嶄新的大腦

如果科學真的能夠看見自由，那么自由會是什么樣子呢？如果它想要找到意志，它將去哪里尋覓呢？艾略特相信，憑借大腦改變自己的能力是我們的自由之源。在小說《米德爾馬契》中，酷似艾略特的女主人公多蘿西婭從未停止過改變的努力，這再一次證實了大腦“不是像切割過的大理石那樣棱角分明——它并不是結實穩定、不容改變的，而是活生生的、一直在變化的”。多蘿西婭在這一觀點中看到了希望，因為它意味著靈魂“有可能會獲救，有可能會愈合”。就像文學前輩簡·奧斯?。↗ane Austen）一樣，艾略特把最高贊譽留給了自己作品中的那些敢于擁抱變化、樂于接受各種可能性的人物。就像伊麗莎白·貝內特（Elizabeth Bennet）逃出了自己的偏見之牢一樣，多蘿西婭從她先前犯下的錯誤中破繭成蝶。正如艾略特所言，“我們是一個過程，是一次綻放”。

生物學一直沒有認同艾略特對于大腦可塑性的信念，這種情況直到最近才得以扭轉。拉普拉斯和實證主義者把我們生存的環境看作監牢——它限制我們，讓我們沒有出路；而在達爾文之后的時代，決定論又發現了一個新托詞。按照生物學的說法，大腦比一個由基因控制的機器人還多了那么一點兒東西，神經連接被超越我們掌控的其他力量所支配。這正如赫胥黎（Thomas Huxley）輕蔑地宣稱的那樣，“我們是有意識的自動機”。

這一主題最明確的表達便是，人類生來就具備全套神經元。這種理論認為，腦細胞與我們身體的所有其他細胞不同，它們不會進行分裂。一旦度過了嬰兒期，大腦的發育就完全停止了，它的命運就此劃上了句號。這一觀念一直都是腦神經學的基本原則之一，歷經了整個20世紀。

這一理論最具說服力的辯護者就是耶魯大學的神經生理學家帕斯科·拉奇克（Pasko Rakic）。1980年，拉奇克意識到神經元從不裂變這一觀點似乎經不起推敲，因為它從未在靈長類動物中被充分驗證過，這一信條完全是從理論上得出的。于是，拉奇克便開始著手進行研究。他以12只獼猴作為研究對象，給它們注射了放射性胸腺嘧啶脫氧核苷（radioactive thymidine，簡稱胸苷），這樣就可以觀測獼猴大腦中神經元的生長狀態。拉奇克后來在不同階段殺死了注射過這一藥物的獼猴，并力圖尋找到新的神經元的生長跡象。他沒有找到任何跡象。“獼猴大腦中的所有神經元都在出生前以及出生后的早期形成?！崩婵嗽谒?985年發表的影響深遠的論文《靈長類動物神經生成能力的局限性》（Limits of Neurogenesis in Primates）中寫道。拉奇克承認他的論據并不完美，但為這一信條進行了令人信服的辯護。他竟然構建了一個貌似合理的進化理論用以解釋神經元為什么不會分裂。拉奇克認為，在我們遙遠的過去，靈長類動物就已經放棄了產生新神經元的能力，取而代之的是，它們擁有了變更自己舊神經元之間聯系的能力。按照拉奇克的說法，靈長類動物的“社會性和認知”行為并不需要神經形成能力。當他完全展示了所有人都已經相信的那些說法后，他的論文似乎已經成了這一學說的定論。自此，他的實驗也從未被獨立地核實過。

可是，科學方法的精髓在于它從來不會接受永久性的解答方案。懷疑主義是溶解一切妨礙科學前行梗阻的溶劑，因為一切理論都不是完美的?？茖W事實的意義恰恰是因為它們很短暫——一個新的觀察或一個更加屬實的觀察總會將它們改變。這一改變同樣也發生在拉奇克固定不變的大腦理論上。用卡爾·波普爾（Karl Popper）的動詞說，拉奇克的理論是“被歪曲過的”（falsified）。

1989年，紐約市洛克菲勒大學布魯斯·馬克伊文（Bruce McEwen）實驗室的一位年輕博士后伊麗莎白·古爾德（Elizabeth Gould）正從事著應激激素（stress hormones）對鼠腦影響的研究。長期的精神壓力對于神經元有破壞作用，而古爾德的實驗則致力于研究鼠腦中的海馬體細胞是如何死亡的。但是在記錄大腦惡化的同時，古爾德偶然發現了一件神奇的事情——大腦還會自己愈合。

這一反?，F象使古爾德十分困惑，她去了圖書館。她本以為自己犯了什么簡單的實驗錯誤，因為神經元是不會分裂的——這是長期以來地球人都知道的事實?？墒呛髞?，在古爾德翻閱一本落滿灰塵的、27年前的科學期刊時，她發現了一個令人驚愕的線索。從1962年開始，麻省理工大學的一位研究員約瑟夫·奧特曼（Joseph Altman）連續發表了幾篇論文，聲稱成年的鼠、貓、豚鼠的腦部都出現了新神經元形成的現象。盡管奧特曼應用的技術與拉奇克后來在猴腦上應用的相同——注射胸苷，但他的這一實驗結果卻在當時遭到了嘲笑，之后便被遺忘了。

結果，神經生成這一新領域就這樣在搖籃中被扼殺了。又過了10年，新墨西哥大學的邁克爾·卡普蘭（Michael Kaplan）才用電子顯微鏡觀察到了舊神經元能夠產生出新神經元的現象。卡普蘭發現哺乳動物的大腦中到處都有這些新生細胞，甚至在大腦皮質中也一樣。然而就算有這些看得見的證據，科學還是固執地堅守著它以前的學說。歷經了多年的嘲諷和懷疑后，卡普蘭就像先行于他的奧特曼一樣，放棄了在神經生成學這一領域的研究。

讀過奧特曼和卡普蘭的論文后，古爾德意識到自己的錯誤并不是錯誤——它是一個長期被忽視的事實。反?，F象一直都被隱藏著。在古爾德發現費爾南多·諾特博姆（Fernando Nottebohm）的作品時，這一直缺席著的謎底拼圖的最后一塊才從天而降。巧合的是，這個人也在洛克菲勒大學。在對鳥類大腦進行的一系列讓人嘆服的研究中，諾特博姆向世人展示了神經生成是鳥兒能夠歌唱所必備的生理條件。歌唱如此復雜的旋律，雄鳥需要不斷地更新腦細胞。事實上，鳥類的歌唱中樞每天都有多達1%的神經元得到更新?！澳菚r候，這是一個非常激進的想法，”諾特博姆說，“人們原本以為大腦是一個固定不變的器官。發展一旦結束后，科學家們便以為大腦已經被塑造成了類似水晶一樣的固定結構。就是這樣，你被塑造成了一勞永逸的成品?！?/p>

諾特博姆通過他對鳥類真正棲息地的研究獲得了針對這一信條的反證，如果他把鳥兒放在鐵籠里，剝奪它們的自然生存環境的話，就永遠不會觀察到他所發現的那些大量生成的新細胞。鳥兒會因為過多的精神壓抑而唱不出歌來，這樣新生成的神經元就會大大減少。正如諾特博姆所言，“剝奪了自然環境，你所有的見識都會處于生物學的真空中”。只有把目光投向實驗室真空之外的鳥兒，才能夠探索神經生成學，起碼在燕雀和金絲雀那里，神經生成蘊含著真正的進化目的。

盡管諾特博姆的數據巧妙而又優雅，但他的科學還是被邊緣化了。當時的人們認為，鳥類大腦與哺乳類動物的大腦相去甚遠。鳥類神經生成學被解釋成了一個異乎尋常的適應性行為，只是反映了“飛行需要大腦重量減輕”這個事實。在《科學革命的結構》（Structure of Scientific Revolutions）一書中，科學哲學家托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）書寫了科學是如何傾向于將自相矛盾的例子排除在外的：“在科學家們學會以不同視角審視自然之前，新的事實對于他們來說根本算不上是科學事實?！鄙窠浬蓪W的證據就這樣被系統地排除在“正常的科學世界”之外了。

古爾德被自己實驗中所遇到的怪現象所驅使，把點連成了線。她意識到奧特曼、卡普蘭和諾特博姆都獲得過關于哺乳類動物神經生成學的有力證據。面對這些已經獲得但被忽視了的大量數據，古爾德放棄了她原來的研究項目，開始致力于研究神經元的生成。

在接下來的8年中，她量化了無數個放射性鼠腦的有關數據。值得慶幸的是，冗長乏味的腦力加體力勞動終于讓她獲得了回報——古爾德的數據終于轉變了這一科學研究的范式。此時距奧特曼第一次瞥見新神經元，已經過去30多年了，但是神經生成終于成了一個科學事實。

在古爾德充滿沮喪的博士后生涯期中，她的科學研究一直都飽受抨擊。在這之后，她受聘于普林斯頓大學。在接下來的一年中，她寫成了一系列具有里程碑意義的論文，開始記錄靈長類動物中的神經生成現象，而這與拉奇克的數據完全相反。她證實了狨猴和獼猴在一生中都在不斷地生成新神經元。大腦遠不是固定不變的，而是一直處于細胞激變的狀態中。到了1998年，連拉奇克本人都承認了神經生成學是有真實依據的，他的報告也指明，在獼猴身上同樣也觀察到了新神經元。教科書就這樣被改寫了：大腦在持續不斷地生成它自己。

古爾德繼續展示了神經生成的數量也會被環境所左右，而不僅僅是受基因所控制的事實。高強度的壓力會使新細胞的數量減少，就算是在等級上占有相對優勢的低等生物也同樣如此（在它們的屬類中相當于靈長類動物的低等生物）。實際上，居住在壓抑環境中的母猴會產下神經生成能力較低的后代，甚至是在那些猴子寶寶還沒有親自體驗到壓抑的時候，神經生成能力就已經呈現出了萎靡狀態。但是，希望還是有的——壓抑留下的傷疤是能夠愈合的，當靈長類動物被轉移到更加豐富的圍場環境中——擁有繁茂的樹木、隱藏的食物，還有會轉的玩具時，它們的成年大腦便會開始迅速地恢復。在不到4周的時間里，它們受損的細胞就會得到徹底的修復，形成豐富的新連接，而神經生成的速率也恢復到了正常水平。這一現象和數據意味著什么呢？它們似乎在證明，大腦永遠都能夠得到救贖，因為沒有什么環境能夠讓神經生成能力徹底消失。只要我們還活著，大腦的重要部位就還在進行著細胞分裂。大腦不是大理石，它是活性黏土，永遠都不會硬化。

當時，腦神經學剛剛開始探索這一發現所產生的深遠后果。研究發現，新神經元一直供應著海馬體——大腦中調節學習和記憶的部分。新神經元幫助我們學習并將新想法和新行為通過記憶強化為我們的習性，其他科學家們則發現抗抑郁藥是靠刺激神經生成（至少是在嚙齒目動物身上）而奏效的，這暗示了抑郁實際上是由于新神經元數量減少而形成的，而不是因為缺乏血清素所致。因此，一種作用于神經生成途徑的新型抗抑郁藥正處于研發中。不知何故，新生的腦細胞成了我們快樂的源泉。

迄今為止，自由還只是一個抽象的概念，神經生成現象卻成了一個由活細胞構成的明證——我們已經進化到了永遠不會停止進化的程度。艾略特是正確的：活著就意味著要不斷地開始。正如她在《米德爾馬契》中所寫的，“大腦就如啟明星一樣活躍”。因為我們每個人都以一個略新的大腦開始每一天，神經生成學確保了我們永遠都處于變化之中。在我們腦細胞持續不斷的騷動中，在我們大腦無法抑制的可塑性中，我們尋獲了自由。