幽默严瑾小科普，带你真正了解大脑的奥秘。宇宙中最超凡的东西，就在你的头颅里面。哪怕你穿梭于外太空的每一寸，说不定都找不到任何东西比你两耳之间这两斤半软乎乎如海绵般的物事更神奇、更复杂、功能更强劲的了。作为一项纯粹的奇迹，人类的大脑长得毫不起眼。首先，它有 75%~80% 都是水，其余的主要成分是脂肪和蛋白质。令人惊讶的是，这三种平平无奇的物质，凝聚起来竟然带来了思考、记忆、视觉、审美，等等。如果你把大脑从颅骨里拿起来，你肯定会对它是多么柔软感到诧异。大脑的稠度有着不同的比喻：豆腐、软黄油、稍微煮得过了头的牛奶冻。大脑的一大悖论是，你对世界所知的一切，都来自一个从未亲眼见过这个世界的器官。大脑存在于静寂与黑暗当中，就像关在地牢里的囚犯。它没有疼痛感受器，不折不扣地没有感觉。它从未感受过温暖的阳光，或温柔的微风。对你的大脑来说，世界只是一股电脉冲，就像一连串的摩尔斯电码敲击。从这赤裸裸的中立信息中，大脑为你创造（不折不扣地创造）出一个充满活力、三维立体、在感官上引人入胜的宇宙。你的大脑就是你。其他一切都只是管道和支架。光是静静地坐着，什么都不做，你的大脑在 30 秒里处理的信息，就超过了哈勃太空望远镜 30 年的工作量。一块 1 立方毫米见方的皮层（就跟一粒沙差不多）可以容纳 2000TB 的信息，足以存储历年来拍摄的电影，包括预告片；要不，就相当于 12 亿册你现在正读的这本书。按《自然神经科学》（Nature Neuroscience）杂志所说，总的来说，人类大脑可以容纳 200 艾字节（exabytes）的信息，大致相当于「当今世界的所有数字内容」。如果这还不是宇宙中最非同凡响的东西，那就肯定是还有人类没发现的奇迹。人们通常把大脑形容成一个饥饿的器官。它只占我们体重的 2％，但却用去了我们 20% 的能量。对新生儿来说，大脑的能耗不低于 65％。这就是婴儿总是在睡觉（因为不断发育的大脑把他们累坏了）以及婴儿有着大量的身体脂肪的原因（脂肪将在需要时充当能量储备）。你的肌肉所用的能量其实更多（约占 1/4），但你拥有大量的肌肉；按每单位物质来算，大脑是我们所有器官里最为昂贵的。但它也非常高效。你的大脑每天只需要大约 400 卡路里的能量，差不多相当于你吃掉一块蓝莓松饼。试着用一块松饼的能量让你的笔记本电脑运行 24 小时，看看它会怎么样。与身体的其他部位不同，不管你做什么，大脑都以稳定的速度燃烧 400 卡路里。艰难的思考没法让你变得更苗条。事实上，它似乎并不带来任何好处。加利福尼亚大学欧文分校一位名叫理查德·海尔（Richard Haier）的学者使用正电子发射断层扫描仪发现，最辛苦运转模式下的大脑，效率往往最低。他发现，大脑最高效的工作方式，是快速解决任务，接着就进入待机模式。尽管大脑具备种种神奇的能力，但大脑并不为人类所独有。我们跟狗或者仓鼠使用完全相同的元件：神经元、轴突、神经节等。鲸鱼和大象的大脑比我们大得多，虽说这两种动物也有更庞大的身躯。但哪怕是把一只老鼠按比例放大到人类大小，它的大脑也一样大，许多鸟类的表现甚至更好。人类的大脑没我们之前想象的那么威风。多年来，据说人脑有 1000 亿个神经细胞或神经元，但 2015 年，巴西神经科学家苏珊娜·埃尔库拉诺-乌泽尔（Suzana Herculano-Houzel）经仔细评估后发现，这个数字似乎应该是 86 亿——可谓是极大地缩水了。其他细胞大多是紧凑的球形，神经元不一样。神经元长而多筋，能更好地将电信号从一个传递到另一个。神经元的主索叫轴突。末端分裂成树枝状延伸部分，叫树突，可多达 40 万条。神经细胞末端之间的微小空间称为突触。每个神经元与成千上万的其他神经元相连，建立起数万万亿的连接——用神经科学家大卫·伊格曼 David Eagleman)的说法，「1 立方厘米脑组织里的连接就多得跟银河系中的恒星一样」。我们智力的来源，就在于突触复杂的纠缠，而非之前所认为的神经元数量。对我们的大脑来说，最奇怪又最不同寻常的地方在于，它基本算不上是必需品。为了在地球上生存，你不必拥有创作音乐或探讨哲学的能力：真的，你只需要比四足动物聪明就够了——所以，为什么我们会投入那么多的精力，承担那么多风险，产生并不真正必要的心智能力呢？不过，这件事，你的大脑不会告诉你——当然，它不会告诉你的事情还很多，这只是其中之一。大脑是所有器官中最为复杂者，毫无疑问比身体任何其他部位都有着更多值得一提的特点和标志，但基本上，它分为三部分。最靠上的，不管是从字面上还是比喻上看，是端脑（cerebrum），它填充了大部分的颅穹窿，是我们在想到「大脑」时通常会想到的部分。端脑（cerebrum 来自拉丁语里的「大脑」）是我们所有高级职能的所在地。它分为两个半球，每个半球主要与身体的一侧相关，但出于未知的原因，绝大多数的神经界限都是交叉的，因此大脑的右侧控制身体的左侧，大脑的左侧控制身体的右侧。这两个半球由一条被称为胼胝体（corpus callosum，在拉丁语里的意思是「强硬的材料」，按字面意思则是「坚硬的身体」）的带状结构连接起来。大脑因为深深的沟壑而产生褶皱，凹陷的部分叫裂缝，凸起的部分叫脑回，这为它带来了更大的表面积。对于这些遍布大脑的凹缝和凸脊的确切模式，每个人都是独一无二的（就跟你的指纹一样独一无二），但它是否与你的智力、气质或其他任何东西存在关系，那就没人知道了。大脑的各个半球进一步分为四叶——额叶、顶叶、颞叶和枕叶，分别广泛地擅长特定功能。顶叶管理感官输入，如触摸和温度。枕叶处理视觉信息，颞叶主要管理听觉信息，但它也帮忙处理视觉信息。好些年来，人们知道，当我们看到另一张面孔时，颞叶上的六个区域（叫作「面部识别区域」）会兴奋起来，尽管到底是我脸上的哪一部分激活了你大脑里的哪一块面部识别部位，似乎基本上还不能确定。额叶是大脑高级功能的所在地，负责推理、预见、解决问题、控制情绪等。它也是负责个性（也就是我们是什么样的人）的地方。讽刺的是，一如奥利弗·萨克斯（Oliver Sacks）所说，额叶是最后才得以破译的大脑部位。「就算在我自己的医学生时代，它们也叫作『沉默的额叶』。」2001 年，他这样写道。这并不是因为人们认为额叶没有功能，而是因为额叶的功能并未显露。在端脑下方，头部正后方跟颈背相接的地方，驻守着小脑（cerebellum，拉丁语的意思是「小的大脑」）。虽然小脑只占颅腔的 10％，但它有着超过一半的大脑神经元。这里神经元众多，不是因为小脑要从事大量的思考，而是因为它控制平衡和复杂运动，这需要大量的神经接线。在大脑的基座往下，有一条像电梯井似的、连接大脑与脊柱以及身体其余地方的东西，这是大脑最古老的部位：脑干。它掌管我们更为基本的运作：睡觉、呼吸、保持心跳。脑干并未得到大众意识的太多关注，但它对我们的存在至关重要：在英国，脑干死亡，是衡量人类死亡的基本准绳。如同撒在水果蛋糕上的坚果一般分散在大脑里的，是许多较小的结构——下丘脑、杏仁核、海马体、终脑、透明中隔、缰连合、内嗅皮质，以及其他十来个类似结构——它们统称边缘系统（limbic system，来自拉丁语的 limbus，意思是「外围的」）。除非它们犯了错，否则，人很容易一辈子也听不到有关这些部位的任何一个字眼儿。举例来说，基底神经节在运动、语言和思考方面扮演着重要角色，但通常，只有当它们退化并导致帕金森病时，才会引起人们的注意。尽管边缘系统默默无闻，体积也不够显眼，但这些结构在我们的幸福中扮演着基础角色：控制和调节记忆、食欲、情绪、困倦和警觉，以及感官信息处理等基本过程。「边缘系统」的概念是 1952 年美国神经科学家保罗·麦克莱恩（Paul D. MacLean）提出的，但直到今天，还不是所有神经科学家都认同这些组件构成了一套连贯的系统。许多人认为，它们只是若干不同的部分，连接在一起只是因为它们关注的是身体表现而非思考表现。边缘系统最重要的组成部分是一个叫作下丘脑的小小发电室，与其说它是一个结构，不如说它是一束神经细胞更为准确。它的名字并没有描述它的作用，而是指它所在的位置：丘脑之下。（丘脑，thalamus，意思是「内室」，类似感官信息中继站，是大脑的重要组成部分——这里显然不是说大脑有哪个部分不重要，而是说丘脑并不是边缘系统的组成部分。）说来奇怪，下丘脑的样子太不起眼了。它只有花生大小，重量仅为 1/10 盎司（3 克），但却控制着身体大部分最为重要的化学成分。它调制性功能，控制饥饿和口渴，监测血糖和盐分，决定你何时需要睡觉。它甚至有可能在人的衰老快慢速度中扮演一定的角色。你身为人类的成败，在很大程度上依赖于自己脑袋中央这个小小的东西。海马体是铸就记忆的核心（seahorse 这个名字来源于希腊人的「seahorse」海马，因为两者有着外形上的相似之处）。杏仁核（希腊语里「杏」的意思）专门处理强烈而紧张的情绪，如恐惧、愤怒、焦虑，各种各样的恐惧症。杏仁核遭到破坏的人，是真真正正的无所畏惧，他们往往还无法识别他人的恐惧。我们睡着的时候，杏仁核变得特别活泼，因此说不定可以解释为什么我们的梦境常常令人不安。噩梦兴许只是杏仁核在给自己减负。考虑到大脑已经被人类做过如此长时间又如此彻底的研究，有一件事就显得很扎眼：其实，大量基础的东西我们仍然不知道，或者至少说无法普遍认同。比如说，意识究竟是什么？一种想法到底是什么？「想法」不是你能装在罐子里，涂抹在显微镜涂片上的东西，但它显然是一种真实而明确的事物。思考是我们最关键也最神奇的才能，但在深刻的生理意义上，我们并不真正了解思维是什么。记忆的情况大致相同。我们对记忆怎样组装、怎样存储、存储在何处有很多认识，但却不太清楚为什么我们留下了某些记忆，却放弃了另一些。它显然与实际价值或效用没太大关系。我能清楚记得 1964 年圣路易斯红雀棒球队的全体首发阵容，可 1964 年一过完，这件事对我来说就没什么意义了，而且其实也没什么用处；然而，我记不得自己的手机号码，记不得我在大型停车场把车停在了哪里；我妻子让我去超市买三样东西，第三样到底是什么我怎么也回想不起来，我记不得诸如此类毫无疑问比记住 1964 年红雀队球员更紧急、更必要的事情（我得顺嘴啰唆一下：这些队员分别是蒂姆·麦卡弗、比尔·怀特、朱利安·贾维尔、迪克·格罗特、肯·鲍耶、罗·布鲁克、科特·弗拉德和麦克·香农）。总之，有关大脑，我们还有大量的东西有待了解，也有很多东西我们可能永远也无法了解。但我们已经知道的一些事情，跟我们还不知道的事情相比，至少是同等程度地令人惊讶。就以我们怎样看（或者说得更准确些，大脑怎样告诉我们该看些什么）为例吧。现在，朝你身边四下看一看。眼睛每秒向大脑发送 1000 亿个信号。但这只是故事的一部分。当你「看到」某样东西，只有大约 10％的信息来自视神经。大脑的其他部分要解构信号——识别面部、阐释动作、识别危险。换句话说，「看」的最重要部分不在于接收视觉图像，而是理解它们。对于每一次视觉输入，信息都要花一段微小但可感知的时间（大约 200 毫秒，或者 1/5 秒），顺着视神经传输到大脑当中，再由大脑进行处理和阐释。在需要快速做出反应的时候（比如看到迎面而来的汽车赶紧往回退，或是躲开一记头部击打）， 1/5 秒可算不上微不足道的时间跨度，为了帮助我们更好地应对这种时间上的滞后，大脑做了一件真正非同凡响的事情：它不断地预测世界在 1/5 秒后的样子，并告诉我们，这就是「当下」。这也就是说，我们永远也无法看到世界在这个瞬间的样子，我们看到的是片刻之后的将来是什么样子。换句话说，我们一辈子都生活在一个还不存在的世界里。为了你好，大脑会以很多方式欺骗你。声音和光线以极为不同的速度抵达你——我们经常会碰到这样的现象：我们听到有飞机从头顶飞过，抬起头来却发现，声音来自天空的一个位置，飞机却正在另一个位置静悄悄地移动。而在更贴近你身边的世界，大脑往往会抹除这些差异，让你感觉到所有的刺激是同时到达的。大脑以类似方式制造了构成我们感官的所有组件。光子没有颜色，声波不发音，嗅觉分子没有气味，这是存在既定的事实，都很奇怪，也有违直觉。英国医生兼作家詹姆斯·勒法努（James Le Fanu）说：「我们有一种无法抵挡的印象，即树木的绿色和天空的蓝色，就像通过一扇敞开的窗户似的穿过我们的眼睛；然而，与视网膜碰撞的光线粒子没有颜色，一如震动鼓膜的声波是沉默的，气味分子完全没有气味。它们是在空间中穿行的看不见的、无重量的、亚原子级别的物质粒子。」生命的丰富多彩，来自你头脑的创造。你看到的并非事物的本来面貌，而只是大脑告诉你的样子，这两者完全不是一回事。以一块肥皂为例。你是否想过，不管肥皂是什么颜色，肥皂的泡沫为什么总是白色呢？不是因为肥皂在润湿和摩擦后会以某种方式改变颜色。从分子上看，它跟以前完全一样，只不过，泡沫以不同的方式反射光线。沙滩上拍打来的海浪也是一个道理，幽蓝碧绿的水、白色的泡沫，其他许多现象亦如此。颜色不是固定的现实，而只是一种感知。你兴许曾做过这样一道错觉测试题：你要先凝视一个红色方块 15~20 秒，接着，把你的视线转移到一张白纸上，在片刻之间，你似乎能看到白纸上有一个幽灵般的蓝绿色方块。这一残像是眼睛里一些光感受器因劳动强度过大而太过疲惫带来的结果，这里与我们所说主题相关的地方在于，蓝绿色方块并不存在，它只存在于你的想象当中。从极为真切的意义上说，所有颜色都是这样。你的大脑还非常擅长发现模式，从混乱中确定秩序，如以下两个广为人知的错觉所示：在第一幅插图中，大多数人只看到随机的污点，直到有人告诉他们，画中包含了一条斑点狗，突然之间，几乎所有人的大脑都填补了缺失的边缘，理解了整个构图。这种错觉可以追溯到 20 世纪 60 年代，但似乎没有人记录下是谁创造了它。第二幅插图的来历更清楚。它被称为卡尼萨三角，以意大利心理学家盖塔诺·卡尼萨（Gaetano Kanizsa）之姓得名，卡尼萨 1955 年创建了这一图形。图中其实没有三角形，只不过，大脑为你放了一个。大脑会为你做所有这些事情，是因为设计它的用意就是想方设法地帮助你。然而，吊诡的是，它也惊人地不可靠。几年前，加利福尼亚大学欧文分校的心理学家伊丽莎白·洛夫图斯（Elizabeth Loftus）发现，通过错误的暗示往人的脑袋里植入完全错误的记忆，完全能误导人们，让他们相信自己小时候曾经在百货商店或购物中心里惨痛地迷过路，或者被迪士尼乐园的邦尼兔拥抱过（哪怕这些事情从未发生过）（请注意，邦尼兔不是迪士尼的角色，也从来没去过迪士尼乐园）。她向人们展示孩提时的照片，而这些照片里的图像是做了手脚的，显得像是当事人曾坐在热气球里，通常，受试者会突然回忆起当时的经历，并兴奋地描述起来，哪怕所有这些经历从未发生过。现在，你或许认为，自己绝不会这么容易上当，你也许是对的（只有大约 1/3 的人容易上当），但另一些证据表明，面对哪怕是最生动的事件，我们所有人仍有可能做出完全错误的回忆。2001 年 9 月 11 日纽约世界贸易中心灾难性事件过后，伊利诺伊大学的心理学家立刻找来 700 人，详细地询问他们听说这件事时身在何处、在干什么。一年后，心理学家向同一批人提出同样的问题，发现近一半的人明显地出现了前后矛盾，他们把听说灾难时的自己放到了不同的地方，认为自己当时在看电视（其实却是在听收音机）等，他们根本没有意识到自己的记忆发生了变化。（就连我自己也不例外，我生动地记得事件发生时，自己在新罕布什尔州跟两个孩子一起看直播，但我后来才知道，孩子之一那时其实在英格兰。）记忆存储是特质性的，而且杂乱得几近奇怪。思维将每一段记忆分解成不同组成部分（名字、面孔、位置、背景、摸起来是什么感觉、是活的还是死的），再将这些部分发送到不同的地方，等以后需要的时候再重新组装起来。一个一闪而过的念头或记忆，可以让散布在整个大脑的数百万神经元点火启动。此外，出于完全未知的原因，这些记忆碎片会随着时间的推移而移动，从皮层的这一部分迁徙到那一部分。这就难怪我们会弄混细节了。由此而来的结果是，记忆不像文件柜里的文件是固定的永久性记录，它更模糊多变。2013 年，伊丽莎白·洛夫图斯在一场采访中说：「它更像是维基百科页面，你可以动手去修改它，其他人也可以。」