“你就是你的大腦”這一點(diǎn)是毋庸置疑的。無論是你所經(jīng)之事、所成之人、還是所見之物，你生活中發(fā)生過的每一件事都存儲(chǔ)在你的大腦中。
據(jù)國外媒體報(bào)道，大腦的 “可塑性”是現(xiàn)代科學(xué)最重大的發(fā)現(xiàn)之一，但神經(jīng)科學(xué)家大衛(wèi) • 伊格曼(David Eagleman)認(rèn)為這個(gè)詞具有誤導(dǎo)性。塑料借助模具成型后，就會(huì)維持特定的形狀不變，而大腦的物理結(jié)構(gòu)處于連續(xù)不斷的變化之中。不過伊格曼也沒法對這個(gè)詞避而不用，“所有文獻(xiàn)都這么寫，保守起見，我也只能這么寫了。”伊格曼也不贊同將計(jì)算機(jī)比作大腦，并創(chuàng)造了 “livewired”一詞(live 意為 “活的”，wired 意為 “連線”)，以強(qiáng)調(diào)大腦的 “硬件”和 “軟件”是密不可分的。
伊格曼體內(nèi)似乎蘊(yùn)藏著驚人的能量。他既是斯坦福大學(xué)的教授，又是一名小說家，還是 PBS(美國公共電視網(wǎng))《大腦》節(jié)目的主持人，此外還是 HBO 美劇《西部世界》的科學(xué)顧問。如今他還是硅谷公司 NeoSensory 的 CEO。該公司研發(fā)的小裝置可以將數(shù)據(jù)輸送給大腦，讓人們可以通過皮膚 “看”和 “聽”。
外網(wǎng) Nautilus 近日對伊格曼展開了一場采訪，探討了神經(jīng)元如何與彼此進(jìn)行競爭、人類能否擁有全新的感官體驗(yàn)、以及他為何相信 “你就是你的大腦”等問題。
你說我們對大腦的可塑性幾乎一無所知。大腦每天都會(huì)經(jīng)歷 “重新布線”嗎?
在人的一生之中，大腦每時(shí)每刻都在重新接線。你的大腦中有 860 億個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元之間的連接更是多達(dá) 1015 次方。這些連接的強(qiáng)度會(huì)不斷變化，并且會(huì)不斷斷開和重連。所以說，與一周前、或者一年前的你相比，此時(shí)的你已經(jīng)是個(gè)不同的人了。你了解到我的名字叫大衛(wèi)之后，你的大腦物理結(jié)構(gòu)就會(huì)有所變化，這就是記憶的過程。
在一周時(shí)間里，大腦的連接方式是只會(huì)稍有變化、還是會(huì)產(chǎn)生顯著區(qū)別?
兩種都有。目前在疫情期間，每個(gè)人都會(huì)經(jīng)歷許多變化。我們的生活突然不再按部就班，必須重新思考某些事物，充分發(fā)揮創(chuàng)造力。大腦會(huì)自己建立起一套世界模型，借此預(yù)測接下來可能發(fā)生的事件。然而突然之間，我們的預(yù)測都變得不靠譜起來。在封城期間，唯一的安慰便是我們可以充分利用大腦的可塑性。只要你沒生病，大腦就能從疫情中獲益，因?yàn)槲覀兠刻於家眯迈r事物挑戰(zhàn)自己，而這對于大腦來說恰恰是最重要的。
有一項(xiàng)已經(jīng)開展了幾十年的研究，受試者是一群終身生活在女修道院中的修女，均同意在死后將大腦捐獻(xiàn)出去。研究人員在解剖時(shí)發(fā)現(xiàn)，有一部分修女患有阿爾茨海默癥，但這些修女在世時(shí)，別人根本看不出她們得了病。這是因?yàn)椋齻儫o時(shí)無刻不在 “挑戰(zhàn)”自己。修女們有職責(zé)和雜務(wù)在身，還要經(jīng)常和他人打交道。而對大腦來說，最大的挑戰(zhàn)就是其他人(當(dāng)然，這種挑戰(zhàn)是有益的)。因此在她們?nèi)ナ狼埃齻兊恼J(rèn)知系統(tǒng)始終非?；钴S。盡管她們的大腦結(jié)構(gòu)受到了疾病的蠶食，但大腦中一直在不斷鋪設(shè)新的路徑。
你在書中寫道，我們大腦中的各組神經(jīng)元之間一直在爭斗不休，想爭奪對大腦特定部分的控制權(quán)?
下至單個(gè)神經(jīng)元，各個(gè)層面上都存在競爭關(guān)系。就好比森林里看似寧靜而美麗，但每棵樹木和灌木都在為了陽光而競爭，所以有些灌木長得矮寬，有些則把所有能量都用在長高上，伸展枝葉，吸收盡可能多的陽光。神經(jīng)元之間的關(guān)系也正是如此。當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元向另一個(gè)神經(jīng)元傳遞信號(hào)時(shí)，也是以神經(jīng)元之間相互斗爭作為大背景的。如果從這個(gè)角度看問題，很多事情就說得通了。一旦大腦的某個(gè)部位暫時(shí)閑置，就會(huì)迅速被其它部位占領(lǐng)。
能舉個(gè)大腦中競爭的例子嗎?
我們總把大腦后部負(fù)責(zé)視覺的部位稱作視覺皮層。但如果你失明了，或者甚至只是蒙住眼睛、在掃描機(jī)器里待一段時(shí)間，我們就會(huì)觀察到，負(fù)責(zé)觸覺和聽覺的腦區(qū)開始侵占視覺腦區(qū)。如果是天生失明，這部分腦區(qū)就會(huì)被整個(gè)挪作他用，如負(fù)責(zé)觸覺、聽覺、單詞記憶等等。所以我們不應(yīng)給各個(gè)腦區(qū)貼上 “這部分是負(fù)責(zé)視覺的”之類的標(biāo)簽。
那大腦只是在收集信息，然后進(jìn)行重新組織整理嗎?
大腦的神奇之處在于，它并不在意數(shù)據(jù)的來源，因?yàn)榇竽X內(nèi)部的所有信息都是由微弱的電化學(xué)尖峰表示的。大腦中的每一個(gè)神經(jīng)元每秒都會(huì)激發(fā) 10 至上百次，大腦根本不知道某個(gè)數(shù)據(jù)究竟是來自光子、還是耳朵接收到的空氣壓縮波、還是口鼻感受到的分子混合物。但它就是能弄清楚如何建立反饋回路，將指令發(fā)送給對應(yīng)的肌肉，從而使輸入發(fā)生特定改變。
你提出了一項(xiàng)有趣的猜測，稱我們做夢是為了保護(hù)視覺想象力。你是說如果我們不做夢的話，就有可能失去這項(xiàng)能力嗎?
沒錯(cuò)。如今我們可以用電力照明，但在人類進(jìn)化史上，99% 的時(shí)間里都是無法做到這一點(diǎn)的。你只能生活在黑暗中。黑暗對聽覺和觸覺沒有影響，但對視覺來說就很不利了?？紤]到腦區(qū)互相占領(lǐng)的速度，視覺皮層很快就會(huì)被其它腦區(qū)所占。數(shù)年前，我的學(xué)生唐 • 沃恩(Don Vaughn)和我研究出的一套模型顯示，做夢似乎是一種在夜間保護(hù)視覺皮層不受侵占的方式。其中涉及到了一條非常特殊的回路。每隔 90 分鐘，大腦中部的神經(jīng)元就會(huì)變得活躍一下，展開一些活動(dòng)。這些活動(dòng)本身沒什么特別的，但似乎是種保護(hù)性的激活機(jī)制，就好像 “現(xiàn)在是晚上了，你正處于睡眠模式。我們得讓這部分腦區(qū)保持活躍，不然就會(huì)被隔壁腦區(qū)攻占掉。”
這么看做夢可真不浪漫!別人都說夢是靈魂之窗，你卻說做夢只是為了保持視覺皮層活躍。
我有時(shí)也會(huì)追求浪漫，但大多數(shù)時(shí)候只追尋真理。我們分析了 25 種靈長類動(dòng)物的大腦可塑性以及夜間的快速眼動(dòng)睡眠長度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩者之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，大腦可塑性越強(qiáng)，所需的快速眼動(dòng)睡眠就越多。順便一提，快速眼動(dòng)睡眠在嬰兒時(shí)期出現(xiàn)得最多，因?yàn)檫@一階段的大腦可塑性非常強(qiáng)，最需要好好保護(hù)視覺皮層。
假如有某顆行星不會(huì)自轉(zhuǎn)，不會(huì)有半天時(shí)間都處于黑暗之中，這顆行星上的生物就不會(huì)做夢了嗎?
我們這樣會(huì)做夢的物種在宇宙中也許十分罕見。假如你生活在一顆永遠(yuǎn)處于白晝、或永遠(yuǎn)處于黑暗之中的行星上，就不需要擔(dān)心這個(gè)問題了?；蛘哒f，假如你所在的行星自轉(zhuǎn)速度很快，晝夜每隔 90 分鐘就會(huì)輪換一次，那也用不著做夢。
據(jù)說有些人由于出生缺陷、或者手術(shù)原因，缺少了半邊大腦，但仍然能正常生活。這真的可能嗎?
只要是在 7 歲左右之前摘除的，就沒有大礙。我曾經(jīng)和幾名幼時(shí)做過大腦半球切除術(shù)的年輕人交談過，從交流中根本覺察不出他們少了半邊大腦。只不過與被切除的一側(cè)大腦對應(yīng)的另一側(cè)身體往往略有些跛。但他們的認(rèn)知能力并沒有問題。這說明即使大腦缺失了一半結(jié)構(gòu)，整個(gè)大腦系統(tǒng)也能設(shè)法正常發(fā)揮功能。
動(dòng)物中也有一些大腦可塑性的例子。比如有一條狗生來就沒有前腿，于是學(xué)會(huì)了只用后腿走路。
這只叫 “信念”(Faith)的狗可以像人類一樣用后腿走路。這是因?yàn)?，她必須去找食物，也必須到母親身邊去，所以她不得不搞明白怎么用后腿行走。這說明狗的大腦并未受基因限定、只能控制狗的身體，而是怎么可行就怎么控制?？v觀動(dòng)物王國，身體類型、骨骼長度、肌肉組織、翼爪形狀可謂千奇百怪。大自然不會(huì)為每一種生物單獨(dú)設(shè)計(jì)一套大腦，只需從生物基因著手即可。只要對某個(gè)基因稍加改動(dòng)，形成的身體結(jié)構(gòu)就會(huì)大大不同。
人類大腦是如何重新 “布線”、彌補(bǔ)缺失的感覺的?
這個(gè)問題讓我不由得思考，人類能否創(chuàng)造出新的感覺?大腦能否從全新的數(shù)據(jù)流中獲取有用信息?這種情況叫做 “感覺替代”。我們在一些失聰者身上進(jìn)行了這種嘗試。我們制作了一件背心，上面布滿振動(dòng)馬達(dá)，會(huì)產(chǎn)生類似手機(jī)那樣的振動(dòng)。背心接收到聲音之后，便會(huì)將聲音轉(zhuǎn)換成特定的振動(dòng)規(guī)律。馬達(dá)按振動(dòng)頻率從低到高排列，與內(nèi)耳的排布方式相同。這樣一來，我們就相當(dāng)于用軀干部分的皮膚代替了內(nèi)耳。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，失聰者僅憑皮膚感受到的振動(dòng)規(guī)律，也能獲取外界的聲音信息。皮膚似乎沒什么大作用，卻有著出色的計(jì)算能力，可以傳遞大量數(shù)據(jù)。
皮膚為何如此擅長計(jì)算?
因?yàn)槠つw非常敏感，萬一有蒼蠅落在你身上、或是有什么東西在你身上爬來爬去，你都能感覺到。皮膚的 “帶寬”非常合適，可以向其中傳輸大量數(shù)據(jù)。如今大家都在研究如何借助可穿戴設(shè)備、向人眼或耳朵中傳入更多信息。但眼睛和耳朵應(yīng)當(dāng)另有用途，皮膚倒是一條現(xiàn)成的信息傳輸渠道。
為失聰人群研制這類設(shè)備是一方面，但我們的感覺體驗(yàn)也有可能得到進(jìn)一步強(qiáng)化。就算我們的感覺一切正常，也有改進(jìn)、甚至改變的空間。
感覺拓展也是一個(gè)令我很感興趣的領(lǐng)域。例如，我們能否把自己的視覺擴(kuò)展到紅外光或紫外光波段呢?曾經(jīng)有一天晚上，我的工程師給我戴了一根紅外線腕帶。我正在黑暗中走過兩棟房子，突然感到手腕處傳來一陣振動(dòng)。我不禁納悶：這是怎么回事?哪里來的紅外線。于是我跟著腕帶的振動(dòng)，一直走到了一臺(tái)夜視監(jiān)控?cái)z像頭跟前，四周圍了一圈紅外 LED 燈。在正常情況下，我們完全看不到紅外光。但你可以從 “引擎蓋是熱的”判斷出一輛車剛剛停下。我們會(huì)從世界中接收到各式各樣的溫度信息。這一點(diǎn)很值得我們進(jìn)行深入探索。
除了感官拓展之外，我們能否創(chuàng)造一種全新的感覺呢?如果你能像感覺到顛簸、轉(zhuǎn)向、滾動(dòng)和方向一樣，能夠通過皮膚直接接收股市、推特、或者你正在操控的無人機(jī)傳來的數(shù)據(jù)，會(huì)是怎樣一種感受?目前有許多實(shí)驗(yàn)正在考察這一點(diǎn)。這能否為大腦創(chuàng)造一種全新的體驗(yàn)?zāi)?
我們未來能夠繪制出某人大腦中的全部神經(jīng)連接、并據(jù)此判斷此人是個(gè)什么樣的人呢?
也許能吧。不過無論是好是壞，我們這輩子都看不到了。但從理論上來說，你有過的每一種體驗(yàn)都會(huì)記錄和存儲(chǔ)在大腦之中。這不僅僅與神經(jīng)元之間的連接強(qiáng)度有關(guān)，而是深入到細(xì)胞層面。信號(hào)通路的確切分布、生物化學(xué)的系統(tǒng)層級(jí)、一直到細(xì)胞核中的基因表達(dá)，這些全都代表著你在這個(gè)世界中的經(jīng)歷。從理論上來說，也許再過 300 年，你就能讀取別人大腦中的信息了。
有人并不贊同將腦海中的一切事物都?xì)w結(jié)于腦科學(xué)。有些人稱其為 “神經(jīng)狂熱癥”、甚至 “神經(jīng)垃圾”。你如何看待這種批評?
這種批評毫無依據(jù)?，F(xiàn)在確實(shí)有很多 “神經(jīng)垃圾”，有些人做了點(diǎn)影像學(xué)研究，就開始宣稱 “瞧這塊腦區(qū)亮起來了，我們已經(jīng)找到了‘感激’或‘慷慨’的神經(jīng)依據(jù)”。這根本不是真正的科學(xué)。但 “你就是你的大腦”這一點(diǎn)是毋庸置疑的。無論是你所經(jīng)之事、所成之人、還是所見之物，你生活中發(fā)生過的每一件事都存儲(chǔ)在你的大腦中。
例如，有些人患上帕金森綜合征之后，就變成了難以自控的賭徒。一些機(jī)智的醫(yī)生意識(shí)到，這與他們服用的藥物有關(guān)。這些藥物會(huì)提高大腦中的多巴胺水平，從而解決患病引發(fā)的運(yùn)動(dòng)問題，但也將他們變成了好賭之人。假如對神經(jīng)遞質(zhì)加以改動(dòng)，就會(huì)改變你的行為方式和風(fēng)險(xiǎn)回避程度。所以并不是他們有意選擇變成了賭徒，而是當(dāng)大腦發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)人也會(huì)隨之而變。
按照這種邏輯，許多老生常談的哲學(xué)問題就顯得無關(guān)緊要了，比如自由意志、或者靈魂體驗(yàn)的起源、或者自我的本質(zhì)等等。這些說到底都只是大腦中的神經(jīng)元被激發(fā)而已。
我們不妨走一條中庸之路，既能弄明白這些問題，又不必說這只是一堆神經(jīng)元而已。大腦中的每一個(gè)細(xì)胞都極其復(fù)雜。每個(gè)細(xì)胞都包含一套完整的人類基因組。在一套極其復(fù)雜的生物化學(xué)系統(tǒng)中，有成百上千萬的蛋白質(zhì)受其管理。你大腦中的每一個(gè)神經(jīng)元都復(fù)雜得遠(yuǎn)超想象，而人腦中的神經(jīng)元有 860 億之多。所以如果說 “你只是一堆神經(jīng)元”，那就太大事化小了。事實(shí)上，你的體內(nèi)可是有著一整個(gè)乾坤呢。
那我們能否把所有主觀體驗(yàn)都?xì)w結(jié)于大腦功能呢?
當(dāng)然可以。你可以通過吸毒獲得完全不同的體驗(yàn)，也可能因腦損傷產(chǎn)生幻覺。我們知道這都是因?yàn)榇竽X所致。但還沒有理論能很好地解釋意識(shí)體驗(yàn)究竟是怎么回事，比如肉桂在你聞來是什么味道、或者夕陽在你眼中有多美等等。
意識(shí)似乎是由大腦產(chǎn)生，但也有可能另有來處。假設(shè)你生活在沙漠中的一個(gè)原始部落，有一天你在沙中發(fā)現(xiàn)了一臺(tái)收音機(jī)，而你此前從未見過這種東西。你發(fā)現(xiàn)只要旋轉(zhuǎn)按鈕，就有聲音從中傳出。然后你把螺絲拆下，發(fā)現(xiàn)只要改變里面的線路，聲音就會(huì)被攪亂。你也許能總結(jié)出，聲音是由這些線路產(chǎn)生的。但你不會(huì)意識(shí)到，遠(yuǎn)處城市里有一座座信號(hào)塔，也不可能感覺到、甚至疑心過電磁輻射的存在，但恰恰這才是聲音的真正來源。
這么說來，也許并非一切事物都是由大腦產(chǎn)生的，我們也許只是在 “收聽”從別處傳來的意識(shí)。
我不是這個(gè)意思，我只是說在神經(jīng)科學(xué)中存在這種可能性，我們必須予以考慮。
大腦還有很多未解之謎，其中你最想弄清哪一個(gè)問題呢?
說到底還是意識(shí)的問題。我們可以造出非常精密復(fù)雜的機(jī)器，但我并不認(rèn)為電腦有內(nèi)在的主觀體驗(yàn)，但我們卻擁有這種體驗(yàn)。也許這就是生而為人的關(guān)鍵所在。我們不僅沒有理論能很好地解釋這一點(diǎn)，甚至想象不出這套理論該是什么模樣。
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