前　言

從生物學(xué)角度來理解人類心智，已經(jīng)成為科學(xué)在21世紀所面臨的核心挑戰(zhàn)。我們渴望理解知覺、學(xué)習(xí)、記憶、思維、意識的生物學(xué)本質(zhì)，以及自由意志的限度。僅僅在數(shù)十年前，生物學(xué)家要在探索這些心理過程的研究中占有一席之地，還是異想天開。直到20世紀中葉，科學(xué)家們?nèi)晕凑J真考慮過如下想法：心智作為宇宙中最復(fù)雜的運作過程，可能把它深藏的秘密留待分子水平的生物學(xué)研究來解決。

生物學(xué)在最近50年里所取得的激動人心的成就，讓上述想法成為可能。詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在1953年發(fā)現(xiàn)了DNA的結(jié)構(gòu)，掀起了一場生物學(xué)革命，它為我們提供了一個理論框架，來理解基因攜帶的信息如何控制細胞功能。這個發(fā)現(xiàn)讓我們對下列問題有了基本的了解：基因如何受到調(diào)控，它們又如何合成決定細胞功能的蛋白質(zhì)，以及發(fā)育過程如何開啟、關(guān)閉基因和蛋白質(zhì)來決定生物的身體構(gòu)造。正是這些非凡的成就，讓生物學(xué)從諸多科學(xué)領(lǐng)域中脫穎而出，成為與物理學(xué)和化學(xué)并駕齊驅(qū)的核心學(xué)科。

在融匯了新知識并且獲得了信心之后，生物學(xué)將注意力轉(zhuǎn)向了它最為遠大的目標：理解人類心智的生物學(xué)本質(zhì)。這個曾經(jīng)長期被人們認為無法納入科學(xué)研究的領(lǐng)域，如今方興未艾。當(dāng)思想史學(xué)家回顧20世紀的最后20年時，他們很可能會對如下令人驚異的事實發(fā)表評論：這個時期涌現(xiàn)出來的關(guān)于人類心智最有價值的洞見，不是出自哲學(xué)、心理學(xué)或精神分析等涉及心智的傳統(tǒng)學(xué)科，而是出自這些學(xué)科與腦生物學(xué)的融匯，分子生物學(xué)領(lǐng)域近年來取得的驚人成就推動了這種新的綜合，進而形成了一門新心智科學(xué)，它利用分子生物學(xué)的威力來研究生命的重大未解之謎。

這門新科學(xué)基于五個原理。第一，心智與大腦①是不可分離的。大腦是一個具有巨大計算能力的復(fù)雜器官，它建構(gòu)我們的感覺經(jīng)驗，調(diào)控我們的思想和情緒，控制我們的行為。大腦不僅控制跑步和進食等相對簡單的動作，還控制思考、說話和藝術(shù)創(chuàng)造等人類特有的典型復(fù)雜行為。從這個角度來看，如同走路是雙腿實施的一套操作，心智則是由大腦實施的一套操作，只不過要復(fù)雜得多。

第二，大腦的每一項心理功能——從最簡單的反射到語言、音樂和藝術(shù)領(lǐng)域富有創(chuàng)造性的行為——都是由大腦不同區(qū)域特異性的神經(jīng)環(huán)路實現(xiàn)的。這就是為什么我傾向于使用“心智生物學(xué)”（biology of mind）這個術(shù)語來表示由這些特異性的神經(jīng)環(huán)路實現(xiàn)的一套心理操作，而不使用“該心智的生物學(xué)”（biology of the mind），后者意味著全部心理操作是由單獨某個腦區(qū)完成的。

第三，這些環(huán)路全部是由相同的基本信號傳導(dǎo)單元，即神經(jīng)細胞構(gòu)成。

第四，神經(jīng)環(huán)路通過特異性分子在神經(jīng)細胞內(nèi)和細胞之間產(chǎn)生信號。

第五，在幾十億年的進化中，這些特異性信號分子被保留了下來，而且保持著原樣。其中有些分子不僅存在于我們最古老祖先的細胞里，現(xiàn)在也可以在與我們親緣關(guān)系極遠的原始生物體內(nèi)找到，比如細菌和酵母等單細胞生物，以及蠕蟲、蠅和蝸牛等簡單多細胞生物。這些生物在它們所處的環(huán)境中擬定生存策略用到的分子，與我們打理自己的日常生活、適應(yīng)周遭環(huán)境所用的分子相同。

因此，我們從這門新心智科學(xué)中，不僅收獲了關(guān)于我們自身如何知覺、學(xué)習(xí)、記憶、感受和行動的洞見，還得到了一個以生物進化為背景來理解我們自身的嶄新視角。這使我們認識到，人類心智是由低等祖先使用過的分子進化而來，那些完好保存至今的調(diào)控生命各種進程的分子機制，照樣適用于我們的精神生活。

由于心智生物學(xué)將對個體和社會福祉產(chǎn)生廣泛影響，科學(xué)界一致認為它在21世紀將擁有如基因生物學(xué)在20世紀所取得的地位。

從兩千多年前蘇格拉底和柏拉圖首次探討心理過程的本質(zhì)起，它就一直是西方思想史的核心議題。除了繼續(xù)探討這個問題外，這門新心智科學(xué)還提供了一些實用性的洞見，有助于我們理解和處理那些與生活息息相關(guān)的重要心智議題。科學(xué)不再是科學(xué)家專享的領(lǐng)地，它已經(jīng)成為現(xiàn)代生活和當(dāng)代文化不可或缺的一部分。媒體幾乎每天都在報道那些不指望公眾能理解的專業(yè)信息。大眾常常無法理解由阿爾茨海默病所引起的失憶和由于年齡增長帶來的失憶這兩種癥狀的區(qū)別——前者是不斷惡化且破壞性很強的，后者相較而言是良性的。他們聽說過認知增強劑，卻不太清楚它們能有什么用。他們得知基因能夠影響行為，而且某些基因的失調(diào)會引起精神和神經(jīng)疾病，卻不知曉致病機理。另外，人們還聽說男女在天資上的性別差異會影響他們的學(xué)術(shù)和職業(yè)生涯，這是否意味著男人和女人的大腦有所不同？兩者在學(xué)習(xí)方式上存在差異嗎？

在生活中，大多數(shù)人都需要做出一些重要的私人或公共決定，其中包含了對心智的生物學(xué)理解。有些決定是在試圖理解各種正常人類行為的過程中產(chǎn)生的，另一些則與更嚴重的精神和神經(jīng)疾病相關(guān)。因此，有必要讓每個人都能獲取那些以清晰易懂的方式呈現(xiàn)出來的優(yōu)質(zhì)科學(xué)信息。科學(xué)界目前普遍認為我們有責(zé)任向公眾提供這類信息，對此我表示贊同。

在我從事神經(jīng)科學(xué)研究的早期，我意識到，就像我們科學(xué)家熱切地想要闡釋這門新心智科學(xué)一樣，很多沒有科學(xué)背景的大眾同樣渴望了解這門學(xué)科。本著這種精神，我在哥倫比亞大學(xué)的同事詹姆斯·H.施瓦茨與我一道寫成了《神經(jīng)科學(xué)原理》，這本面向大學(xué)和醫(yī)學(xué)院學(xué)生的導(dǎo)論性教材目前正在編撰第五版②。在這本教材出版之后，我們收到了很多為大眾做腦科學(xué)科普講座的邀請。這種經(jīng)歷使我相信，如果科學(xué)家愿意承擔(dān)解釋腦科學(xué)核心議題的工作，那么大眾是愿意花時間去理解這些議題的。為此我寫了這本書來向沒有科學(xué)背景的普通讀者介紹新心智科學(xué)。我的目的在于，用簡單的術(shù)語來解釋這門學(xué)科如何從早期科學(xué)家的理論和觀察發(fā)展壯大，成為如今作為實驗科學(xué)的生物學(xué)的一部分。

2000年秋天，我因為在大腦記憶存儲方面的研究而榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，這成為進一步推動我寫作本書的動力。所有的諾貝爾獎得主都受邀寫一篇自傳性文章。在寫文章的過程中，我比以往更清楚地看到，我對記憶本質(zhì)的興趣深植于我在維也納的童年經(jīng)歷。我還更生動地看到，我的研究工作讓我參與到科學(xué)發(fā)展的一個歷史性階段，并成為非凡的國際生物學(xué)界的其中一員，對此我心懷莫大的驚喜與感激。我在工作中結(jié)識了一些杰出的科學(xué)家，他們是近年來生物學(xué)與神經(jīng)科學(xué)革命的領(lǐng)軍人物，與他們交往的經(jīng)歷深深影響了我的研究。

因此，我在本書中將兩個故事交織在一起。第一個是最近50年來心智研究領(lǐng)域所取得的非凡科學(xué)成就的學(xué)術(shù)史。第二個是我在這50年間的生活經(jīng)歷和科研生涯。書中將追溯我在維也納的兒時經(jīng)歷如何引發(fā)了我對記憶的迷戀，這種迷戀先是讓我投入到歷史學(xué)與精神分析之中，接著又轉(zhuǎn)向腦生物學(xué)，最后進入對記憶的細胞及分子機制的研究。由此可見，我在記憶問題上的個人求索如何與最偉大的科學(xué)事業(yè)之一——嘗試通過細胞及分子生物學(xué)研究來理解心智——相交相融的故事，會在《追尋記憶的痕跡》中一一道來。

①中文習(xí)慣把英語里表示整個腦的“brain”稱作大腦，而在科學(xué)上，大腦僅指端腦。本書除了在“大腦半球”和“大腦皮層”等術(shù)語中指的是端腦外，一般情況下提到“大腦”均是指整個腦。

②第五版已于2012年10月問世。