導讀 自人類誕生……

如今我敢肯定，要是我們將以下三種生物的精神石化或保存下來，不帶偏見地進行比較，我們立刻會發現，作為動物，大猩猩和人類之間與大猩猩和狒狒之間相差無幾。

——托馬斯·亨利·赫胥黎于倫敦皇家科學院的演講

親愛的華生，你我志趣相投，我們對那些稀奇古怪、打破常規及跳脫日復一日枯燥生活的東西充滿喜愛。

——夏洛克·福爾摩斯

人類是猿類還是天使呢？本杰明·迪斯雷利在一場關于達爾文進化論的著名辯論中也提出了這個問題。我們僅僅是“升級版”的黑猩猩嗎？或者我們在某種意義上是特別的物種，是超越了化學和本能的無意識流動的物種？許多科學家，包括達爾文本人在內，都認為前者是正確的：人類的心智能力僅僅是能力的提升，而這些能力最終與我們在其他猿類身上看到的相同。在19世紀，這是一個激進而有爭議的論點，有些人甚至至今仍對此耿耿于懷，但是自從達爾文出版了震驚世人的進化論論著，人類是由靈長類動物進化而來的這一說法便得到了廣泛支持。如今，要嚴肅地反駁這一點是不可能的——我們從解剖學、神經學、遺傳學、心理學上看，都是猿類。任何在動物園中對猿類與人類的神秘相似性感到震撼的人，都知道這是真的。

讓我奇怪的是，為什么總有人對以下問題或者其中之一如此癡迷：猿類是否有自我意識，還是它們不懂得動腦筋？生命是否有意義？人類是否“僅僅”是動物，還是說人類高貴無比？作為一名科學家，我很樂意在合理的情況下得出絕對結論，前提是這個結論是有意義的。但是，面對諸多這種亟待解決的超自然難題，我必須得承認，我看不到這里的沖突所在。例如，為什么我們不能既是動物界的一個分支，又是宇宙中完全獨特且壯麗的新風景？

我還覺得奇怪的是，關于人類起源的論述，人們總喜歡用“僅僅是”“只不過是”這樣的字眼。人類是猿類，也是哺乳動物，同時又是脊椎動物。我們都是由數十萬億個軟綿綿、跳動著的細胞組成的生命體。我們就是這樣的人類，但我們又不“僅僅”如此。此外，我們還有一些獨特的、前所未有的超然特點。我們是真正陽光下的新事物，有著未知的，也許是無限的潛力。我們是第一個也是唯一一個掌握自己命運的物種，而不受化學物質和本能的支配。在這個我們稱為地球的偉大達爾文主義舞臺上，自出現生命以來，還沒有過像人類這樣的巨變。每當我想到我們是什么，我們能獲得什么時，“僅僅”之類的暗諷之詞根本無處落腳。

任何猿類都能夠摘得香蕉，但是只有人類能夠觸摸星星。猿類在森林里生活、競爭、繁殖、死亡——對它們來說，這就是故事的結局。人類能夠書寫、研究、創造和探索。我們剪接基因，分裂原子，發射火箭；我們凝視蒼穹，探索宇宙大爆炸的中心；我們深入鉆研圓周率。也許最引人注目的是，我們凝視內心，嘗試理解人類獨特而神奇的大腦之謎。這讓我們的頭腦轉動起來。你手心中一個3磅重的果凍難道可以想象天使的存在嗎？難道它能思考無限的意義，甚至質疑它在宇宙中的位置？尤其令人敬畏的是，任何一個大腦，包括你的大腦，都是由原子組成的，而這些原子數十億年前形成于無數遙遠星系的中心。這些粒子跨越萬古，漂移億萬光年，直到重力和偶然把它們帶到如今。現在，這些原子形成了一個聚合體，也就是你的大腦，你不僅能夠思考那些賦予你生命的星系，也能夠思考自己的思維能力、求知能力。有人說，隨著人類的到來，宇宙突然變得有了自我意識。這的確是最大的謎團。

我們很難不帶感情色彩地談論大腦。我們如何去研究它呢？有很多方法，從單神經元研究到高科技大腦掃描再到跨物種比較。我喜歡的方法毫無疑問十分老派。我常遇到一些由腦卒中、腫瘤或頭部受傷導致腦損傷的患者，他們的感知和意識通常都出現了障礙。有時我也會遇到一些大腦看起來沒有受傷或受損的患者，但報告反映他們有異常的知覺或心理體驗。不論遇到哪種患者，我的治療程序都一樣：我與他們交談，觀察他們的行為，進行一些簡單的測試，窺探他們的大腦（如果可能的話），然后提出一個涉及心理學和神經學的假設——換句話說，這個假設可以將奇怪的行為與大腦錯綜復雜的神經聯系起來。我的成功率還算高。所以，我耐心地逐個研究這些案例，對人類的思想和大腦的運作，以及它們是如何不可分割地聯系在一起的有了新的見解。通過發現的這些細節，我獲得了進化方面的啟示，這也讓我更加了解究竟是什么讓人類這個物種如此獨特。

讓我們看一看下面的例子。

蘇珊每次看到數字時，都會看到每個數字帶有固定的色彩。例如，5是紅色的，3是藍色的。這種現象被稱為聯覺，在藝術家、詩人、小說家中出現的概率是普通大眾的8倍，這表明它可能與創造力有某種神秘的聯系。難道聯覺是某種神經心理學的化石？它是理解人類創造力進化起源和本質的線索嗎？

漢弗瑞在截肢后出現了一只幻肢手臂。幻肢是被截肢者常有的感覺，但是我們注意到漢弗瑞身上有些異常。當他僅僅是看著我拍打學生志愿者的手臂時，他十分驚訝，因為他產生了幻肢被拍打的真實感覺。當他看到學生們在撫摸冰塊時，他的幻肢感受到冰冷。當他看到別人按摩手部時，他也覺得自己在感受“幻肢按摩”，幻肢的疼痛減輕了。他的身體、他的幻肢及陌生人的身體在他的大腦的哪些部位融合了？他真正的自我意識是什么？又在哪里呢？

一位叫史密斯的患者在多倫多大學做了神經外科手術。他完全清醒，意識清晰。他的頭皮被注入局部麻醉劑，顱骨被打開。外科醫生在史密斯的前扣帶回部位放置了一個電極，該部位靠近大腦前部，這里的許多神經元都對疼痛做出反應。果不其然，醫生發現，每當史密斯的手被針刺時，有一個神經元就會變得活躍。但是接下來發生的事情讓外科醫生更加驚奇。當史密斯只是看著其他患者的手被針刺時，該神經元也會變得活躍。這就好像神經元（或其所屬的功能回路）能夠對他人感同身受。可以說，陌生人的疼痛變成了史密斯的疼痛。印度教和佛教的神秘主義者斷言，自我和他人之間沒有本質上的區別，真正的覺悟來源于打破這一屏障的憐憫之心。我曾經認為這只是善意的胡言亂語，但史密斯身上確實出現了不知道自我與他人區別的神經元。我們的大腦天生就具有同情心和憐憫心嗎？

喬納森在按照要求想象一個數字時，總能在眼前的特定空間位置看到每一個數字。數字1到60依次排列在一條虛擬的數字線上，而這條線在三維空間中巧妙地扭曲，甚至可以對折。喬納森聲稱這條曲線能夠幫助他進行數學運算（有趣的是，愛因斯坦經常聲稱自己可以在空間中看到數字）。像喬納森這樣的例子是否可以幫助我們理解人類對數字的獨特處理能力？我們大多數人都有一種模糊傾向，想把數字從左到右排列，但是為什么喬納森的排列發生了扭曲？我們之后會講到，這是一個神經異常的典型例子，除了豐富了進化術語，它沒有任何意義。

一位舊金山的患者精神錯亂日益嚴重，但他卻開始創作出絕美的畫作。難道他的腦損傷以某種方式釋放了隱藏已久的繪畫天賦？在遙遠的澳大利亞，一位名叫約翰的大學生志愿者正參加一項不同尋常的實驗。他坐在椅子上，頭上戴著可以將磁脈沖傳送至大腦的頭盔。感應電流時，他的頭部肌肉不由自主地抽搐起來。令人驚訝的是，約翰開始創作畫作——他聲稱自己之前不會畫這些。為什么他們身上會出現這樣的隱藏的藝術家特征？很多人說我們大多數人只用了10%的大腦，這是真的嗎？我們每個人的內心都有等待被釋放的畢加索、莫扎特和斯里尼瓦瑟·拉馬努金（數學天才）嗎？進化是否抑制了我們內在的天分呢？

在得腦卒中之前，杰克遜博士是加利福尼亞州丘拉維斯塔市一位杰出的內科醫生。后來，他的右邊身體部分癱瘓，但幸運的是，他的大腦皮質只有一小部分受到損傷，而這個部位掌控大腦高級智能。他的較高心智功能在很大程度上未受損傷：他能理解大部分人說的話，也能夠很好地與人交談。我們用各種簡單的任務和問題來探查他的心智功能，當我們請他解釋“閃光的不一定是金子”這句話時，令人吃驚的事情發生了。

“博士，這句話的意思是閃光的黃色物體并不一定是黃金，它可能是銅或者某種合金。”

“是的，”我說道，“但是除此之外是否有更深的含義呢？”

“有的，”他回答，“這意味著當你去買珠寶時，你得小心謹慎，店里經常敲你竹杠。我覺得可以看一下金屬的比重。”

杰克遜博士患有一種我稱之為“隱喻受損”的病癥，這是否意味著人類大腦進化出了一個專門的“隱喻中心”呢？

賈森是圣迭戈一家康復中心的患者。在我的同事蘇布拉馬尼亞姆·斯里拉姆博士（Dr. Subramaniam Sriram）見到他之前的幾個月里，他一直處于一種被稱為無動性緘默癥的半睡眠狀態。賈森臥床不起，無法行走，無法認出他人，也無法與人互動，包括他的父母——盡管他很警覺，眼睛經常隨著周圍的人轉動。然而，如果他的父親到隔壁打電話給他，賈森的神志立刻變得清醒，能夠認出父親并與之交談。當父親回到房間，賈森馬上恢復到“僵尸”狀態。這就好像有兩個賈森被困在一個身體里：一個有視覺，警覺卻無意識；另一個有聽覺，警覺且有意識。這些有意識或無意識的人格反復的怪異行為是否揭示了大腦如何生成自我意識？

這些故事聽起來有點兒像埃德加·愛倫·坡或菲利普·K.迪克筆下的幻想小說。然而，它們都是真實的，而這些只是你在本書中遇到的少數案例。對這些患者的深入研究不僅可以幫助我們理解造成奇怪病癥的原因，還能夠幫助我們了解正常大腦——你我的大腦的功能。也許有一天，我們甚至可以回答最困難的問題：人類大腦是如何產生意識的？是什么或是誰讓意識中的“我”在茫茫宇宙中照亮了一個小小的角落，而宇宙的其他部分卻對人類的每一份關切無動于衷？這是一個與神學聯系頗為緊密的問題。

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考慮到現代人的獨特性，我們很自然地會想到，在我們之前的其他物種在多大程度上接近我們的認知狀態。人類學家發現，在過去的幾百年中，原始人類的族譜多次出現分支。在不同時期，許多原始人和類人猿物種在地球上繁衍生息，但出于某種原因，我們這一分支是唯一“成功”的物種。其他古人類的大腦是什么樣的呢？他們消失的原因是沒有偶然進化出恰好的神經適應組合嗎？我們現在能依靠的只能是他們的化石和零散的石器的無聲證詞。遺憾的是，我們可能永遠無法了解他們的真實行為和思想。

我們更有可能解開有關尼安德特人的謎團，他們是我們的近親物種。眾所周知，他們距離到達人類的全面發展階段只有一步之遙，這一點幾乎可以肯定。盡管傳統上他們被描述為典型的野蠻人、反應遲鈍的洞穴居住者，但尼安德特人的形象在最近幾年卻一直在改變。像我們一樣，他們創造藝術、制造珠寶、吃豐富多樣的食物、埋葬逝者。越來越多的證據表明，他們的語言比傳統穴居人的語言要復雜得多。然而，大約在3萬年前，他們從地球上消失了。較為流行的猜想是，尼安德特人之所以滅亡而人類能夠繁衍，是因為人類在某種程度上更優越：擁有更高級的語言、更有利的工具、更完善的社會組織，或者其他更好的東西。但這并不能完全說明問題。我們超越他們了嗎？我們把他們都殺了嗎？借用電影《勇敢的心》中的一句話，是我們將他們趕盡殺絕了嗎？僅僅是因為我們運氣好，而他們運氣不好嗎？會不會稍有不慎，在月球上插上旗幟的就是他們，而不是我們呢？尼安德特人的滅絕時間不算久遠，足以讓我們能夠恢復其真實骨骼（而不僅僅是化石）。隨著基因研究的持續發展，我們對這一分支的了解肯定會更多。

當然，還有霍比特人。

不久之前，在爪哇島附近的一個偏僻小島上，住著一群身高不到一米的矮小生物，或者我應該說是“人”。他們與人類非常相近，然而令世人驚訝的是，他們竟然是一個不同的物種，幾乎一直與我們共存，直至有史時期來臨。在有康涅狄格州大小的弗洛勒斯島，他們靠捕獵6米長的龍蜥蜴、巨型老鼠和矮小的大象勉強維持生計。他們制造了微型工具，以便他們的小手抓握；在公海航行方面也很有計劃能力和預見能力。令人難以置信的是，他們的大腦只有人類大腦的三分之一，比黑猩猩的大腦還要小。

如果我把這個故事作為科幻電影的劇本，你可能會覺得太牽強。這聽起來像是直接出自H. G. 威爾斯或儒勒·凡爾納筆下的故事。然而，這恰恰是真的。發現者把他們作為佛羅里斯人（Homo Floresiensis）載入科學記錄中，但是許多人喜歡稱呼他們的綽號——霍比特人。他們的骨骼大約有15000年的歷史，意味著這些奇怪的人類表親和我們的祖先一起生活過，也許是朋友，也許是敵人，我們不得而知。我們也同樣不知道他們消失的原因，但鑒于我們人類在管理大自然方面表現得實在是糟糕，我們可以肯定，是人類將他們推向滅絕。但印度尼西亞的許多島嶼仍未被開發，也許他們在其中某個偏遠的孤島幸存了下來，這也不是絕無可能。（一種理論認為，美國中央情報局已經發現他們，但消息一直保密，直到排除他們藏有大規模殺傷性武器的可能性。）

霍比特人挑戰了我們關于“人類作為智人享有特權地位”的所有先入為主的觀點。如果霍比特人當時坐享歐亞大陸資源，他們可能會發明農業、文明、車輛或文字嗎？他們有自我意識嗎？他們有道德感嗎？他們知道自己注定死亡的命運嗎？他們會唱歌跳舞嗎？或者這些心智功能（根據事實，即他們相應的神經回路）是否只存在于人類身上？我們對霍比特人的了解仍然很少，但他們與人類的相似之處和不同之處可以幫助我們進一步了解是什么讓我們與類人猿、猴子不同，以及我們在進化過程中發生了巨大的飛躍還是漸進的變化。事實上，獲取一些霍比特人的DNA（脫氧核糖核酸）樣本比任何侏羅紀公園的DNA恢復方案都更有科學價值。

關于人類特殊地位的問題將在本書中多次出現，這個問題由來已久，廣受爭議。它是維多利亞時代知識分子的主要關注點，其中主要人物是19世紀科學界的巨頭，包括托馬斯·赫胥黎、理查德·歐文和阿爾弗雷德·拉塞爾·華萊士。盡管達爾文是這一切的“始作俑者”，但他自己卻避開了爭議。赫胥黎身材魁梧，眼睛烏黑，眉毛濃密，以好斗和機智著稱，卻毫無愧疚之心。與達爾文不同的是，他直言不諱地闡述了進化論對人類的意義，并為他贏得了“達爾文的斗牛犬”的綽號。

赫胥黎的反對者歐文堅信人類是獨一無二的。作為比較解剖學的奠基人，歐文啟發了那些常受到諷刺的刻板古生物學家，他們試圖用一塊骨頭來重建整個動物界。他的才華只能與他自己的傲慢相媲美。赫胥黎寫道：“他知道自己比大多數人優秀，而且毫不掩飾自己的所知。”與達爾文不同的是，比起相似性，歐文更加關注不同動物群體的差異性。他對物種之間缺失過渡形式感到震驚——如果一個物種逐漸進化成另一個物種，按理說應該會有過渡的狀態。沒人見過短鼻子的大象，也沒人見過脖子只有現今長頸鹿一半長的長頸鹿。（??狓有這樣的脖子，是很久之后才被發現的。）這種觀察，加上他強烈的宗教觀念，讓他認為達爾文的思想不可信，是異端邪說。他強調了猿類和人類心智能力之間的巨大差別，并（錯誤地）指出，人類大腦有一個特別的解剖結構，叫作“小海馬”，而猿類完全沒有這種結構。

赫胥黎對這一觀點提出質疑，他自己進行的解剖實驗未能發現小海馬。這兩位巨頭為此爭論了幾十年。這場爭論占據了維多利亞時代媒體的中心，制造了像華盛頓性丑聞一樣的媒體轟動效應。有一篇對小海馬爭論的戲仿，發表在查爾斯·金斯利（Charles Kingsley）的兒童讀物《水孩子》（The Water-Babies）中，抓住了時代精神：

（赫胥黎）對許多事情持有非常奇怪的理論。他宣稱猿類同人類一樣，大腦中有大河馬（原文如此）的存在。這令人震驚，因為如果事實真是這樣，數百萬人的信仰、希望和仁慈會變成什么樣呢？你可能認為你和猿類之間還有其他重要的區別，例如能夠說話、會制造機器、能明辨是非、會祈禱，還有其他諸如此類的事情。但親愛的讀者，那是小孩子的幻想。除了大河馬的測試，沒有什么能靠得住。如果你的大腦中存在一只大河馬，你就不是猿類了，就算你有四只手，沒有腳，你也比所有猿類都要強。

加入這場爭論的還有塞繆爾·威爾伯福斯主教（Bishop Samuel Wilberforce），他是一位堅定的神創論者，經常靠歐文的解剖學觀察來調整達爾文的理論。這場爭論持續了20年，不幸的是，以威爾伯福斯從馬背上摔下，頭部撞到人行道當場身亡而告終。據說聽到消息的時候，赫胥黎正在倫敦雅典娜酒店喝著法國白蘭地。他打趣地告訴記者：“主教的大腦終于碰到了嚴酷現實，結果是致命的。”

現代生物學已充分證明歐文的觀點是錯誤的：沒有小海馬，猿類和人類之間也沒有一道鴻溝。一般來說，只有狂熱的神創論者和宗教激進主義者認為人類是特別的。然而，我準備就這一問題為激進觀點辯護，即歐文是正確的——盡管原因與他所想的完全不同。歐文主張人類的大腦是獨一無二的，與猿類大腦有著顯著差別，不像人的肝臟或心臟。這個觀點與赫胥黎和達爾文的觀點完全一致，即人類的大腦在數百萬年間逐漸發展進化，并沒有神的干預。

如果是這樣，你可能想知道，我們的獨特性從何而來？正如莎士比亞和巴門尼德在達爾文之前早就說過的那樣，物有其本，事有其源。

假設漸進、微小的變化只能產生漸進、微小的結果，這是一種常見的謬論。但是線性思維正是如此，似乎是我們思考世界的默認模式。這可能出于一個簡單的事實，即在人類日常生活的時間和范圍內，在我們感官有限的范圍內，大多數可感知現象傾向于遵循線性趨勢。兩塊石頭感覺比一塊石頭重一倍，要養活三倍的人需要三倍的食物等。但是，在人類實際關注的范圍之外，自然界到處充滿著非線性現象。高度復雜的過程可能源于看似簡單的規則或部件，復雜系統中潛在因素的微小變化可以導致其相關因素從根本上發生質的變化。

設想一個非常簡單的例子。想象你面前有一塊冰，你正在逐漸讓它升溫：-6℃……-5℃……-4℃……此時，溫度升高1℃，冰塊并不會發生明顯的變化。與一分鐘之前相比，溫度只是稍微高了一點兒。但當溫度上升至0℃時，事情就不同了。一旦達到這個臨界溫度，你會看到戲劇般的變化：冰塊開始融化，突然間水分子開始在周圍任意流動，冰塊變成了液態水，這要歸功于熱能的臨界溫度。在那個關鍵時刻，增量變化不再有增量效益，而是引發“相變”這樣突然的質變。

自然界充滿了相變。冰塊變為液態水便是其中之一，液態水變成氣態水（蒸汽）是另一種。但是這樣的相變并不僅僅局限于化學變化。它們也可能在社會系統中發生，例如，數以百萬級的個人決策或態度可以相互作用，迅速改變整個系統，形成新的平衡。出現投機泡沫、股市崩盤和自發性交通堵塞時，相變都在發生。從某些方面來看，相變在蘇聯政權解體和互聯網急速崛起中也發揮著重要作用。

我甚至認為相變可能適用于人類起源。數百萬年以來，自然選擇一直以正常的進化方式完善我們祖先的大腦，也就是漸進地、微小地進行著：經歷無數代人，大腦皮質擴大了10美分硬幣大小的范圍，連接兩個結構的纖維束增厚5%等。隨著每一個新生代的出現，神經系統方面都有一些微小的進步，讓猿類在處理各種事情方面比之前略勝一籌，比如在揮舞棍棒和石頭方面更加靈活，在社交策劃、周旋和處理事務上更加明智，在對獵物行為和天氣、季節預測方面更加準確，在回憶往昔并與今朝建立聯系方面更加靈活。

大約在15萬年前的某個時候，大腦的某些關鍵結構和功能迅猛發展，這些結構和功能偶然組合產生了我們所探討的獨特心智能力。我們經歷了一種心智相變。所有相同的“舊部件”還在，但是它們開始以一種全新的方式運作，遠遠超過其各部分的總和。這種轉變帶給我們成熟的人類語言、藝術和宗教情感，以及知覺和自我意識。在大約3萬年的時間里，我們開始建造居所，用獸皮和毛皮縫制衣服，創作貝殼飾品和巖畫，將骨頭雕刻成長笛。我們在基因方面的進化幾乎已經完成，但在另一方面開始了快節奏的進化——不是基因，而是文化。

什么樣的大腦結構的改進是這一切的關鍵呢？我很樂意解釋這個問題。但在此之前，我將帶你縱覽大腦解剖的相關知識，以便更好地理解問題的答案。

大腦簡介

人類大腦由約1000億個神經細胞組成，這些細胞也叫神經元（見導讀圖1）。神經元通過線狀纖維相互連接，線狀纖維交替叢生，時而像密密麻麻的細枝灌木叢（樹突），時而像綿長蜿蜒的傳輸電纜（軸突）。每個神經元與其他神經元接觸的次數從1000到10000不等。這些接觸點稱為突觸，是神經元之間共享信息的地方。每個突觸或興奮或抑制，可以在任何時候打開或關閉。有了所有這些排列組合方式，大腦可能的狀態數量之多令人震驚；事實上，它輕而易舉就超過了已知宇宙中基本粒子的數量。

鑒于大腦如此復雜，令人一頭霧水，醫學院學生覺得神經解剖學非常棘手也就不足為奇了。他們要處理將近100種結構，其中大多數結構的名稱晦澀難懂，例如海馬槽、穹窿、灰被、藍斑核、運動核散的形成、延髓……不得不說，我喜歡脫口叫出它們的拉丁名的感覺。例如延髓——medulla oblongata。我最喜歡的是無名質（substantia innominata），字面意思是“沒有名字的物質”。而小趾展肌（abductor ossis metatarsi digiti quinti minimi）是人體最小的肌肉，用于外展小趾頭，它的發音聽起來像一首詩。（隨著第一批《哈利·波特》的小讀者入學醫學院，也許很快我們就能聽到這些術語的發音變得更有趣。）

幸運的是，所有這些復雜性的背后，都有一個易于理解的基本組織：神經元。大腦的幾十種結構最終都是針對神經元網絡構建的，且有優雅的內部組織。每一種結構都能夠履行離散的（盡管并不容易破譯）認知和心理功能。每一種結構都能與其他大腦結構建立模式連接，從而形成大腦神經回路。回路在循環中反復傳遞信息，讓大腦結構協同運作，形成復雜的感知、想法和行為。

在大腦結構內部和之間發生的信息處理過程相當復雜，畢竟，這是產生人類思維的信息處理引擎，但其中仍然有許多非專業人士可以理解和欣賞的內容。我們將在后面的章節中更深入地回顧其中多個領域，而現在，我們有必要對每個大腦區域進行基本了解，這將幫助我們理解這些專門區域如何協同運作，形成我們的心智、個性與行為。

人類大腦看起來像由兩個鏡像的核桃組成（見導讀圖2）。這些殼狀部分是大腦皮質。大腦皮質從中間分成兩個半球：一個在左邊，一個在右邊。人類大腦皮質長得很大，因此不得不回旋卷曲（折疊），形成了著名的花椰菜外表。（相比之下，多數哺乳動物皮質順滑平坦，若有折疊也是少數。）大腦皮質本質上是高級思維產生的地方，是我們所有最高心智功能的起點。不足為奇的是，皮質在兩種哺乳動物——海豚和靈長類動物中最為成熟。我們后面將繼續討論皮質，現在來看看大腦的其他部分。

在脊柱中心來回穿梭的是一束厚厚的神經纖維——脊髓，它能夠在大腦與身體之間傳遞穩定的信息流。這些信息包括傳遞皮膚所感受到的觸摸和疼痛，或將運動指令傳遞給肌肉。脊髓在最上部從椎骨鞘伸出，進入顱骨，變成粗大球根狀。增厚的部位被稱為腦干，它被分成三個腦葉：髓質、腦橋和中腦。腦橋底部的髓質和細胞核（神經簇）控制著重要的生命功能，如呼吸、血壓和體溫。在這個區域中，即使是非常微小的動脈出血也會即刻導致死亡。（與之相反，大腦的較高區域可以承受相對較大程度的損傷，患者能夠存活甚至恢復健康。例如，額葉上的一個大腫瘤可能會引發幾乎無法察覺的神經癥狀。）

小腦位于腦橋頂部，它控制精細動作，也與平衡、步態和姿勢相關。當你的運動皮質（大腦的一個較高區域，負責發出自主運動命令）通過脊髓向肌肉發送信號時，該信號的副本會被傳至小腦——有點兒像電子郵件的抄送。小腦還接收來自全身肌肉和關節感受器的感覺反饋。因此，小腦能夠檢測到預期動作與實際動作之間可能出現的任何不匹配，并將修正后的信息插入傳出的運動信號中。這種實時的反饋驅動機制被稱為伺服控制回路。小腦損傷會導致回路振蕩。例如，患者可能試圖觸碰她的鼻子，感覺自己抬手過高，這時她會試圖用相反動作來做補償，這導致她的手朝著相反方向移動過度。這就是所謂的意向性震顫。

圍繞腦干頂部的是丘腦和基底神經節。丘腦從感覺器官獲得主要輸入信息并將其傳遞到感覺皮質，以進行更復雜的信息處理。我們為什么需要這樣的中繼站尚不清楚。基底神經節是一個形狀怪異的結構簇，它與控制和復雜意志行為相關的自主運動有關，例如，在投擲飛鏢時調節肩膀高度，或者在走路時協調身體中眾多肌肉的力量和張力。基底神經節細胞損傷會導致帕金森病等疾病，患者軀干僵硬，面無表情，走路時步履蹣跚。（以前在醫學院時，我們的神經病學教授只需聽隔壁患者的腳步聲就能診斷帕金森病；如果我們做不到這一點，這門課就通過不了，因為那時還沒有高科技儀器和磁共振成像。）相反，基底神經節中如含有過量大腦化學物質多巴胺，將會導致舞蹈癥，其特征是無法控制地運動，與跳舞極其相似。

最后，我們來到大腦皮質。每個大腦半球都被再分為四個葉（見導讀圖2）：枕葉、顳葉、頂葉和額葉。這些葉具有不同的功能域，但在實際運作中它們之間有大量的相互作用。

一般來說，枕葉主要與視覺處理相關。事實上，它們被細分為30多個不同的處理區域，每個區域都部分專用于視覺的不同方面，如顏色、移動和形式。

顳葉專門用于較高的感知功能，例如識別面部或其他的物體，并與之建立恰當的情感聯系。而后者的實現，需要與杏仁核密切合作，杏仁核位于顳葉的前束。同樣藏在每個顳葉下方的還有海馬，它記錄新的記憶痕跡。此外，左側顳葉的上半部分包含一塊皮質，稱為韋尼克區。人類該區域的面積是黑猩猩相同區域面積的7倍。韋尼克區是我們可以自信地宣稱為人類所獨有的少數大腦區域之一，其工作就是對語言意義和語義方面的理解——這是區分人類和猿類的主要因素。

頂葉主要處理源于身體的觸覺、肌肉和關節信息，并將其與視覺、聽覺和平衡結合，讓你對有形的自我和周圍的世界有豐富的“多媒體”理解。右頂葉損傷通常會導致一種被稱為偏側空間忽略的現象：患者失去左半邊視覺空間意識。更值得關注的是假肢妄想癥，患者會強烈否認自己對左臂的所有權，并堅稱它屬于別人。在人類進化過程中，頂葉已經大幅擴展，但它卻比不過頂下小葉（見導讀圖2）。頂下小葉擴展顯著，以至在過去的某個時間點，它的很大一部分分裂成兩個全新的處理區域，稱為角回和緣上回。這些人類獨有的區域擁有一些真正典型的人類能力。

右頂葉參與創造外部世界空間布局的心理模型：你所處的環境，所有物體、危險與人的地點（而不是標識），以及你與這些事物的物理關系。因此，你可以抓住東西、躲避投擲物、避開障礙物。右頂葉，特別是右上小葉（就在頂下小葉上方），負責構建你的身體意象，即你對自己的身體在空間中的結構和活動有著鮮明的心理意識。請注意，盡管被稱為意象，但身體意象不是一個純粹的視覺結構，它也基于部分觸覺和肌肉。畢竟，盲人也有非常好的身體意象。事實上，如果用一個電極電擊你的右角回，你會有一種魂不附體的感覺。

現在我們來看一下左頂葉。左角回與人類獨有的重要功能相關，例如計算、抽象概念，以及查找字詞和隱喻等方面。另外，左緣上回會讓人想到預演熟練動作的生動意象，例如，用針縫補、釘釘子或揮手告別，然后執行動作。因此，左角回損傷會妨礙閱讀、寫作和計算等抽象功能，而左緣上回損傷會阻礙協調熟練的動作。當我讓你敬禮時，你想象出敬禮的視覺意象，在某種意義上，通過意象來指揮你的手臂運動。但是，如果你的左緣上回受損，你會困惑地盯著或者胡亂揮舞你的手。即使手部并沒有麻痹或無力狀況，你也很清楚地明白指令，但你的手部無法對你的意圖做出反應。

額葉也有幾種不同的重要功能。該區域中的一部分是運動皮質，也就是大腦中間溝壑前面的垂直帶狀皮質（見導讀圖2），它負責發出簡單的運動指令。其他部分也參與策劃行動并長時間牢記指令以完成執行。額葉的另一個小部分用來記憶，記憶時間只需足夠完成任務。這種能力被稱為工作記憶或短時記憶。

到目前為止還不難理解。但是當你走進額葉的前面部分時，你就進入了大腦中最神秘的未知區域：前額葉（見導讀圖2）。很奇怪，這個區域遭受巨大損傷時，人可以承受，也沒有任何明顯的神經或認知缺陷跡象。如果你與患者隨意交流互動幾分鐘，你會發現她看起來完全正常。但如果你與她的親人交談，他們會說患者的性格已經變得像另外一個人了。“她已不再是她了，我甚至都不認識她了，她是最熟悉的陌生人。”你經常會從患者的配偶和摯友那里聽到這些令人心碎的話。如果你繼續與患者交流幾個小時或者幾天，你也會發現她的一些想法極其瘋狂。

如果左前額葉受損，患者可能會遠離社交，并明顯表現出不愿意做任何事情。委婉地說，這叫作假抑郁癥——“假”是因為，判定抑郁癥的那些標準，如感覺陰郁狀態、長期消極的思維模式，在對患者進行心理或神經檢測時均未出現。相反，如果右前額葉受損，盡管患者看起來心情愉悅，但其實不然。前額葉損傷的患者的親屬尤其痛苦。這類患者似乎對自己的未來失去所有興趣，也不會表現出任何道德上的愧疚。他可能會在葬禮上大笑或者在公共場合小便。最矛盾的是，他在大多數方面看起來都是正常的：語言、記憶力，甚至智商都沒有受到影響，然而他已經失去了許多人性中最典型的特質：野心、同理心、遠見、復雜人格、道德感和作為人類的尊嚴感。有趣的是，缺乏同理心、道德標準和自我約束在反社會分子中也很常見，神經學家安東尼奧·達馬西奧指出，他們可能有一些額葉功能紊亂，只是在臨床上未被發現。出于這些原因，前額皮質一直被認為是“人性所在地”。至于大腦中如此小的一塊區域是如何協調復雜難懂的一系列功能問題的，我們仍不得而知。

是否有可能像歐文嘗試的那樣，分離出大腦的某一部分，使我們人類物種獨一無二？答案是不太可能。似乎從未有一個大腦區域或結構被聰明的設計師重新植入大腦；在解剖學層面，我們大腦的每一部分在猿類大腦中都有一個類似的部分。然而，最近的研究已經確定有少數極其復雜的大腦區域，在功能（或認知）層面被認為是人類獨有的。我在上文提到了三個區域：左顳葉的韋尼克區、前額皮質和每個頂葉的頂下小葉。其實，頂下小葉的分支，即緣上回和角回，從解剖學角度看在猿類腦中是不存在的（歐文聽到這些一定很高興）。人類這些區域的發展非常迅速，這表明在這些區域一定有重要的變化發生，臨床觀察也證實了這一點。

在這些區域中，有一種被稱為鏡像神經元的特殊神經細胞。這些神經細胞不僅在你執行動作的時候活躍起來，而且在你觀察其他人執行相同動作的時候也會被激活。這聽起來沒什么，正因如此，其巨大作用很容易被忽略。這些細胞所做的是讓你有效地感同身受，“讀懂”他人意圖——明白他人到底想做什么。你可以用自己的身體意象來模仿他人的行為。

例如，當你看到別人伸手去拿一杯水時，你的鏡像神經元會自動在你的（通常是潛意識的）想象中模擬同樣的動作。你的鏡像神經元通常會搶先一步，讓你在腦中演練別人將要做的動作，比如，她會把水舉到嘴邊喝一口。因此，你會自然而然地對他人的意圖和動機形成一種設想——在這種情況下，她肯定是感到口渴，并采取措施解渴。你的設想可能是錯的（她可能打算用水澆滅一團火，或者將水潑到一位粗魯的求婚者身上），但通常來說，鏡像神經元在猜測別人意圖方面相當準確。就其本身而言，鏡像神經元是自然賦予我們的最接近于心靈感應的東西。

這些能力（以及潛在的鏡像神經元系統）在猿類中也可以找到，但只有在人類身上，它們似乎已經發展到能夠模擬他人心智的某些方面，而不僅僅是他人的行為。不可避免的是，我們需要發展額外聯系，以允許鏡像神經元系統在復雜的社會環境中完成更加復雜的布局。破譯這些聯系的本質是當前大腦研究的主要目標之一，而不是僅說一句“這是鏡像神經元完成的”。

理解鏡像神經元及其功能的重要性不可低估。人類的社會學習、模仿、技能和態度的文化傳播，甚至是我們稱為“詞”的那些拼湊在一起的聲音群，這一切的核心可能就是鏡像神經元。通過高度發展鏡像神經元系統，進化過程有效地將文化轉化為新的基因組。有了文化的武裝，人類便可以適應惡劣的新環境，僅用一兩代人的時間就弄清楚如何開發以前無法獲得或有毒的食物來源，而不是通過數千代人的遺傳進化來完成適應。

因此，文化成為進化壓力的一個新興重要來源，有助于幫助大腦選擇更好的鏡像神經元系統及與其相關的模仿學習。其結果就像滾雪球一樣，越滾越大，最終在智人階段達到頂峰。智人也是一種猿類，通過觀察自己的心智反觀整個宇宙。