神經細胞之間的溝通方式

一些人對于我即我腦這個觀點感到非常沮喪，他們認為這種觀點的描述似乎太過物質化了，覺得它貶低了生活經歷在自我形成中的作用。有些人指出，大腦需要身體的協同作用，所以二者是不可分割的；還有人認為大腦的存在依賴于身體，身體的存在又依賴于周遭環境，那么將生活體驗簡單歸納為大腦的活動便是缺乏邏輯的。所有這些觀點都有道理，但最終我們需要探究這些系統是如何共同工作的。在這其中，大腦顯然是起點，因為它是自我認知的基礎。我們可以改變環境、替換掉大部分的身體結構，而依然能形成自我認知，但如果替換掉大腦就不行了。也就是說，想要理解自我感覺的產生，最終都需要考慮身體與環境對自我的塑造作用。

再回到解剖室里，大腦吸引了我們的全部注意力。這是身體中最不平凡的一部分，當然，其意義絕不僅僅是一個身體組織。每一個大腦都以某種方式產生出痛苦、狂喜、困惑、悲傷、好奇、失望以及其他心理狀態，正是這些狀態讓我們成為人類。每一個大腦都存儲著記憶，具有創造力，也許還有少許瘋狂。接球、得分、與陌生人調情，或者決定入侵波蘭，這些都是大腦的作為……那天下午在解剖室中，我們手中的每一個大腦都曾經歷過擁有類似思想、感覺和行為的生命周期。它們的主人曾為人所深愛，曾談吐幽默、風度翩翩，曾體驗過性愛的激情，并在生命的終章直視死亡，最后決定將遺體捐獻給醫學機構。第一次將別人的大腦捧在手上的那一刻，是我最靠近心靈體驗的時刻，它讓我感受到生命的偉大與短暫。

在度過情感上的震撼期之后，你會被這個極其奇妙的器官深深吸引，特別是當你對人類大腦這個神奇的結構心生贊嘆的時候。雖然無法用肉眼觀察到，但我們的大腦中有大約1700億個細胞。這些細胞可分為很多種類，而對本書而言，神經細胞（又稱神經元）才是執行信息加工任務的神經通路的基本組成單位。作為微環路的構成元素，神經元的數量在860億至1000億個之間，主要分為三類：感覺神經元負責對神經系統輸入的外部信息做出回應；運動神經元控制人類的運動行為；而占大多數的是中間神經元，這類細胞負責將大腦的輸入和輸出連接起來，組成一張上演著聰明現象的內部網絡。內部網絡負責存儲信息，并進行著我們認為是高級思維過程的操作。神經元們自己沒有那么智能，當它們不被激活的時候，除了靜止外，只是像蓋格計數器捕獲背景輻射一樣，偶爾發放一下電沖動。但當它們接收到其他神經元活動的震蕩時，就會像一把機關槍一樣立刻被激活，從而向其他神經元發出傳遞信息的神經沖動。那么，相對靜止和迅速激活這兩種狀態，是如何產生極具力量和復雜性的人類心理的？

答案就是，當你擁有足夠數量的神經元連接時，這些連接的集合就會產生驚人的復雜性。這與一個蟻群中眾多的工蟻或一個土堆中數量龐大的白蟻的組織原理一樣，只要有基本元素間的相互連通，就能產生復雜的結果。在美國貝爾實驗室（Bell Laboratory）工作的數學家克勞德·香農（Claude Shannon），在1948年研究關于通過電話傳輸大量數據的問題時發現了這一理論。他提出，無論多么復雜的事物，都可以被分解為分布在一個網絡中的一系列開關狀態。香農的“信息論”（Information Theory）并非是被束之高閣的概念性理論，而是廣為人知且被運用到現實中的，它引導了通信工業的革命并開啟了計算機時代。他指出，只要將大量的處于開啟或關閉狀態的簡單開關連接起來，就可以產生一個二進制代碼，也就是控制著一切電子系統，包括從iPod到國際空間站的通信平臺。二進制代碼是現代所有計算機語言的基礎，也是所有具備神經系統的生物有機體的運行法則。

神經元之間通過神經纖維發放電化學信號得以實現相互聯系。一個典型的神經元擁有與相鄰神經元連接的神經纖維，同時也擁有與更遙遠的神經元簇進行連接的、被稱為軸突的遠距離神經纖維。這就像你不但能擁有一群家住得很近且常常聯絡的朋友，也可以同時和住在國外的一群朋友保持著聯絡。在大腦的外表面，神經元組成了一層3~4毫米厚的高密度表層，即大腦皮層。大腦皮層非常神奇，因為大部分決定著人類行為的高級功能都依賴于這層薄薄的組織，所以它同時也讓人類大腦具備了如同有裂縫的大號胡桃仁一樣的獨特外觀。由于褶皺的存在，人腦的體積是老鼠大腦體積的3000倍，大腦皮層卻只比老鼠的厚3倍。你可以試著想象將一個大號的清潔海綿塞進一個比它小的瓶子里，這時你必須要使勁擠壓它才能將其塞進去。人腦也是這個道理。由于人腦沒有為了安置與之表面積相同的皮層而進化成沙灘球那么大，為了在我們的頭骨內塞入盡量多的腦組織，褶皺結構就是自然產生的解決方法了。你去隨便問哪一位正在分娩的母親，她都會禮貌地告訴你：孩子的頭不要再大了，生一個頭正常大小的孩子就已經夠痛苦了！

就像有些奇怪的外星生物會長出觸角一樣，每一個神經元可以同時和其他幾千個神經元連接，它是否激活是由到達的信息集的活動決定的。當活動的總量達到引爆點，神經元就會被激活，向與它連接的神經元發放一種引起連鎖反應的微弱電化學信號。事實上，每一個神經元都如同一個微型處理器一樣，計算著所有與之相連的神經元的集體活動。這好比在一群人之間傳話，有的神經元像幫你傳話的朋友一樣友善，它們被激活了；而另一些神經元則處于抑制狀態，它們試圖讓你保持靜默。每一次神經元在與不同的鄰居或遠距離的同類對話時，它都會記下誰傳了話，誰又保持了沉默。這樣當再次傳話的時候，神經元就會回應得更加確定。這是因為神經元之間的連接在重復的共同激活之后得到了強化。用發現這一機制的神經生理學家唐納德·赫布（Donald Hebb）的話來說，就是一起激發的神經元連在一起。

這類使用電信號的傳導模式就是精神世界的語言，它們形成了我們的思想。無論它們是被外在世界所引發，還是來自深層精神世界的表象，所有的思想都是我們大腦的矩陣，也就是內心的激活模式。當我們接收到對感官產生刺激的外界信息，比如聽到音樂時，刺激就會以神經沖動的形式傳到大腦的相關加工區域，接著產生一種覆蓋整個大腦的電信號激活模式。相反，每當我們產生一個內在想法，比如回憶起音樂的旋律時，涉及相關腦區的類似的神經活動模式同樣會被激活，并對關于這一體驗的記憶和思維過程進行重塑。

這是因為大腦的處理過程是采用分布模式的。

你大腦內的神經傳導模式好比一種多米諾裝置，一旦推動一塊骨牌就會引發連鎖反應，唯一不同的是我們大腦中的骨牌會重新彈回原位，等待著下一次被推倒。其中，有些骨牌很容易推動，而有些在被激活并建立傳導模式前，需要由不同的發力點反復推動才可以。

現在請你想象大腦內的神經模式是數萬億不同的多米諾裝置，而非一組，它們之間有重疊的部分，并且共享著一些相同的興奮神經元或抑制神經元。因為某些相互交叉連接的神經元影響著神經活動所經過的通路，所以不是所有的骨牌都會被推倒。事實上，每一個神經元都可以參與不止一種神經活動，這意味著大腦采用的是并行結構。這是大腦功能如此強大的一個重要原因。同樣的神經元可以同時處理多項任務，就像三維的井字棋游戲一樣，如圖1-1，其中O和X就像是興奮或抑制條件下的神經元，它們可以連通或阻斷一條線，我們將用這個例子來比喻一系列神經元的激活。

井字棋游戲中的線可以沿不同方向延伸。若在最底層的下方區域畫一個X，那么它可能會同時激活中層和上層的圖形并連成一條線，所以如果只想著某一層的排布，那你很可能會輸掉游戲。你如果想要贏，就一定要同時想著不同層之間的并行激活。與此類似，神經元在其他的連通工作網絡中也采用并行的激活模式。因為神經元之間神經沖動的傳遞速度對于我們所知的大腦的多重加工功能來說太慢了，幸好它采用的是并行的激活模式。大腦之所以能快速高效地完成任務，最好的解釋就是它的神經傳導采用了并行的模式。我們的大腦能夠用同一個硬盤處理多項任務。

在這樣的排列中，人一生中的各種體驗就像是多根手指推倒很多不同的骨牌，進而創造出不同的激活模式。通過這種方式，我們生活中發生的所有事件以分散的并行模式被存儲到神經回路這個復雜的結構中。由于幾百億個神經元都可以與周圍的神經元發生高達一萬種可能的連接，于是這一排列可以創造出近乎無限種不同的連接模式。大腦的運算能力令人難以置信。舉個例子，假設你只有500個相互連接的神經元，每個神經元都可以處于開或關的狀態，那么不同連接模式的總量就是2500個，這個數字已經超過了在可觀察領域發現的所有原子數量的總和注1。這時你就可以明白，為什么擁有幾百億個神經元的大腦被認為是人類已知的，或確切地說是未知的、最復雜的系統。

注1 我們宇宙中所有原子的數量大約有1081個，感謝丹尼爾·沃爾珀特給我提供這個神奇的數字進行比對。

這就是大腦進行工作的基本方式。就像基努·里維斯飾演的尼奧一樣，你和現實世界也沒有直接聯系。所有的體驗，都是經過不同的神經活動加工后形成的精神生活。你也生活在自己的矩陣中。加拿大著名的神經外科醫生懷爾德·彭菲爾德（Wilder Penfield）報告說，他在手術時刺激了有意識患者的大腦皮層，這會引發他們產生像做夢一樣的閃回，這是對我們的觀點的最有力證明。他寫道：“這些閃回是對意識的電激活的順序記錄，而這些記錄在它們的早期體驗中是被遺忘了的?！彼踔猎谧约航憬愕拇竽X皮層上進行直接刺激，發現這會引發運動、感覺和思維活動。我們處理的信息、存儲的記憶和即將施行的計劃，都是通過這些不同模式的連接進行編碼的。我們有愛、恨，記得法國首都和上一屆世界杯冠軍的名字，知道如何搭帳篷、如何做十的除法，知道自己下一部小說的情節、巧克力的口感和橙子的香氣……所有這些你有過的或是即將擁有的感覺、知識和體驗，可能都是由于神經元的一連串激活而產生的。我們現在經歷的、我們能做的和我們即將做的事情，都超不出這個范疇。不然的話，我們的大腦一定有鬼，但迄今為止還從沒有人發現過。