你使我感到不安。”管情緒的一條回路是皮層下的，并沒有受到切斷胼胝體的影響，由于右腦看到的怕人景象所產(chǎn)生的情緒也影響到了左腦，但是左腦并不知道其原因，只能根據(jù)當(dāng)時環(huán)境編出一套理由來解釋。
他們又讓裂腦病人看一系列圖片，然后再給他看另一疊圖片，其中有原來看到過的，也有和此關(guān)系密切然而是新的圖片，以及完全無關(guān)的圖片。他們要病人分辨這些圖片是否曾經(jīng)看到過。病人的左腦和右腦都能認(rèn)出看到過的圖片。但是左腦還把與此有關(guān)的新圖片也當(dāng)成看到過的，而右腦則不會。因此，左腦看來犧牲了精確性，而從它接收到的錯綜復(fù)雜的素材中通過推理編造出一個邏輯上講得通的故事——左腦是一個解釋者。
新的開始
加扎尼加接受康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院的邀請到該院任教。一位住院醫(yī)生將一群右頂葉有損傷的病人介紹給加扎尼加，這些病人的癥狀非常奇怪，如果實驗人員在他面前要求病人注視實驗者的鼻子，然后分別舉左手或右手的手指要他辨認(rèn)，他能毫無困難地做到，但是如果同時舉起兩手，那么病人就會只看到實驗者的左手，就好像實驗者根本沒有舉起右手似的。那么，這時有關(guān)左半視野的信息有沒有進(jìn)入病人的腦呢？他們設(shè)計了下列實驗：同時給病人的兩側(cè)半視野閃現(xiàn)兩張圖片，然后要病人判斷這兩張圖片是否相同。結(jié)果病人確實能正確判斷，但講不出左半視野中顯示的是什么。覺知不到的信息卻幫助做出有意識的判斷！
從裂腦人研究到對忽略癥和盲視病人的研究，把加扎尼加引向腦如何產(chǎn)生心智的問題。這個問題吸引了無數(shù)哲人的思考，現(xiàn)在終于可以開始著手用科學(xué)的方法來進(jìn)行研究了。
認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的誕生
當(dāng)加扎尼加深入研究腦如何產(chǎn)生心智問題時，急需一位心理學(xué)專家共同討論。和他康奈爾大學(xué)辦公室相鄰而居的，正巧是被后人稱為20世紀(jì)最偉大的心理學(xué)家之一的米勒。他們一見如故，成了好朋友。米勒的專長是語言心理學(xué)，他感到當(dāng)時在心理學(xué)研究中否定對內(nèi)心過程研究的想法是不對的。有三年時間，他們定期在洛克菲勒大學(xué)的酒吧里討論腦怎樣產(chǎn)生心智的問題，他們的經(jīng)歷正好互補(bǔ)，加扎尼加給米勒講臨床發(fā)現(xiàn)，而米勒則給加扎尼加講新的實驗方法和思想。
有一次，加扎尼加帶米勒一同去查房，這是米勒以前沒有經(jīng)歷過的。這些病人由于腦損傷所表現(xiàn)出來的認(rèn)知缺陷正是正常人由于腦的局限性而犯錯的放大版。正是這無數(shù)次討論使他們意識到他們所討論的問題應(yīng)該成為一門新學(xué)科的主題，“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)”這個名稱就是他們在出租車的后座中提出來的！研究腦如何產(chǎn)生心智的問題終于有了自己的專門學(xué)科 — —認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。幾年以后，加扎尼加在達(dá)特茅斯大學(xué)建立起了第一個認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究所，還創(chuàng)辦了一本國際期刊《認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)雜志》。
任重道遠(yuǎn)
自從對W. J.進(jìn)行研究到現(xiàn)在，半個世紀(jì)已經(jīng)過去了。加扎尼加回憶說：至今我還依然在努力尋找對這一基礎(chǔ)性的原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的正確認(rèn)識。我深知我只是參與了這一長征，還沒有走到終點。也沒有人走到了終點，今后在一段時間里都不會有人走到終點。
裂腦研究表明我們每個人實際上都有多個心智，但是腦如何把這些許許多多局部的處理綜合成一個統(tǒng)一的心智，一個帶有個人特征的心智，這依然是個謎，而這也是神經(jīng)科學(xué)的中心問題?？茖W(xué)家在21世紀(jì)正在向探索腦如何產(chǎn)生心智這一世紀(jì)之謎發(fā)起沖擊。
（本文摘編自顧凡及著，《發(fā)現(xiàn)大腦：誰開啟了我們的心智之旅》，上?？萍冀逃霭嫔?，2022年出版。標(biāo)題為編者所加。）
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