客观的脑怎样产生主观的心智

    新知新识

    笛卡尔的哲学命题“Jepense,doncjesuis”，其英译为“Ithink,thereforeIam”。这句话有人译为“我思故我在”。我对其理解是，“我”之所以为“我”，是因为“我”与他人具有不同的思想、不同的意识，以及不同的心智体验。那么，“思想”的本质是啥？“意识”置身人体何处？“心智”又是如何产生？这些问题，已经困扰了人们上千年，甚至更长时间了。

    2017年度中国好书获奖作品《三磅宇宙与神奇心智》是顾凡及教授脑科学科普又一力作。人脑以三磅之重，却拥有数以千亿计的神经元，作者因之称其为“三磅宇宙”。

    人体，从解剖和生理的角度而言，可以分为运动、呼吸、循环、消化、泌尿、生殖、内分泌等若干系统。神经系统的功能不仅在于对上述生理系统的功能进行控制和调节，以维持正常的生命过程，而且还具有对周围环境进行检测和感知的功能。更重要的是，大脑还是意识和心智形成的器官。在过去的几十年里，人们对神经系统的功能组织和实现，从宏观层面的大脑功能区域在皮层的分布，到微观层面的亚细胞结构间的信号传递，已积累了日臻完善的知识。比如说，从大脑感觉功能实现的角度，我们已经清晰地知道，在视知觉形成过程中，视觉图像如何激活视网膜光感受器，然后经过视网膜神经元回路对光学信号的加工，将视觉信息经丘脑传至视觉皮层；我们也已经知道，声波如何通过耳蜗基底膜的振动激活毛细胞，并通过丘脑听觉核团的整合处理，将听觉信号送达听觉皮层；甚至我们对不同感知觉过程的相互作用也有所认识。除去这些由外部环境引发的感知觉，人脑还具有复杂的内省活动，包括记忆和情绪。这些内省活动和外部刺激一样，都是意识产生的基础。当然，意识和思维还可以通过语言和其他符号系统来进行表述、记录和分享。

    以大脑功能研究为核心目标的神经科学，主要以实验为基础。基于人脑和动物脑具有很多相似之处这么一个基本事实，借助于神经电生理记录和动物行为学观察的结合，人们已经对各种类型的感知觉的形成过程、以及大脑皮层对这些功能的区域分配，形成了清晰的认识。但是与动物大脑相比较，人类大脑结构更复杂，功能更广泛。除了基本的感知觉、运动控制、甚至学习记忆等这些动物脑都具有的功能，人脑还拥有情绪调控及管理能力、拥有基于语言的思想、以及基于符号的逻辑推理等方面的能力。得益于近年来不断发展的影像学技术，人们对这些内省活动所涉及的大脑过程，也有了越来越多的认识。但是，这些活动最终是如何形成心智的，或者说心智活动最后在大脑的哪个部分，以什么样的活动方式为特征，我们却依然知之甚少。甚至关于心智的概念，至今尚无公认的定义。对于心智的研究，因此也成为当今神经科学的一个难点。由此发展出来的神经科学的一个重要分支——认知神经科学，其终极目标在于解决这么一个问题：客观的脑怎样产生主观的心智？

    《三磅宇宙与神奇心智》正是围绕着这个问题，以视觉、听觉和嗅觉等基本感觉过程为切入点，通过对这些感觉系统的正常功能的介绍，以及在一些特殊病例身上发生的感觉异常，向读者介绍了基本感觉刺激，是如何在大脑形成知觉的过程。和其他感觉系统相比较，视觉系统由于输入非常客观而且容易定义，因此在过去的大半个世纪中，人们对于视觉系统的认识最为全面和深入。本书开篇以视觉作为介绍的起点。除了对知识积累过程（包括若干诺奖获得者的工作）的介绍，作者还花了相当笔墨对一些特殊的病例进行介绍，包括客观上视觉系统已被激活，但是主观上并没有形成视觉体验的“盲视”；虽然能看到视觉目标，但是却不能对视觉对象进行辨认的“失认”；以及不能对视觉对象的多个特征进行综合而形成统一的视觉目标的“巴特林综合征”等。而事实上，正是这些异常的视觉过程，向人们揭示了客观的神经系统活动和主观的视知觉之间的关系，为视知觉的形成机制提供了非常有用的启示。同样的逻辑对于其他感觉系统也一样适用。

    该书第二章除了对听觉和嗅觉系统相关知识以及这些知识发现的故事进行介绍，还向读者介绍了一种罕见的感觉体验——联觉。具有联觉的个体，可以把不同的感觉体验混淆在一起。比如说，有的人看到某个数字的时候，总会赋予其特定的颜色，而有的人则能将音乐和颜色联系起来。虽然目前对这种特殊体验的产生机制尚无明确的解释，人们也正在尝试用先进的成像技术对这种超乎常理的感觉体验进行探索。

    如果说感知觉的发生涉及外界环境所导致的大脑活动，那么，记忆则是大脑对信息的储存，这基本上是一个内禀过程。基于动物实验的记忆研究，大致有这么两种：一是在对特定脑区进行刺激或是损毁的条件下，观察动物行为学特征的改变；二是在动物执行记忆任务时，对特定脑区的活动进行记录，以此对记忆的大脑过程进行推测。这些研究中，不乏诺奖级的工作。但是“子非鱼”，推测只能是推测。记忆研究史上最为重要的一个案例，照例还是来自一位因癫痫而双侧海马切除，因而导致失忆症的病人。该书第三章用相当的篇幅，通过发生在这位失忆症病人身上的记忆行为的改变，对一组关于学习和记忆的既繁杂又晦涩的基本概念，进行了直观而通俗易懂的介绍。并且通过对这个病例的分析，告诉大家一个重要的事实，就是人脑拥有若干平行的记忆系统。这也为人脑和心智的关系提供了非常重要的启迪。

    与以内禀为特征的记忆相对应，心智活动亦有内部过程的外显表现，这就是人和动物皆有的喜怒哀乐等情绪过程。该书的第四章，通过大量来自人类受试者的案例，包括不同种族、不同年龄、不同文化背景的人群的情绪表现，来说明情绪表达虽然是一种主观过程，但是依然是以客观的大脑活动为基础；进而通过一些特定脑区损伤的病人身上发生的情绪异常，对情绪产生和情绪控制的关键脑区以及这些区域的功能进行介绍。这些区域包括介导基本情绪的边缘系统和涉及情绪管理的前额叶皮层。

    对于大脑功能强弱的描述，最直接的莫过于老百姓口中的“聪明”和“愚笨”。也许，所谓“聪明”，体现了精细而有效的智能过程。但是，智能的本质又是什么呢？人之所以比其他动物“聪明”，是拥有了发育更加完备的大脑吗？而同样作为人类，和普通人相比较，“聪明人”的大脑具有更大容量或重量吗？这样的猜测似乎并不违背逻辑，但是对著名数学家高斯和现代物理学之父爱因斯坦的大脑的考察又发现了什么呢？该书第五章题为“智能探秘”，从标题上看和全书主题最为接近，但其实这个章节的内容通篇给读者带来的并不是答案，而是把读者引入了更多的未知。

    有人认为，人之所以比其他动物更为高级，是因为人类拥有复杂的语言系统。的确，语言是思维逻辑所依赖的重要载体，也是知识传承所需要的重要工具。也许厘清语言的脑过程，会有助于心智过程的揭秘。但是，对人类语言的研究具有天然的困难——其研究对象只能来自具有语言障碍的病患，因而使此类研究很受局限。该书第六章追溯了几百年来人们对大脑语言功能的探索。

    至此，读者也许已经有足够的理由推断，关于客观的脑如何产生主观的心智这么一个问题，其实到目前为止，我们还没有一个像样的答案。意识研究具有天生的困难。科学力求客观，而意识偏偏是个主观过程。但是不管怎样，这个极具挑战的领域依然吸引了众多科学家投身其中。也正因为如此，该书最后一章“意识探秘”并不像前面的章节那样，向读者介绍已有的发现，而在于向读者介绍意识研究领域的主要思潮和流派。

    与一般的科普书不一样，该书的结尾并不给读者提供确切的答案，而是留下一堆开放的问题。也许掩卷之后，会有读者开启自己的思想，动用自己的心智，来加入对心智进行探索的队伍？