從單獨的一次談話,到一個人所屬的更廣義上的文化,人生中的所有經歷都塑造著大腦的微觀細節。用神經學的說法來講就是,你是什么人,取決于你來自什么地方。大腦永不停歇地改變形狀,持續地重塑自身回路;而因為你的經歷獨一無二,所以你神經網絡里廣闊而復雜的連接模式也獨一無二。此外,這些模式還在不斷地改變你的整個生活,“你是誰”也因此在不斷變化,永不休止。
雖然神經科學研究是我的日常工作,但每當捧起一顆人腦,我仍然心存敬畏。再想想它的實際重量(成年人的大腦重量約為1.4千克)、奇特的均質度(像結實的果凍),還有皺巴巴的外表(水腫般的基底上有一道道深深的溝壑)。大腦最驚人的地方莫過于它出色的機體素質:這么一坨不起眼的東西,似乎跟它所創造的復雜的心理過程格格不入。
人的思想、夢境、記憶和經驗,全都來自這坨奇異的神經物質。我們是誰,要到它錯綜復雜的電化學脈沖的放電模式里去尋找。如果放電活動停了下來,你也就“熄火”了。如果這一活動因為傷病或藥物發生特性改變,你的個性也會隨之改變。和身體的其余部位不同,如果大腦的一小塊受到了損傷,“你是誰”有可能從根本上發生改變。為了解原因,讓我們從頭說起。

一段歷經悲喜、絢麗多彩的完整人生,就發生在這區區1.4千克重的東西里。

掃碼下載“湛廬閱讀”App,
搜索“大腦的故事”,
獲取本書所有高清彩圖。
人類大腦為什么不做預設
剛出生時,人類弱小而無助。我們會有一年多的時間無法行走,再過兩年多才能表達完整的想法,還在更多年頭里無法自食其力。我們需要完全依賴周圍的人才能生存。再看看其他許多哺乳動物:海豚,一生下來就會游泳;長頸鹿,出生后幾個小時就能站立;斑馬,出生45分鐘之內就能奔跑……放眼整個動物王國,就連我們的近親猿猴,在出生后不久也能獨立了。
表面看來,這對其他物種來說似乎是極大的優勢,但實際上,它是一種限制。動物幼崽之所以發育迅速,是因為它們的大腦基本上是按照預設程序接線的,這種預設犧牲了靈活性。想象一下,如果某些倒霉的犀牛發現自己正置身于北極凍原,或者喜馬拉雅山巔,甚至東京市中心,它們就沒有能力適應這樣的環境,所以我們在這些地方看不到犀牛。在生態系統中某一特定的生態位下,一生下來就有一顆預先設定好的大腦,這種策略很管用,但動物一旦離開這個生態位,它蓬勃發展的可能性就大大降低了。
相比之下,人類可以在許多不同的環境下蓬勃發展,從凍土地帶到高山,再到繁華的城市中心,因為人類的大腦在出生時明顯尚未完工。人類大腦不是一生下來所有東西都接好了線,而是根據生活經歷的細節來進行塑造的,這就導致人在年幼時,大腦要經歷漫長的時期來適應環境。動物大腦按預設程序接線的方式通常被稱為“硬接線”,而人類大腦的接線方式則叫作“現場接線”。
你是怎樣成為你的
人年幼時的大腦靈活性背后藏有什么奧秘呢?不是新細胞的生長,因為兒童腦細胞的數量和成年人的其實一樣。相反,其奧妙在于這些細胞的連接方式。
出生時,嬰兒的神經元是相互獨立的、未連接的。在人生的頭兩年,隨著大腦細胞接收感覺信息,它們異常迅速地連接起來。每一秒就有多達200萬個新連接(突觸)在嬰兒的大腦里形成。兩歲時,小孩子擁有超過100萬億個突觸,是成年人的兩倍。
現場接線


許多動物一生下來就有著基因上的預設程序,“硬接”了特定的本能和行為。基因指導身體和大腦的具體構建,定義了這些動物是什么,會有怎樣的行為。一發現黑影掠過,蒼蠅就會本能地逃跑;到了冬天就往南飛是知更鳥的預設本能;熊有冬眠的渴望;狗會保護主人——這些都是硬接線本能和行為的例子。硬接線令這些動物一出生就能像它們的父母一樣行動,有時候還能為自己覓食、獨立生存。
人類的情況有些不同。人剛出世時,大腦帶著一定的基因硬接線的行為和本能,如呼吸、哭鬧、吃奶、對面孔感興趣、具備學習母語細節的能力等。但相較于動物王國中的其他物種,人類大腦剛出生時異常不完備。人腦的詳盡接線圖并沒有預先設好程序,相反,基因對神經網絡的藍圖僅做了一般性指引,外界經驗會對接線的其余環節進行微調,以適應當地細節。
人腦能夠根據出生的世界進行自我塑造,這種能力讓人類這個物種接管了地球上的每一種生態系統,并開始朝著太陽系進軍。
這時候,連接的數量達到了高峰,遠遠超過自身所需。于是,新連接數量不再大量增長,取而代之的是神經的“修剪”策略。隨著孩子不斷成長,50%的突觸都會被剪掉。
哪些突觸留下,哪些被剪掉呢?如果一個突觸成功加入了某神經回路中,它就得到強化;反之,如果它沒有用,就會遭到弱化,最終被消除。就像樹林里的小徑沒人走就會湮沒一樣,不用的突觸也會消失。
從某種意義上說,你成為自己的過程,就像從一塊大理石中把本就存在的可能模樣雕刻出來。你之所以成為你,不是因為你大腦里生長出了什么東西,而是因為原有的一些東西被刪除了。

在新生兒的大腦里,神經元彼此之間連接較少。在生命最初的兩三年里,神經的枝椏生長,細胞之間的連接不斷增多。在此之后,連接遭到修剪,成年時變得更少、更強健。
在整個童年期,局部環境不斷完善著大腦,根據我們接觸到的東西,對遍布種種可能性的密林進行修剪。大腦里的連接變得更少,也更強健。
舉個例子,嬰兒期接觸到的語言會強化人聽到該語言中特定聲音的能力,弱化聽到其他語言中聲音的能力。以英語和日語為例,出生在日本的孩子和出生在美國的孩子,一開始都能聽到這兩種語言里所有的聲音并給予響應。但隨著時間的推移,在日本長大的孩子會喪失分辨“R”和“L”這兩個音的能力,因為這兩個音在日語中沒有分別。我們偶然出生在某個地方,就會受到那個地方的塑造。
受到關愛的孩子更聰明嗎
在漫長的童年時期,大腦不斷對突觸進行修剪,根據環境的具體情況塑造自己。讓大腦與環境相匹配,是一種明智的策略,但也伴隨著風險。
如果大腦發育的環境,也就是孩子得到養育和照料的環境,并不是個“符合預期”的合適環境,大腦就很難正常發育。威斯康星州的詹森家族曾親身經歷過這種事。比爾·詹森(Bill Jensen)和卡羅爾·詹森(Carol Jensen)夫婦二人收養了4歲大的湯姆、約翰和維多利亞。這3個孩子都是孤兒,被收養前生活在環境惡劣的羅馬尼亞國營孤兒院,這段經歷導致他們大腦的發育受到了影響。
當時,詹森夫婦抱著孩子,打了輛出租車準備離開羅馬尼亞。在路上,他們請司機翻譯孩子們在說什么。出租車司機解釋說,他們說的是些莫名其妙的話,不屬于現有的語種。由于在孤兒院里沒有正常的互動,孩子們自己創造出了一套奇異的混合語言。成長過程中,孩子們不得不應對學習障礙問題,這是正常的童年生活遭到剝奪給他們留下的傷疤。
湯姆、約翰和維多利亞對自己在羅馬尼亞的經歷都記不太清楚了,但仍有人對這些孤兒院印象清晰,那就是波士頓兒童醫院兒科的教授,查爾斯·納爾遜(Charles Nelson)醫生。1999年,他首次探訪了這些機構,他看到的情景十分可怕。年幼的孩子們被關在嬰兒床上,得不到感覺刺激。每15名孩子只配1名照管員,而且院方還告訴照管員,不得把孩子抱起來,不得以任何方式對他們表現出關愛,哪怕孩子們在啼哭。因為院方擔心,表現出關心會讓孩子們想要更多,在人手有限的情況下,這根本做不到。由于條件有限,一切事情都受到嚴格管制:孩子們排隊在塑料盆里小便;留著相同的發型,不分性別;穿著一樣,并按時間表喂食。一切都是機械化的。
啼哭的孩子得不到應答,很快就學會不哭了。孩子們沒有人抱,也沒有人陪著玩耍。雖然他們的基本需求得到了滿足,有東西吃,有人給洗澡,也有衣服穿,但卻被剝奪了情感關懷、支持和其他一切情感刺激。結果,他們發育得“不加區別地表現友善”。納爾遜說,他走進一個房間,身邊圍著以前見都沒見過的小孩子。他們想要跳進他懷里、坐在他腿上、抓著他的手、跟著他走動。這種不加區別的友善行為乍看起來似乎很貼心,但這是遭到忽視的孩子們的一種應對策略,與之相輔相成的還有長期的依戀問題。這是在這種孤兒院長大的孩子的一種標志行為。
孤兒院的生活條件讓納爾遜及其團隊大為震驚,于是他們著手設計了布加勒斯特早期干預計劃(Bucharest Early Intervention Program)。他們對136名兒童進行了評估,這些孩子的年齡在6個月到3歲之間,他們從出生起就待在孤兒院。評估結果顯示:首先,這些孩子的智商測試得分只有六七十分,而普通孩子是100分左右;其次,孩子們表現出大腦發育不完善的跡象,語言能力極度滯后;納爾遜使用腦電圖來測量孩子們的腦電活動,發現他們的神經活動明顯較少。
在沒有情感關愛和認知刺激的環境中,人的大腦無法正常發育。
令人欣慰的是,納爾遜的研究也揭示了一個重要的結果:一旦孩子進入安全和充滿關愛的環境中,大腦的發育能夠在不同程度上有所恢復。孩子越早進入適當的環境,恢復得越好。如果孩子兩歲前就進入撫養家庭,大腦的發育一般都能很好地恢復。兩歲之后,他們能有所改善,但會殘存程度不同的發育問題,其嚴重程度取決于年齡大小。
羅馬尼亞的孤兒院

1966年,為增加人口和勞動力,羅馬尼亞總統尼古拉·齊奧塞斯庫(Nicolae Ceau?escu)下令禁止避孕和墮胎。婦科醫生成了“月經警察”,檢查育齡婦女,確保她們生育足夠的后代。孩子少于5個的家庭,要征收“獨身稅”。一時間,羅馬尼亞人口增長率暴漲。
許多貧困家庭無力撫養孩子,就把孩子交給了國營機構。于是,國家又設立了更多孤兒院,以適應飛漲的孤兒人數。到1989年齊奧塞斯庫政權垮臺的時候,孤兒院里已有約17萬名被棄兒童。
科學家們很快發現,孤兒院的經歷給這些兒童的大腦發育帶來了不良后果。這些研究對政府政策產生了影響。這些年來,大多數羅馬尼亞孤兒被送回了父母家,或由政府找人寄養。到2005年,羅馬尼亞制定法律,禁止將未滿兩歲的兒童送到機構托管,除非孩子有嚴重殘疾。
世界各地仍有數百萬的孤兒生活在政府設立的托管機構里。考慮到養育環境對嬰兒大腦發育的重要性,政府的當務之急是要想辦法讓孩子的成長環境能滿足其大腦正常發育的要求。
納爾遜的研究表明,充滿關愛的培養環境對兒童大腦的發育至關重要。這說明周圍的環境對塑造我們成為什么樣的人有重要的意義,我們對環境非常敏感。因為人腦采用的是現場接線策略,我們是什么樣的人,在很大程度上取決于我們所置身的環境。
青春期孩子的大腦是怎么想的
就在二三十年前,人們還認為,到童年末期,大腦發育就基本完成了。但我們現在知道,人類大腦的構建要花長達25年的時間。青少年時期是重要的神經重組和改變的時期,對我們成年以后會是什么樣的人有顯著的影響。激素在身體里奔涌,帶來了明顯的生理變化,讓我們有了成年人的模樣,但在看不見的地方,大腦也正經歷著同等程度的巨變。這些變化深刻地影響著我們對周遭世界的行為和反應方式。
變化之一,與新出現的自我感及隨之而來的自我意識有關。
為了解青少年大腦的運作情況,我們做了一項簡單的實驗。在我的研究生里基·薩維亞尼(Ricky Savjani)的幫助下,我們請志愿者坐在商店展示櫥窗里的凳子上。接著,我們拉開櫥窗帷幕,讓志愿者直接面對窗外的世界,暴露在路人的目光之下。

志愿者坐在一家商店的櫥窗里,被路人盯著看。青少年產生了比成年人更強的社交焦慮,反映了青春期大腦發育過程中的細節。
在把志愿者送入這個尷尬的社交情境之前,我們給每個人都配置了設備,以測量他們的情緒反應。我們給他們連上了一臺測量皮膚電反應的裝置,皮膚電反應是測量焦慮的有效方式:汗腺打開得越充分,皮膚電傳導也就越高。順便說一句,測謊儀或測謊試驗采用的也是這種技術。
實驗同時找了成年人和青少年參加。在成年組中,我們觀察到,被陌生人盯著看讓他們產生了一定的應激反應,這一結果完全符合預期。但在青少年組中,同樣的體驗產生的情緒反應非常強烈:青少年被人看時要焦慮得多,有人甚至顫抖起來。
青少年的大腦塑造

童年之后,青春期開始之前,大腦就來到了第二個過度生長的時期:前額葉皮質長出新的細胞和新的連接,即突觸,為大腦塑型創造新通路。這一輪過度生長之后,則是持續大約10年的修剪:較弱的連接被修剪掉,而較強的連接得到強化,這一過程貫穿整個青少年時期。修剪帶來的結果是,在青春期,前額葉皮質的體積每年大約縮小1%。青春期的大腦回路塑造,為我們走上成年之路奠定了學習基礎。
由于這些巨變發生在大腦進行高級推理和沖動控制的區域,青春期會出現顯著的認知變化。背外側前額葉皮質是重要的控制沖動的區域,也是最晚成熟的區域之一,要等人到20歲出頭時才進入成熟狀態。早在神經學家還沒研究出這些細節時,汽車保險公司就注意到了大腦不成熟帶來的后果,他們也因此向處在青春期的駕駛員收取更高的保費。同樣,刑事司法系統也早就產生了這樣的直覺,因而對青少年的處置跟對成年人的不同。
為什么成年人和青少年之間存在這樣的區別呢?答案與大腦里名為內側前額葉皮質的區域有關。當你想到自己的時候,這一區域就會被激活,當你身處一個對自己有著情緒意義的情境中時尤其如此。哈佛大學的利婭·薩默維爾(Leah Somerville)和她的同事發現,當人從童年進入青春期時,其大腦內側前額葉皮質在社交場合變得更加活躍,并在15歲左右達到峰值,此時,社交場合承載了大量的情緒負荷,導致了高強度的自我意識應激反應。也就是說,在青春期,對自我的考量,即“自我評價”,有著極高的優先級。與之相對,成年人的大腦已經對這種自我感習以為常了,就像已經穿慣了一雙鞋一樣,因此他們對坐在商店的櫥窗里就沒那么在意。
除了不善社交和情緒高度敏感外,青少年的大腦還更愛冒險。青少年的大腦與成年人的相比更易受到冒險行為的誘惑,無論是開快車還是用手機發不雅照片,這主要跟我們應對獎勵和激勵的方式有關。隨著我們從童年進入青春期,大腦中與尋求愉悅相關的腦區,如其中一個名叫伏隔核的區域,對獎勵表現出越來越強的反應。青少年這些區域的活躍度跟成年人一樣高。但有一個重要的事實:青少年眶額皮質的活動跟童年時差不多,這一區域與決策、注意和模擬未來結果有關。成熟的追求愉悅的系統,加上不成熟的眶額皮質,導致青少年在情緒上高度敏感,在控制情緒的能力上卻比成年人要弱。
此外,薩默維爾和其團隊對為什么同輩壓力對青少年行為有很強影響提出了一個設想:參與社交考量的區域(如內側前額葉皮質)跟把動機轉換成行動的其他腦區(紋狀體及其相關網絡)有更強烈的耦合。他們認為,這或許可以解釋為什么有朋友在身邊的時候,青少年參與冒險的可能性更高。

由于參與獎勵、規劃和動機的諸多大腦區域發生了變化,在青春期,我們的自我意識也發生了重大改變。
青少年時期,我們看待世界的方式是由大腦定期變化造成的。這些變化促使我們變得更具自我意識,更愛冒險,更容易因受同伴的影響而采取行動。對世界各地那些在教育孩子時受挫的家長來說,這里包含著一條重要信息:青春期的孩子是什么樣的人,不單是他的某種選擇或態度帶來的結果,更是劇烈的、不可避免的神經變化的產物。
成人的大腦定型了嗎
到了25歲,大腦童年期和青春期的轉化終于結束。我們的身份認同和人格的結構性轉變完成,大腦至此似乎發育完全了。你或許認為,身為成年人,自己就這樣定型了,不再改變。然而并不是這樣,在成年期,大腦還會繼續改變。可以塑造并維持造型的東西,我們稱其具有可塑性。大腦就是如此,哪怕在成年期時也一樣:人的經歷改變它,而它則保留這些變化。
為了理解這些生理變化到底有多驚人,讓我們來看看倫敦的一群出租車司機及他們的大腦。他們經過4年的強化培訓,通過了全英國最艱巨的記憶任務之一:“倫敦知識”考試。該考試要求有志從事出租車司機工作的人記住倫敦龐雜的道路,外加所有可行的排列組合。這是一項非常艱巨的任務:知識庫覆蓋了貫通倫敦全市的320條不同路線,25 000條大街,20 000個地標和興趣點,包括賓館、影劇院、飯店、大使館、警察局、體育設施,以及任何一個乘客可能想去的地方。參加知識考試的學員一般每天要花3~4個小時背預設行程。
“倫敦知識”考試這一獨特的腦力挑戰,激起了倫敦大學學院一群神經科學家的興趣,他們掃描了若干出租車司機的大腦。科學家們對大腦里一個名叫海馬的小區域特別感興趣,這里是關系到記憶力,尤其是空間記憶力的關鍵區域。

在這場華麗的記憶壯舉中,倫敦出租車司機們要死記硬背地學習城市地理。培訓結束后,他們可以清晰地說出大都市區任意兩個地點之間最直接(且合乎交通法規)的路線,無須借助地圖。接受這一挑戰的最終結果是他們的大腦發生了明顯的變化。
科學家們發現出租車司機們的大腦有著明顯的改變:他們的海馬后部明顯變得比未參加考試的對照組的大了許多,這大概是不斷增加的空間記憶造成的。研究人員還發現,出租車司機做這份工作越久,大腦該區域的變化就越大,該結果表明這些司機不是在進入這一行時海馬區域就大于常人,這是實踐所帶來的變化。
對出租車司機的研究表明,成年人的大腦并非固定不變,而是可以進行重新配置的,且變化程度之大是訓練有素的研究人員能看得出來的。

學習完“倫敦知識”之后,出租車司機大腦里的海馬明顯改變了形狀,這反映了他們空間導航能力的改善。
不光只有出租車司機的大腦進行過自我重塑。研究人員對20世紀最著名的一顆大腦——愛因斯坦的大腦進行了檢查,可惜他的大腦并未透露他成為天才的奧秘。但它確實顯示,他大腦里掌管左手手指的區域擴大了,在皮質里形成了一道叫作“奧米伽標志”(其形狀像希臘字母Ω)的巨大褶皺,這得益于他不那么為人所知的愛好——演奏小提琴。經驗豐富的小提琴手大腦里的這道褶皺都會擴大,因為他們集中地發展了左手手指的精細靈巧性。相比之下,鋼琴演奏家在左右腦都出現了奧米伽標志,因為他們的兩只手都需要做精妙細致的動作。

左圖為正在拉小提琴的愛因斯坦,右圖為愛因斯坦的大腦。大腦是從上方觀察的,最靠上的照片是大腦前側。灰色區域異常擴大,導致額外增加的腦組織聚成了好像希臘字母Ω倒過來的樣子。
在不同的人身上,大腦褶皺的形狀基本一致,但它在更精妙的細節上對你來自何處、你現在是什么樣的人做了個性化的獨特反映。雖然大多數變化太小,無法用肉眼觀測,但你所經歷的一切,都改變了大腦的生理結構,從基因的表達到分子的位置,再到神經元的架構。你的出身、文化、朋友、工作、看過的每一部電影、進行的每一場談話,這些全都在神經系統里留下了痕跡。這些不可磨滅的、微小的印象積累起來,造就了你是什么人,也限定了你能夠成為什么人。
為什么平時無害的人會突然行為異常
大腦的變化代表了我們做過什么,我們是什么樣的人。但如果大腦由于疾病或損傷發生了變化,又會是什么樣的情形呢?是否也會改變我們是誰、我們的個性和行為呢?
1966年8月1日,在得克薩斯大學奧斯汀分校,25歲的查爾斯·惠特曼(Charles Whitman)搭乘電梯前往觀景鐘樓。而后,他朝著鐘樓下的人無差別地開槍。惠特曼共導致13人死亡、33人受傷,他自己最終被警方射殺。警察趕到他家之后,發現他前一天晚上還殺害了自己的妻子和母親。
有一點比這起隨機暴力事件還令人震驚,那就是在此之前,查爾斯·惠特曼的履歷中沒有哪一條可以讓人預見到這起事件:他曾是美國童子軍中級別最高的鷹童軍(Eagle Scout),從事銀行出納員的工作,他還是工程學專業的學生。

1966年,查爾斯·惠特曼在得克薩斯大學奧斯汀分校犯下惡性槍擊的罪行,圖為警方對他的遺體拍下的照片。在他的遺書里,惠特曼要求對自己進行尸檢,他懷疑自己的腦子里有東西出了問題。
惠特曼殺死妻子和母親后不久,坐下來用打字機敲出了一份相當于自殺遺書的留言:
這些天來我真的搞不懂自己。我應該是一個理性而聰明的普通年輕人。然而,最近(我不記得是什么時候開始的),我卻總是冒出許多不正常、不合理的想法。我死后,希望執行尸檢,看看是否有明顯的生理病變。
惠特曼的請求得到了批準。尸檢后,病理學家報告,惠特曼長了一個小腦瘤。它差不多有5美分硬幣的大小,壓在大腦的杏仁核上,這一區域參與跟恐懼和攻擊相關的思考。腦瘤對杏仁核施加的少量壓力,卻在惠特曼的大腦里引發了一連串的嚴重后果,讓他做出了完全有違自己性格的舉動。他大腦的實質改變了,由此也改變了他是什么人。
這誠然是一個極端的例子,但比這更細小的變化就足以改變一個人的組織構造。比如藥物或酒精的攝入;比如特殊類型的癲癇讓人變得更篤信宗教;比如帕金森病讓人失去信仰,而治療帕金森病的藥物則容易把人變成病態的賭徒。改變我們的不光是疾病或化學物質,我們看的電影、從事的工作,每一件事都參與其中,不斷重塑著我們的神經網絡,改變著我們的身份定義。那么,你到底是誰呢?在你內心深處,最核心的地方,有什么人在那兒嗎?
為什么記憶常常不靠譜
大腦和身體在我們的一生里改變了這么多,但就像時鐘時針的變化一樣,要察覺這些變化很困難。例如,每4個月,紅細胞就徹底更替一遍,皮膚細胞每幾個星期就換一輪。在7年左右的時間里,身體里的每一個原子就會徹底由其他原子取代。從物理層面來說,你在不停地翻新,變成一個全新的你。幸運的是,或許有一個恒定的元素連接著所有這些不同版本的你:記憶。記憶說不定能擔此重任,成為編織起你身份形象的線索,令你成為你。它是你身份的核心,提供了連續的、獨一無二的自我意識。
然而這其中或許也存在一個問題:連續性會不會只是幻覺?想象一下,你走進一個公園,與不同年齡的自己相會。公園里有6歲的你、青春期的你、20多歲的你、50多歲的你、70多歲的你,以及生命最后階段的你。在這種情境下,你們可以坐在一起,分享相同的人生故事,梳理出你唯一的那一條身份線索。
但真的能做到嗎?你們的確有著相同的名字和歷史,但事實上,你們其實是不同的人,有著不同的價值觀和目標。你們人生記憶的相同之處說不定比你預想的還少。你記憶中15歲的自己,跟你真正15歲時不同;而且,對同一件事,你有著不同的回憶。為什么會這樣呢?因為記憶就是這樣的。

假設一個人可以按不同的年齡化為分身,所有這些分身都能認同同一段記憶嗎?如果不能,他們真的是同一個人嗎?
記憶并不是一段視頻,不能準確地記錄你人生的每一個瞬間;它是來自往昔時光的一種脆弱的大腦狀態,你要回想,它才浮現。
舉個例子:你來到一家餐廳,為朋友過生日。你經歷的一切,觸發了大腦特定的活動模式。例如,有一種活動模式,由你和朋友之間的對話觸發;另一種模式,由咖啡的氣味激活;還有一種模式,由美味的法式小蛋糕的味道激活。服務員把拇指放在你的杯子里,是又一個難忘的細節,觸發又一種神經元放電模式。在海馬龐大的相關神經元網絡里,所有這些模式集群彼此連接,反復重播,直到連接方式最終固定下來。同時激活的神經元會建立起更有力的連接:一同啟動的神經元,連接在一起。由此產生的網絡,是該事件的獨特標志,代表了你對生日聚會的記憶。

你對一起事件的記憶,由參與體驗細節的獨特細胞集群再現。
假設6個月以后,你吃到了一塊法式小蛋糕,味道就跟你在那次生日聚會上吃到的一樣。這把特殊的鑰匙,能夠解鎖相關的整個網絡。最初的集群亮了起來,就像整座城市的燈都點亮了。突然之間,你回到了那段記憶里。
雖然我們并不是總能意識到這一點,但記憶或許并不如你期待的那么豐富。你知道朋友們在那里:他穿的一定是西裝,因為他總是穿西裝;另一個女性朋友則穿著藍色的襯衫,不對,也可能是紫色的,說不定是綠色的。如果真的深究那段記憶,你會意識到,你完全不記得餐廳里其他食客的細節,盡管當時是滿座。
所以,你對生日聚會的記憶已經開始褪色。為什么?因為你的神經元數量有限,而且它們都需要從事多重任務。每個神經元參與不同時間的不同集群。你的神經元在關系不斷變化的動態矩陣中運作,繁重的需求不斷要求它們跟其他神經元連接。所以,隨著這些“生日”神經元協同參與到其他記憶神經網絡里,你的生日聚會的記憶變得模糊起來。記憶的敵人不是時間,而是其他記憶。每一件新的事情都需要在數量有限的神經元里建立新的關系。然而,褪色的記憶在你看來似乎并未褪色。你感覺,或至少以為,完整的畫面始終存在。
你對那件事的記憶更是值得懷疑。比方說,聚會之后的某一年,你的兩位朋友分手了。回想起那次聚會,你現在或許會錯誤地記起兩人的關系當時就亮了紅燈。那天晚上,他是不是比平常更安靜?兩人之間好像有些尷尬的沉默?這些細節很難說得準,因為你神經網絡里的相應知識改變了相關的記憶。你情不自禁地用現在涂改過去。因此,對同一件事的感知,在你人生的不同階段很可能有很大差異。
加利福尼亞大學歐文分校的伊麗莎白·洛夫特斯(Elizabeth Loftus)教授進行了一項開創性的研究,發現了記憶的可塑性。她展示了記憶有多么容易受到影響,從而為記憶研究領域帶來了巨大變革。
洛夫特斯設計了一項實驗,請志愿者們觀看車禍的影片,接著問他們一系列問題,測試他們記住了哪些內容。她所問的問題,影響了志愿者們的答案。她解釋說:“我使用了兩種問法:其一是,兩車相碰時,車速有多快;另一種是,兩車相撞時,車速有多快。目擊者們對速度做出了不同的估計。我用‘撞’字的時候,他們認為車速更快。”誘導性問題可以干擾記憶,這令她大感好奇,于是她決定再做進一步的探究。
有沒有可能植入完全虛假的記憶呢?為了尋找答案,她招募了一群參與者,讓團隊接觸其家人,了解這些參與者從前的生活點滴。掌握了這些信息之后,研究人員針對每一名參與者拼湊出來4段童年故事。有3段是真實的。第4段故事包含了若干似是而非的信息,但完全是編出來的。它講的是小時候在購物中心迷路,在一位和善的老人的幫助下,最終跟家人團聚的事。
研究人員通過一系列的訪談,把這4段故事講給參與者聽。至少有1/4的人聲稱自己還記得商場迷路事件,盡管它從未發生過。不止如此,洛夫特斯解釋說:“他們一開始也許只‘回想’起一點兒。一個星期之后,他們回憶起來的內容更多了。他們還會說起救了自己的老婦人。”隨著時間的推移,越來越多的細節被悄悄填入虛構的記憶里:“老婦人戴著一頂很夸張的帽子”“我抱著自己最心愛的玩具”“媽媽急得都快瘋了”。
所以,不光有可能往大腦里植入虛構的新記憶,人們還會欣然接受它,為其點綴細節,不知不覺地把幻想編織進自己的身份認同里。
我們都很容易受到這種記憶的擺布,洛夫特斯自己也不例外。原來,在她年紀還小時,母親在游泳池溺水身亡了。多年以后,她和親戚的一番對話引出了一件出人意料的事實:是洛夫特斯在泳池里發現了母親的尸體。這個消息把她嚇壞了,她根本不知道,事實上也根本不相信。但她這樣說道:“從那次生日宴會回家以后,我就開始想,說不定真是這樣。我開始尋思其他我還記得的事情:比如消防員來了,給了我氧氣。或許我需要氧氣,是因為我發現尸體后太受沖擊?”沒過多久,她腦海中就浮現出母親在游泳池里的情形了。
但又過了一陣,親戚給她打電話,說是自己記錯了。發現尸體的并不是她而是她的姑姑。于是,洛夫特斯得以擁有了一段屬于自己的虛假記憶,細節豐富且印象深刻。
我們的過去并非一段段忠實的記錄。相反,它是一次次重構,有時幾乎是編故事。我們回顧自己的人生記憶時,應該帶著這樣的認識:不是所有的細節都準確無誤。一些細節是別人講給我們的,另一些是我們自己補充的,我們認為當時肯定就是那樣。所以,如果你完全根據自己的記憶來回答你是什么人,你的身份就變成了一段奇異的、不斷變化的、不定的故事。
不愛動腦的人老得快,是真的嗎
現如今,人類的壽命比以往歷史上的都要長,這對保持大腦健康帶來了挑戰。像阿爾茨海默病和帕金森病等疾病會攻擊我們的腦組織,從而損害我們的本質。
但這里有個好消息:一如小時候環境和行為能塑造大腦,它們對你的晚年同樣重要。
來自全美各地的1 100多名修女、牧師和修士參加了一個獨特的研究項目——“宗教團體研究”,探索大腦衰老帶來的影響。研究尤其希望梳理出阿爾茨海默病的風險因素。本次研究的受試者年齡在65歲及以上,無阿爾茨海默病癥狀且未表現出可測量病征,其中有數百名修女在死后捐獻出大腦以供研究。

老年時期保持繁忙的生活方式對大腦有益。
宗教團體除了是一個穩定的群體,方便每年定期追蹤測試外,其成員還有著類似的生活方式,攝入的營養相似,生活水平相近。這樣就可以減少更廣泛的群體中可能出現的所謂“干擾因素”,或者說差異,如飲食、社會經濟地位和教育等,所有這些都有可能干擾研究結果。
數據收集始于1994年。迄今為止,來自芝加哥拉什大學的戴維·本內特(David Bennett)博士和其團隊已經收集了超過350顆大腦。每一顆大腦都得到了精心保存,檢測與年齡相關的大腦疾病的微觀證據。這僅僅是研究的一半內容,另一半則涉及收集每一名參與者在世期間的更詳細的數據。每一年,參加研究的每一個人都要接受一系列測試,進行心理和認知評估,以及醫學、身體和基因檢測。
團隊剛著手研究時,希望在阿爾茨海默病、卒中及帕金森病這3種最常見的導致癡呆的疾病與認知衰退之間找到明確的聯系。然而,他們發現的結果卻是這樣:就算腦組織上遍布阿爾茨海默病肆虐的痕跡,也不一定意味著人會出現認知問題。有些人去世時具備阿爾茨海默病的所有病理特征,但卻毫無認知損傷。這是怎么回事?
團隊回到之前收集的大量數據里尋找線索。本內特發現,心理和經驗因素決定了是否會出現認知損傷。具體來說,認知鍛煉,即保持大腦活躍的活動,如填字游戲、閱讀、駕駛、學習新技能、承擔責任等,它們具有保護作用。社交活動、社交網絡、社交互動,以及體力活動也都有著同樣的效果。
未來的記憶

正常的大腦

亨利·莫萊森的大腦
亨利·莫萊森(Henry Molaison)15歲時經歷了自己的第一次癲癇發作。從那時開始,他的癲癇發作得也越發頻繁。因為不愿在未來總經歷猛烈抽搐,亨利接受了一臺實驗性質的外科手術:切除了大腦左右兩側顳葉的中間部分,包括海馬。亨利的癲癇發作痊愈了,但為此承受了可怕的副作用:整個余生,他再也無法建立任何新的記憶。
故事并未到此為止,除了無法建立新記憶之外,他還無法想象未來。
想象一下明天去海灘的情形。你眼前展現出怎樣的畫面?沖浪玩家和沙堡?層層疊疊拍打的海浪?透過云層灑下的陽光?如果你去問亨利,他的典型回答恐怕是:“我只能想象出藍色。”他的不幸揭示了記憶背后的大腦機制:記憶的目的不光是記錄以前發生的事情,還讓我們能設想未來。為想象明天的海灘體驗,大腦里的海馬扮演了關鍵角色:重新組合來自過去的信息,將其組裝成一幅未來的畫面。

數百名修女去世后捐出了大腦供研究。研究結果出人意料。
反過來,他們發現,如孤獨、焦慮、抑郁、比一般人更易憂慮等消極心理因素,則跟認知快速衰退相關。積極的特質,如有責任心、生活有目標、保持忙碌,則有保護作用。
大腦存在病變神經組織但并未表現出認知癥狀的參與者,建立起了所謂的“認知儲備”。大腦組織部分區域退化,其他區域則得到了充分鍛煉,故此補償或接管了退化的區域負責的功能。我們越是保持自己的大腦認知健康度,大腦從A到B之間建立起的新神經網絡通路就越多,最典型的方式就是用包括社交互動在內的有難度的新穎任務挑戰大腦。
把大腦想象成一個工具箱。如果這是個好用的工具箱,它里面會有你完成任務需要的所有工具。需要擰開螺栓,你就會找出棘輪套筒;沒有套筒,你會拿出扳手,扳手也沒有,一把鉗子也能試試看。認知健康的大腦,在概念上與此相同:哪怕一些通路因為疾病退化了,大腦也可以找出其他解決方案。
研究中修女的大腦證明,保護大腦并幫助它盡量長久地保持我們的內在本質是可行的。我們無法阻止衰老的過程,但通過練習認知工具箱里的所有技能,我們或許能夠延緩這個過程。
意識與大腦活躍度有什么關系
當我想到自己是什么人時,還有一個更為重要的方面不可忽視:我是有感知的人。我能體驗到自己的存在。我感覺自己置身此地,通過眼睛往外看世界,從我這一中央舞臺感知世界呈現的這場五光十色的演出。這種感覺,我們稱為意識或覺知。
科學家經常爭論意識的具體定義,但用一個簡單的對比就足以明確我們說的是什么:你醒著的時候有意識,處于深度睡眠狀態則無意識。這種區分引出了一個簡單的問題:在這兩種狀態下,大腦的活動有什么區別呢?
有一種測量方法,那就是使用腦電圖,它通過捕捉顱骨外圍的微弱電信號,獲取數十億神經元激活放電的綜合活動情況。這是一種有點笨拙的技術,類似于拿著傳聲器站在棒球場外面,試圖了解棒球的規則。盡管如此,腦電圖仍可對清醒和睡眠狀態的腦活動差異提供即時的分析。
清醒的時候,腦電波顯示,數十億神經元彼此之間參與著復雜的交流,不妨把這種交流想象成體育場內不同觀眾正在進行的數千場對話。
睡覺的時候,身體似乎關機了。所以,人們自然覺得神經元體育場平靜下來了。但1953年,人們發現這樣的假設并不正確:夜晚的大腦和白天時同樣活躍。只不過,睡眠期間,神經元互相協同的方式不同,進入了一種更為同步的、有節奏的狀態,就像體育場里的觀眾們一圈一圈地做著墨西哥人浪。

神經元彼此之間采用復雜、微妙、基本獨立的節奏進行協調時,意識會浮現。在深度睡眠中,神經元彼此間更為同步,意識便消失了。
你可以想象,當體育場內同時進行著上千場互不相干的對話時,討論的復雜度就很高。相比之下,當人群一起做人浪、喊口號時,就不需要過多思考。
所以,在特定時刻你是什么人,取決于神經元放電的具體節奏。白天,意識從復雜的神經元集群中浮現。晚上,神經元的互動稍微改變了一點點,你就消失了。要等到第二天早上,你的神經元讓慢波消失,重新采用復雜的節奏工作,你才能重新回來。
研究生畢業后,我得到機會,跟我最敬佩的科學英雄之一弗朗西斯·克里克(Francis Crick)共事。我見到他的時候,他正在調整研究方向,想要解決意識的問題。他辦公室的黑板上寫著許多東西,黑板中央有一個單詞寫得比其他單詞要大很多。那個詞一直拷問著我。那個詞是“意義”(meaning)。對神經元、神經網絡和大腦區域的機制,我們有許多了解,但并不知道那些奔涌的信號到底有什么意義。大腦的物質怎樣令我們對事物產生興趣呢?
意義問題尚未解決。但我想,我們可以這樣說:某件事情對你的意義,就寓于你基于整個人生體驗史建立起來的聯系網之中。
想象一下,我拿起一塊布,往上面潑了些彩色顏料,然后展示給你的視覺系統。這有可能引發回憶,點燃你的想象嗎?好吧,也許不能,因為它只是一塊布,對吧?
但現在,想象這塊布上按照國旗的圖案來涂色。我幾乎可以肯定,這會觸發你內心的某種東西,但根據你的個人體驗史,其具體含義是獨特的。你不再把它們視為純粹的物體,你按自己的方式去感知它們。
心身問題

意識覺知是現代神經科學中最令人困惑的難題之一。我們的精神體驗和我們的實體大腦之間到底有著什么樣的關系呢?
哲學家勒內·笛卡爾(Rene Descartes)認為,非物質的靈魂脫離大腦,單獨存在。他猜測,感官輸入進入松果體,松果體是通往非物質的靈魂的門戶。(他選擇松果體很可能只是因為它位于大腦中線,而大多數其他大腦功能部位都是成對的,左右腦各一個。)
非物質的靈魂的想法很容易想象,但是它很難與來自神經科學的證據達成一致。笛卡爾從來沒有參觀過醫院的神經內科。如果他有,他就會看到,當大腦發生變化時,人的性格也會改變。有些腦損傷讓人抑郁;有些變化讓人狂躁;有些能讓人改變宗教觀、幽默感,甚至賭博欲望;而有的大腦損傷讓人舉棋不定,產生妄想,或魯莽好斗。故此,在這樣的知識框架下,精神和身體很難分離開來。
如我們所見,現代神經科學致力于梳理出神經活動與特定意識狀態的具體關系。要完整地理解意識,很可能需要新的發現和理論,這個領域仍然相當年輕。
所以,你是什么人,取決于你的神經元每時每刻正在干什么。
我們每個人都走在自己的軌跡上,依靠我們的基因和經驗來導航,故此,每一顆大腦都有著不同的內部生活。大腦就像雪花一樣,每一片都有著獨特的紋樣。
隨著數萬億的連接不斷形成和重組,其獨特的模式意味著不曾有和你一樣的人存在,以后也不會有。在此刻,你的意識覺知體驗對你而言獨一無二。
因為身體物質不斷變化,我們也在不斷變化。我們不是固定不變的。從搖籃到墳墓,我們是不斷發展的作品。