引言

本书书名中涉及的两个意大利词语——“大脑”“简史”,都用了复数,这一设计不无深意:首先,本书选取的都是一些有价值的案例;其次,书名本身也说明,我们的主题会随着时间的推移而渐趋多元、丰富,不断变化。在某些特定的历史时期,人们会讨论是否需要回归一种俯瞰全局的视角,并借此重申历史学的重要地位。本书的三个章节时间跨度很大,难免使人怀疑这是否符合“简史”应有的架构,可能有人会问:这部简史会不会名不副实?是否已有前人在这一领域做了类似工作?[1]

“神经科学”一词诞生于1962年,由麻省理工学院生物学教授弗朗西斯·奥托·施密特(Francis Otto Schmitt)提出,距今不超过五十年。当时,他在美国艺术与科学院开展了一个新项目,旨在联合生物学家、化学家、医学家、数学家、物理学家和工程师,共同研究神经系统。自那时起,神经科学开始逐渐摆脱地理条件的限制,并以惊人的速度在世界范围内扩展。媒体报道纷至沓来,公众关注度日益提高。最终,这一学科在20世纪末取代了基因组学,被用以解释人类特征及行为。在这一学科上,我们能同时看到“大科学”[2]和技术科学的典型特征。人们能够通过神经影像技术了解心灵的活动机制,与此同时,二十年前镜像神经元的发现,也让人们在探索心灵的过程中有了更多的遐想与反思。[3]

2013年,凭借充裕的经费,两个大型研究项目在欧洲和美国开始运行。项目把21世纪称作“大脑的世纪”,与此同时,一系列带有“神经”这一关键词的子学科也逐渐兴起:神经美学、神经伦理学、神经人类学、神经经济学、神经史学、神经神学等。有人认为,大脑研究的“神经转向”以及“神经中心主义”,会不断推动新产品的研发与宣传。有人指出,大脑是“独立器官”,如果忽略其独立性,有些新发现和新应用就会显得离奇古怪。众所周知,伪科学会鱼目混珠,假扮真科学,况且,目前并不存在判断真伪的统一标准。科学宣传本就像九头蛇一样真假难辨。[4]

近几十年来,神经科学蓬勃发展,大脑也成为现代性的标志。因此,历史学家也不再局限于研究毫无起伏变化、线性发展的历史,他们开始寻其根、溯其源,考察不同时代中人们对于大脑的不同看法。请注意:本书的目标不是界定大脑在各个历史时段扮演的角色,这并非重点。同时,笔者也会尽量避免用现代人的视野对以往的历史评头论足。

我们要从遥远的时期开始,讲述大脑的历史:我们先一同回望四千年前的埃及。那时,大脑第一次有了书面记载,而且根据现代对古埃及医学的分析,解剖生理学在当时的心脑血管系统研究中具有中心地位。其实,在其他古代文明中,这种首要地位也有迹可循:在希腊文明中,自5世纪起,人们便把大脑看作是最重要的器官。希波克拉底在他的著作中,曾宣称大脑是身体信号的唯一诠释者与信使。而在这部作品问世之前,早已有部分生理学家开始关注大脑这一器官。在接下来的几个世纪里,当两个重要器官——心脏与大脑并驾齐驱之时,亚里士多德和柏拉图在选择上出现分歧,为人们指出了两个截然不同的研究方向。需要注意的是,二人所描述的大脑也不尽相同,几乎全然对立。

由于那时存在对尸体的禁忌,人们只能将动物作为直接研究对象,并基于相关研究得出结论。没过多久,在托勒密王国的雄伟首都亚历山大港,尸体解剖和活体解剖获得许可。从此,医生对神经系统有了新的认识。但是由于“罗马法”的存在,盖伦(Galeno)[5]仍然不能通过解剖人体进行研究。但在公元2世纪下半叶,他建立了一间装备齐全的医学、哲学实验室,该实验室一直运作了千年之久。他敢于反驳亚里士多德设下的教条,敢于挑战对方认为大脑只是个冷却器官的观点[6]。在盖伦看来,生命机体和精神生活的主宰是“气”(pneuma,普纽玛)。而到了古典时代,希腊作家在作品中谈及该元素时,开始将其与灵魂结合,认为在身体里,“气”会成为一种精神活动,会产生感觉,会决定运动。

盖伦对心室系统的研究细致入微,为学科发展做出了重要贡献。他认为,身体中有互通互连的内部通道,通道中空无一物,能够容纳一种非实体的、精神性的存在。然而,这并不是他的原创性观点:其实,这一概念的基本要素可以追溯到4世纪末;而它在后续传播的过程中,又有了极大改变;最后,几乎沿用至现代社会。达·芬奇(Leonardo da Vinci)的画作中,便有该思想的痕迹。1543年,安德烈·维萨里(Andreas Vesalius)在他的作品中对盖伦的观点提出异议,指出了传统理论中对大脑皮质形态的忽视,此举为新解剖学奠定了基础。直到17世纪下半叶,相关研究才翻开了新的历史篇章。与此同时,随着时间的流逝,亚里士多德的“心脏中心论”已站不住脚,人们不费吹灰之力便可将其驳倒,他的旧思想框架也渐渐分崩离析。

17世纪中叶,笛卡尔逝世之后,他的著作《论人》(Treatise of Man)才被发表,这里面提供了一个关于神经系统的功能及运行机制的模型。对于该模型,人们众说纷纭,有人赞成,也有人驳斥,尤其是其中对松果体腺的分析,有荒诞怪异之虞。尼古拉斯·斯丹诺(Niels Stensen)推翻了笛卡尔的只有人类有松果体腺的观点,证明了它不是灵魂之所在。

同一时期,托马斯·威利斯(Thomas Willis)否定了盖伦的脑室观点。他积极应用新发明的显微镜(笛卡尔在神经生理学论述中忽视了这一工具),并指出借助显微镜能够获得重要信息。通过观察,他提出了“人脑的高级认知功能来自大脑皮层的褶皱”观点,并指出大脑皮质越光滑的动物,在自然界的等级就越低。1664年,威利斯出版了《大脑解剖》(Cerebri Anatome)一书,其中的草图展现了大脑的结构,与之前的研究截然不同,但该观点并未受重视,也未被主流科学家及时跟进。比托马斯·威利斯年轻一点的马切罗·马尔比基(Marcello Malpighi)在从事研究大脑结构的解剖学工作时了解了威利斯的理论。笛卡尔的大脑自动运作理论对他来说太抽象了,理论中的想象模式与经验主义所揭示的事实不匹配。但是,他使用了模型和比较的手段,认为:大脑皮质在“黑色胆汁”分泌时将会起到过滤器的作用,因此墨迹斑斑。在他看来,皮质类似于一个大的腺体。这种带有主观色彩的解释在数十年内一直占上风。

在世纪之交,爱德华·泰森(Edward Tyson)的比较解剖学发现,脱水后的黑猩猩身体与人类的共同点多于其他猿类,还发现黑猩猩的大脑与人类大脑极为相似。

罗马精神病学家乔瓦尼·玛利亚·兰奇西(Giovanni Maria Lancisi)在1713年发表观点称胼胝体是思维灵魂的所在地。同时,他还在两个脑半球的连接处准确观察到了单一器官,即笛卡尔提出的松果体。

到了18世纪中叶,阿尔布雷希特·冯·哈勒(Albrecht von Haller)的实验(试图将刺激性和敏感性区分开来)出现在了公众的视野中,他更倾向于将神经系统作为一个组织的集合,而不是作为一个具有功能的器官来研究。不仅如此,他还对以往所有关于感觉定位的尝试都表示质疑。承认对大脑这个成分模糊、功能可疑的身体系统的无知几乎成了一件必要的事,该系统的病症将在未来很长一段时间内给临床手术带来困难。西班牙公主玛丽亚·安东妮亚(Maria Antonietta)的医生费利克斯·维克·达泽尔(Felix Vicq d'Azyr)是最早开始进行大脑研究的人之一,他的研究计划因他过早去世而未完成。该计划将大脑的复杂程度作为评估每个物种的标准,以此实现动物的分级。

18世纪末,一些迹象表明,一个里程碑式的崭新时代即将拉开帷幕,大脑研究将在下一个世纪全面展开。1798年,一位德国医生开始着手进行他的大脑生理学项目,意图忠实地描绘出人脑的本质。他名叫弗兰茨·约瑟夫·加尔(Franz Joseph Gall),原本一直在维也纳生活、工作,但他于1805年告别故土,先在欧洲各地宣扬自己的学说,随后在巴黎定居。在那里,他与学生约翰·加斯帕尔·施普尔茨海姆(Johann Gaspar Spurzheim)一起,试图获得高级知识分子的赞同,建立科学界的共识。尽管法兰西学院的裁决否定了他的学说,但他却成功了。这两位传播者在短时间内仍维持合作伙伴关系,他们的事业也得到了进一步的发展与壮大。

本书第二章叙述了一种“科学意识形态”[7]的形成和传播,其发明者称之为器官学,其他人则称之为颅相学。人们众说纷纭,各派观点碰撞交融,最终达成了一个共识:道德品质和智力能力与生俱来,取决于构成大脑的特定器官的发展。大脑的两个半球上有大脑灰质,大脑是具有双重作用的器官,而19世纪的人们则应当遵循道德价值观规定的行为准则,认识这一器官、研究其功能。这些器官当时被视为“需要锻炼的肌肉”。最近也有一本书的作者指出了这一点,他想强调两个世纪前颅相学家推荐的体操与“神经生物学”之间的关系,后者是一种市场化的产物,它源于当下的一种理念——人类的个性本质上与大脑相吻合。[8]

早在2001年,心理学家威廉·乌塔尔(William Uttal)就批评说,他的许多同事有一种天真的想法,总是希望通过将学科简化为对神经或计量元素的研究,来加强其学科理论性。尽管他承认可以通过20世纪末引入的复杂成像技术窥探大脑的运作,但在他看来,这一方法存在着巨大的误解风险。研究者所看到的东西,虚假的比真实的多,而且相关研究对认知过程的定位过于随意。虽然在其他领域,还原论方法有助于更好地理解各种现象,但人脑及人类行为有多维复杂性,需要极其谨慎地研究。[9]几年后,历史学家迈克尔·哈格纳(Michael Hagner)写了一篇关于网络颅相学的文章,质疑了上述技术产品仪器的新“视觉权威”。

杰里·福多(Jerry Fodor)于1983年提出了模块化思维理论,他的著作封面上有一个颅相学视角下的头部图像[10]。在过去的几十年里,颅相学不时被提起并重复纳入讨论范围,时不时地成为历史学家仔细研究的主体。笔者认为,颅相学的发展史应该被置于中心位置,但不仅仅是出于上述原因,更是因为颅相学涉及西方文化的很大一部分,能够反映历史阶段的交替及地理变化。在很长一段时间里,颅相学一直吸引着医生和科学家们的兴趣,有人采纳其原则,有人则持反对态度。尽管如此,作为一个具有强烈文学色彩和艺术气质的异质性、扩张性学科,它仍旧得到了持续的传播。尤其值得关注的是,颅相学在美国建国时期的发展状况说明科学可以成为信仰,能够影响商业举措、教学理念和卫生改革,改变日常生活的方方面面。

当时的人认为,如果不能了解大脑的表现形式,就无法处理大脑的问题,因此有人完善了检查大脑结构和功能的工具。虽然加尔及其追随者拒绝直接实验,但在19世纪初,都灵的路易吉·罗兰多(Luigi Rolando)对动物进行了活体解剖和电化电流诱导,并试图定位某些与颅相学功能毫无共同之处的一般功能。弗朗索瓦·马让迪(Fran?ois Magendie)的做法与罗兰多相似,他大胆进行了生理学实验,取得了显著成果。他将颅相学判定为伪科学,认为它与占星术或亡灵术相近。[11]而其他研究者,如托马斯·莱科克(Thomas Laycock)、赫伯特·斯宾塞(Herbert Spencer),则把解剖实验作为一种激励自己研究的学说,促进了对于神经系统的层次和进化模式的了解。19世纪,不同的调查风格和技术被越来越多地应用于神经系统,我们将在第三章的第一部分展开论述。

比较解剖学显示,恰如威廉斯在两个多世纪前的猜测,动物的大脑皮层趋于复杂,其中人类的大脑皮层复杂程度最高。有人宣称欧洲男性的大脑皮层复杂程度比其他地方的人都高——神经系统的解剖学和生理学研究,也不可避免地成为当时普遍存在的种族观念的一部分,而这种观念注定会随着时间的推移而改变。保罗·布罗卡(Paul Broca)认为,具有越多褶皱的大脑越聪明,但大脑的重量和体积也同样重要。那些在社会中表现突出的人去世后,布罗卡对他们的大脑进行了长期分析,并坚信能够发现卓越的秘密。1861年,在解剖学与临床学方面,布罗卡还在左额叶发现了语言中枢,语言是人类的一种独特能力。后来卡尔·韦尼克(Carl Wernicke)发现了一个新的功能区域,即颞顶。随后,两人利用大脑的不对称性进行研究,指出两个半球具有相反的品质,并认为右半球具有所谓原始性,从而贬低了右半球。

毋庸置疑,19世纪的实验生理学成果显著。与罗兰多不同的是,皮埃尔·弗罗伦斯(Pierre Flourens)(加尔最可怕的对手之一)对动物进行了一系列无休止的实验,通过各种手段,揭示了大脑神经系统中存在的功能区。几十年后,对大脑皮层的电刺激显示,狗的肌肉运动由大脑皮层的特定区域控制。1876年,大卫·费里尔(David Ferrier)更准确地定位了控制运动和感觉的区域。过去一直被忽视的皮质,此时也成了在组织构成方面需要观察的对象。1906年,卡米洛·高尔基(Camillo Golgi)和圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔(Santiago Ramón y Cajal)获得了诺贝尔奖,尽管他们之间存在着激烈的竞争。他们找到了使神经细胞的结构可视化的方法。认为细胞是生物体的最小单位的世纪结束了。

自那时起,颅相学又经历了诸多变化,它的传播速度越来越快、范围不断扩大,笔者无法一一详细介绍。世纪之交又产生了一次大变革,当时该领域的数十万名研究人员(正如前面所述[12])在专业期刊和手册中发表了数百万页的相关内容。大量的数据使得我们无法重现历史。20世纪的发展局面错综复杂,我们只能随机选择其中一部分,回忆一些相关事件。而笔者想讲的,首先是一种能够记录大脑电流活动节奏的仪器,它的发明者汉斯·伯格(Hans Berger)及其追随者都希望它能打开研究心理的大门,这一仪器证实了神经系统信号属于电的范畴,于是这种仪器随着电报模型的出现而出现。脑电图极大地丰富了神经学和精神病学的诊断设备,它在癫痫研究等方面也起着非常宝贵的作用。

1937年,怀尔德·彭菲尔德(Wilder Penfield)开始对癫痫病患者进行实验,他通过视觉模拟制作了“小矮人”的形象,这一人脑图像不断被模仿且传播甚广。20世纪下半叶,另一个同样幸运的形象从封闭实验室里诞生并走了出来——它就是人类所谓“三位一体大脑”理论的载体。保罗·麦克莱恩(Paul MacLean)认为,人类进化的过程中会有三个脑层叠加,第一个从爬行动物处继承,第二个从低等哺乳动物处继承,第三个才从人类处继承且与人类各种行为有关。在他看来,这三个层面的共存是不完全和平的,这一点似乎导致了许多个人和社会问题。在那些充斥着冷战、太空征服和革命的年代,精神障碍以及各种冲突和恐惧都由“三位一体大脑”理论提供的钥匙来破译。麦克莱恩认为,“三位一体大脑”的存在问题亟待解决,同时,也必须为文明中的冲突找到补救措施。

这些年来,科学工作中的思想与理论进一步转移到了更广泛的公众领域,满足了大众的好奇心。在加州理工学院,罗杰·斯佩里(Roger Sperry)及其合作者沿着一条垂直线创造了“分裂大脑”的轮廓,分割后的两个脑半球以自己的方式运作。基于动物实验,他们又通过切断一些癫痫病人的胼胝体,在人类身上实现了两个脑半球的隔离(但所有的方法似乎都无法治愈这些病人的癫痫)。他们的临床和治疗工作令19世纪的双脑观念死灰复燃并得以更新,变成了:左脑主管理性,右脑主管感性。斯佩里在1984年获得诺贝尔奖时提出他不赞成滥用半球二分法,这也是有道理的。

注意事项

鉴于脚注中已经附有参考书目,因此笔者决定不再单独列出书目概览。


[1]此处指的是乔·古尔迪(Jo Guldi)与大卫·阿米蒂奇(David Armitage)通过《历史学宣言》发起的论战,详见:《历史学宣言》,剑桥:剑桥大学出版社,2014年。 在这方面,有一份科学史的重要期刊刊登了诸多作者的相关文献,详见:美国科学和国际安全研究所,《观点:历史学宣言与科学史》,2016年,第107期,311—357页。

[2]“大科学”是一个国际科技界概念,由美国科学家普赖斯于1962年6月首次提出,就其研究特点来看,主要表现为:投资强度大、多学科交叉、需要昂贵且复杂的实验设备、研究目标宏大等。——译者注

[3]详见:格雷戈里·希科克(Gregory Hickok),《神秘的镜像神经元:沟通与认知的真正神经科学》,纽约—伦敦:纽约诺顿出版社,2014年;贾科莫·里佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti)、科拉多·西尼加利亚(Corrado Sinigaglia),《镜像神经元的趣闻与神话》及相关发言,刊登于《美国心理学杂志》,2015年,第128期,527—550页。

[4]关于这一主题的文献数不胜数,此处我只按照出版顺序列举最重要的几篇:弗朗西斯科·奥尔特加(Francisco Ortega)著、费尔南多·维达尔(Fernando Vidal)主编,《神经文化:一探扩张中的宇宙》,美因河畔法兰克福:彼得朗出版社,2011年;苏巴纳·乔杜里(Suparna Choudhury)著、简·斯拉比(Jan Slaby)主编,《批判性神经科学:神经科学社会与文化背景手册》,威立国际出版集团旗下出版公司(Wiley-Blackwell),2011年;梅利莎·利特菲尔德(Melissa M. Littlefield)著、詹妮尔·约翰逊(Jenell M. Johnson)主编,《神经科学转向:大脑时代的跨学科研究》,安阿伯:密歇根大学出版社,2012年;尼古拉斯·罗斯(Nikolas S. Rose)、乔伊尔·阿比—拉奇(Joelle M. Abi-Rached),《神经:新大脑科学与思想管理》,普林斯顿:普林斯顿大学出版社,2013年;费尔南多·维达尔(Fernando Vidal)、弗朗西斯科·奥尔特加(Francisco Ortega),《成为大脑:让大脑做主》,纽约:福特汉姆大学出版社,2017年;美国科学和国际安全研究所,《聚焦:神经史与科学史》,第105期 (2014年),100—154页。

[5]盖伦,希腊医学家、解剖学家。早年跟随柏拉图学派的学者学习,17岁时在亚历山大等地学医,掌握了解剖术,一生致力于医疗实践解剖研究,创作了131部医学著作。他建立的血液运动理论对西方医学影响深远。在古罗马时期他被认为是仅次于希波克拉底的第二医学权威。——编者注

[6]亚里士多德主张,大脑不过是个散热器,其存在只是为了冷却在心脏里热起来的血液。——译者注

[7]此处借用了乔治·康吉莱姆(Georges Canguilhem)提出的一个术语,详见:《生命科学史上的意识形态和理性》,巴黎:维林出版社,1977年,44页。一般而言,如果想阐明研究对象与其科学性规范的关系,可以用双曲线解释。

[8]详见:费尔南多·维达尔(Fernando Vidal)、弗朗西斯科·奥尔特加(Francisco Ortega),《成为大脑:让大脑做主》,47—57页。

[9]详见:威廉·乌塔尔,《新颅相学:大脑中认知过程定位的局限性》,剑桥(马萨诸塞州):麻省理工学院出版社,2001年。

[10]详见:杰里·福多(Jerry Fodor),《心灵的模块化》,剑桥(马萨诸塞州):麻省理工学院出版社,1983年。

[11]详见:弗朗索瓦·马让迪(François Magendie),《生理学基础手册》,巴黎:梅吉农—马维斯出版社,1825年,202—203页。

[12]详见:斯蒂芬·坎普尔(Stephen T. Camper)、迪莉娅·加夫鲁斯(Delia Gavrus),《大脑和心灵科学史》,罗切斯特:罗切斯特大学出版社,2017年,7页。