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斯坦福大學的神經科學家大衛·伊格曼（David Eagleman）在其科普作品《粉紅色柔軟的學習者》中，向我們講述了大腦如何不斷重新配置神經迴路，以及這之於我們的現在與未來有何意義。
跟隨他的講述，我們會在一系列引人入勝的故事裡領略神經科學世界的奇麗，與一個個奇趣而極具啟發的思維問題碰撞思維。
為什麼我們晚上會做夢，這和地球的自轉有關係嗎？
藥物戒斷和失戀有何共同之處？
為什麼記憶的敵人不是時間，而是其他記憶？
盲人怎樣用舌頭“看”世界，聾人又如何用皮膚“聽”世界？
未來我們能否透過研究某人的腦細胞微觀結構，來了解其日常生活的細節嗎？
大衛·伊格曼
01
DNA和環境，共同決定了你是誰
1953年的一天，弗朗西斯·克里克（Francis Crick）衝進“鷹與小孩”（Eagle & Child）酒吧，激動地向在場的人宣佈，他和詹姆斯·沃森（James Watson）剛剛破譯了DNA的雙螺旋結構，解開了生命之謎。
這是科學界最值得狂歡的時刻之一。
後來的事實表明，克里克和沃森只解開了一半的生命之謎。至於另一半，既不在DNA鹼基對序列中，也不在教科書中。現在和以後都是如此。其實它就在你身邊，由你來到世界後的點滴體驗——質感和味道、愛撫和車禍、語言和愛情，共同匯聚而成。
為了便於理解，可以想象你出生在3萬年前。遠古時期的你和現在的你擁有完全相同的DNA，但當你呱呱墜地時，看到的是一個與現代社會完全不同的世界。那個你會成為什麼樣的人？你會喜歡穿著毛皮圍著火堆跳舞，同時對著星星驚歎嗎？你會站在樹梢上警告劍齒虎別靠近嗎？當烏雲密佈的時候，睡在戶外的你會擔心嗎？
無論你想象中是什麼樣子，都不會是正確答案。這是個棘手的問題。因為3萬年前的那個穴居人不是你，甚至連相像都談不上。他與你有著相同的DNA，所以可能在外觀上與你相似；但他無法做到像你一樣思考，也無法像你一樣去規劃、去想象、去熱愛或去模擬過去與未來。
為什麼呢？因為那個穴居人的經歷和你的不同。
DNA固然是你生命的一部分，卻只是一小部分，而其他部分都與經歷和環境相關，是它們不停地將大量的腦細胞以及神經連線編織起來，塑造著大腦的微觀世界。
你就像一個經驗的容器，裝滿了不同空間、不同時間的經驗片段。透過感覺器官，你持續吸收著所處環境中的文化知識和科學技術。
如果說上面故事的主角不是你，而是一隻科莫多巨蜥（Komodo dragon），那麼想要透過行為來區分3萬年前的它和現在的它，就難多了。
為什麼人類和科莫多巨蜥會有這麼大差別呢？
科莫多巨蜥的大腦決定了它們面對同一問題的反應基本相同。它們的技能，如覓食、交配、游泳等，大都與生俱來，這也讓它們在生態系統中佔據了一個穩定的位置。但它們的適應性相比人類來說就弱很多：如果把它們從印尼東南部的老家空運到大雪紛飛的加拿大，它們很快就會因無法適應環境而滅亡。
相比之下，人類卻能適應不同的生態環境，在全球各地繁衍生息，甚至在未來，我們還有可能離開地球，尋找新居所。
人類究竟有什麼特別之處？畢竟，我們並不比其他物種更頑強或更身強體健。實際上，我們在這些方面是遜色於絕大部分物種的。此外，我們剛出生時大腦並沒有發育完全，所以需要照顧的嬰兒期比其他物種更長，在此期間我們也更脆弱。但是，這種等待是值得的，因為在此期間大腦會積極融入環境以塑造自我，我們會如飢似渴地吸收當地的語言、文化、時尚、政治、宗教和道德。
人類帶著尚未發育完全的大腦來到世界，已被證明是一個成功的策略。目前，我們已在陸地各處定居、征服了茫茫大海甚至登上了月球，這些成就早已超越了地球上的其他任何物種。我們將自己的壽命延長到了原來的3倍，譜寫出恢宏的交響樂，建造起摩天大樓，不斷深入探究自己大腦的細節……這些都不是由體內的基因編碼決定的。或者可以說，它們至少沒有被直接編碼。
02
藏在顱骨中的神經地圖
1951年，美國神經外科醫生懷爾德·彭菲爾德（Wilder Penfield）在對一名男性患者實施腦部手術時，將一根纖細電極的尖端插入了這位患者的大腦。沿著人們平時佩戴耳機部位下方的腦組織，彭菲爾德發現了一些令人驚奇的現象。如果他給大腦特定的地方一次小電擊，患者就會覺得自己的手被觸控了；如果刺激附近的另一個點，患者就會感覺自己的軀幹被觸控了；再換一個點，患者則感到膝蓋被觸控了。透過對不同大腦區域的依次刺激，他發現，患者身體上的每一個位置都在大腦中有對應的區域。
之後，彭菲爾德展開了更加深入的研究。他發現，身體的相鄰部位對應著大腦的相鄰區域。對應手的腦區與對應前臂的腦區相鄰，而與後者相鄰的是對應肘部的腦區，再旁邊是對應上臂的腦區。以此類推，大腦的這條帶狀區域可以對映出一張詳細的神經地圖。只要沿著軀體感覺皮質，慢慢地從一個點移動到另一個點，就可以找到身體每一處的對應位置。
這不是彭菲爾德發現的唯一一張地圖。沿著運動皮質——軀體感覺皮質前方的帶狀區域，他發現了同樣的結果：對運動皮質的某點施加微電流刺激，會導致身體特定部位的肌肉抽搐。這種對應關係也是有序排列的。他將身體的神經地圖命名為“小矮人”（little man）或“侏儒”（homunculus）（見下圖）。
這些地圖存在於大腦之中，是很出乎意料的。畢竟，大腦被關在黑暗的顱骨中。這個重約1.36千克的組織不知道你的身體形態，畢竟它沒法直接“看”到你的身體；它只能接觸到一個個神經衝動，這些衝動透過叫作“神經”的茂密傳導束飛速傳導。
既然大腦處於顱骨“牢房”中，本應該對肢體的連線位置或相鄰關係一無所知，它又為何能在一片黑暗中描繪出身體的神經地圖呢？不細想的話，你可能會有一個比較直接的答案：神經地圖肯定是基因預先程式設計好的。不錯的猜想！可惜猜錯了。相反，正確答案要高明許多。
幾十年後，解開神經地圖之謎的線索不期而至。愛德華·陶布（Edward Taub）是美國馬里蘭州銀泉市行為研究所的一位科學家，他想了解腦損傷患者是如何恢復運動功能的。為此，他找來了17只猴子，用以研究斷裂的神經是否可以再生。
在每一次實驗中，他都小心地切斷大腦——手臂或大腦——腿部之間的神經束。就像預期的那樣，這些可憐的猴子失去了被切斷肢體的所有知覺。
之後，陶布又開始研究讓猴子恢復知覺的辦法。
1981年，一位名叫亞歷克斯·帕切科（Alex Pacheco）的年輕志願者開始在陶布的實驗室裡工作。他自稱對實驗感興趣，但他其實是新成立的善待動物組織（PETA）安插在實驗室的“間諜”。到了晚上，帕切科會偷拍那些實驗猴子的照片，其中有些故意誇大了猴子的痛苦。無論如何，他的目的達到了。1981年9月，蒙哥馬利縣警方突襲並關閉了實驗室，陶布博士被指控6項未能提供適當獸醫護理的罪名。儘管所有指控都在上訴中被推翻了，但這件事還是推動了1985年《動物福利法》（Animal Welfare Act）的出臺，在該法中，美國國會為研究環境中的動物護理制定了新規則。
這件事被看作動物保護歷程中的一個分水嶺，但這個事件的重要性並不僅僅在於美國國會對此的反應。我們關注的重點是，那17只猴子後來怎麼樣了。
指控被提出後，善待動物組織成員立刻潛入實驗室把猴子帶走並藏匿起來，還因此被指控偷竊法庭證據。陶布的實驗室成員十分憤怒，要求該組織歸還猴子。這場法律之爭愈演愈烈，爭奪猴子所有權的鬥爭甚至鬧到了美國最高法院。最終，最高法院駁回了善待動物組織留下這些猴子的訴求，而將猴子的監護權授予第三方——美國國家衛生研究院（National Institutes of Health）。
當人類在遙遠的法庭上吵得不可開交時，那些殘疾的猴子卻提前退休，一起吃喝玩樂了10年。
就在這件事快要塵埃落定時，其中一隻猴子得了絕症。法庭同意對這隻猴子實施安樂死，而這也成了該事件的轉折點。
一個神經科學研究小組向法官提出建議：如果在猴子被安樂死之前，研究者能對它在麻醉狀態下進行腦圖譜（brain-mapping）研究，那麼這隻猴子被切斷神經之苦就不會白費了。
經過一番辯論，法院同意了。
1990年1月14日，研究小組將記錄電極放入猴腦的軀體感覺皮質，正如彭菲爾德對他的患者曾做的那樣。研究者觸控猴子的手、胳膊、臉等部位，同時記錄猴子大腦中的神經活動。透過這種方式，他們繪製出了猴腦的神經地圖。
這一發現在神經科學界引起了轟動。多年過去，猴子的神經地圖已經發生了變化。當研究者輕輕觸控猴子被切斷神經的手時，從前與手相對應的大腦皮質沒有任何反應。但令人驚訝的是，那塊皮質現在會因為被觸控到臉部而活躍起來，這說明猴腦中的神經地圖已經重繪。“小矮人”看起來還是隻猴子，只是沒有了右臂。
這一發現排除了大腦的神經地圖是由基因預先程式設計的可能性。相反，大腦正在做更有趣的事情：神經地圖是由身體的主動輸入動態決定的。當身體發生變化時，“小矮人”也會跟著變。同年晚些時候，研究者在其他銀泉猴身上進行了相同的腦圖譜實驗。每一次實驗結果都表明，猴腦的軀體感覺皮質發生了顯著的重塑：那些曾對應被切斷肢體的皮質已被相鄰的皮質佔領——“小矮人”已改變形態，適應了猴子的新身體。
大腦發生這種重塑時會是什麼感覺？遺憾的是，猴子無法告訴我們答案。
03
老狗更難學會新把戲
20世紀70年代，麻省理工學院的心理學家漢斯-盧卡斯·託伊貝爾（Hans-Lukas Teuber）對30年前在第二次世界大戰中頭部受傷士兵的經歷產生了興趣。
他追蹤到了520名在戰鬥中顱腦受損的老兵，他們中有些人恢復得很好，有些人則預後不佳。
在查閱大量資料後，託伊貝爾找到了關鍵變數，那就是士兵受傷時的年紀越小，恢復得就越好，受傷時的年紀越大，傷害就越不可逆。
年輕人的大腦就像5000年前的人類社會，其領地邊界有可能因為任何事件發生不同程度的改變。但在經歷過幾千年的發展後，人類在全球的地圖已變得相當穩定。為邊界而戰的形式逐漸從揮劍拼殺變成了開槍射擊，邊界本身也變得越來越穩固；歷史上那些掠奪者和征服者如今已逐漸被聯合國和國際交戰規則所取代；經濟發展越來越依賴於資訊及專業知識，而非從前的強取豪奪；此外，核武器也制約著各國發生區域性熱戰。國家之間當然也面臨著貿易爭端和移民問題，但邊界很難再移動，因為各國領地已經基本穩定了。起初，有千萬種劃分領地的方法，但隨著時間的推移，改變的可能性已經大大縮小了。
像地球一樣，大腦也在逐漸走向成熟。在經歷連年的邊界戰爭後，神經地圖變得越來越固定，結果就是，腦損傷對老年人非常危險，對年輕人則相對好一些。
你可能想知道，擁有嬰兒那種隨時隨處可改變的大腦的感覺如何。其實我們小時候都曾體會過，只是已經忘了。
一個可塑性強、無所限制、能夠學習無限新知識的大腦是怎樣的呢？
為了讓你更好地理解那種感覺，我來舉一個認知和可塑性火力全開的例子。
假設你來到一個陌生的地方旅遊，你可能會沉醉於異國他鄉的風景，開懷暢飲，你所見的一切都新鮮感十足，一刻不停地吸引著你。畢竟，你在家時，周圍的一切太熟悉了，以至於早就忽略了它們的存在。從這個角度來看，當我們在某件事上高度投入、高度專注時，就又會表現得像嬰兒一樣了。
嬰兒和成人之間的差異顯而易見，但從嬰兒到成人的過程中，神經系統的發展並不是平滑、順直的。這一過程就像一扇正在關閉的門，大門一旦關閉，就不會再有大規模的改變了。
在兒童的成長過程中，大腦既有特定學習基本溝通能力的時期，也有特定學習語言細節（如口音）的時期。年僅7歲的女童星庫妮絲能說一口純正美式英語，不帶明顯口音，所以很少有人知道，她7歲以前的時光一直在烏克蘭度過且不帶一句英語。相比之下，當阿諾德·施瓦辛格20歲出頭來到好萊塢，參演美國電影時，他的奧地利口音就很難再改了。因為從大腦層面來說，他開始說英語太晚了。
基本上，如果你在7歲之前去新的國家生活，開始學習新的語言，那麼你說這種語言的流利程度會和當地人相差無幾；如果你在8～10歲時移民，那麼你會稍有一點兒難融入，但說話的口音還是會很接近當地人；可如果你在十幾歲後才移民，那你說新語言時可能就不會那麼流利了，口音會暴露你的來處，就像施瓦辛格一樣。
由於長大後大腦的靈活性會降低，我們往往會被童年的事深深影響。舉個有趣的例子，男性的身高及其預期薪水存在一定的關聯。在美國，男性身高每增高2釐米，實際工資就會增加1.8%。為什麼會這樣呢？最普遍的假設是，這種現象源自實際招聘中的歧視，即每個人都想僱用威嚴的高個子男人。然而，還有一個更深層次的原因，即衡量男性未來薪水的最佳指標是他16歲時的身高，無論之後他長得多高，都不會影響結果。
如何理解這一點？這是人與人之間的營養差異造成的嗎？當然不是！當研究者將男性的薪水和他7歲、11歲時的身高關聯起來的時候，這種相關性並沒有那麼明顯。但16歲的青少年正處於社會地位的確立期，一個人在成年後的狀態很大程度上取決於他青少年時的狀態。追蹤上千名參與者從兒童到成年的情況發現，在更看重人際交往的職業中，如銷售或管理崗，員工的薪水和他青少年時身高的相關性最強；而對其他職業來說，如藍領或藝術商人，相關性則沒那麼強。你在自己的敏感期內受到怎樣的對待，會對你未來的處事態度，如自尊心、自信心和領導力等產生非常深刻的影響。
大腦神經網路的穩定同時反映出它已對世界有了一定的理解與認識。某個區域的神經網路越是穩定，越能證明它們已經成功找到了一些解決問題的方法，而不一定代表它們功能的衰退。
你真的想要一個可塑性很高的孩子般的大腦嗎？雖然擁有一個如同海綿般能吸收一切的大腦聽起來很棒，但若將生活看作一場遊戲，通關的關鍵應該是弄懂規則。
長大的我們雖然失去了一部分改變的能力，但也變得更加專業了。大腦中那些好不容易才形成的神經網路並不完美，甚至其內部都不一定完全一致，但它們是我們寶貴的生活經驗、專業知識和世界觀等的集合。一個孩子沒有能力經營一家公司、進行深刻的思考或者領導一個國家。如果可塑性從不降低，你就沒辦法瞭解世界上的普遍規律，沒辦法很好地形成關於社會生活的認知，沒辦法維持良好的社交關係，甚至沒辦法完成像讀一本書、進行一次深刻的談話、騎腳踏車、給自己做飯等這樣的小事。
假如現在給你一顆可以提高大腦可塑性的膠囊，一口吞下後，你的神經網路會開始重新連線。這時你當然可以去快速學習新語言、擁有新的口音、從新的角度理解物理，可代價是你將忘記從前的一切，童年的記憶、初戀、第一次去迪士尼樂園、與父母共度的時光，都像做了一場夢，醒來只剩一場空。你認為這樣做值得嗎？
《粉紅色柔軟的學習者》
「大衛·伊格曼自我進化四部曲」第四冊
(美)大衛·伊格曼（David Eagleman）著
王明宇 牛雨謠 譯
湛廬文化/浙江科學技術出版社 出品
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