我們對於腦袋裡到底在想些什麼,有著無盡的好奇。 如同醫師要檢查病患的骨骼可以拍攝X光影像,現在腦部掃描技術讓人清楚地看到腦中的思想、記憶甚至是情緒!

我們可以「看見」當腦部接收到笑話時,某些區域變得明亮;而想起不愉快回憶時,又有某些部位變得陰暗。

隨著解開的祕密檔案越來越多,我們除了理解大腦對單一訊號的反應,也更進一步看見恐懼的情緒如何在腦中蔓延,還有學習語言、想像未來或是感同身受等等這些複雜的反應,是如何在大腦中運作。

本書帶領讀者走訪神經科學家的實驗室與各種詭異奇特的腦傷病人,看看科學家如何運用許多最新的掃描影像技術,研究人類的各種行為模式,並且追蹤不正常的腦部到底如何產生古怪的行為。

所謂的「閱讀困難」,可能是因為腦部將聲音轉換成視覺時發生短路;暴食、厭食或酗酒,可能是因為腦部的報酬系統出了問題因而不知節制;習慣性的說謊、暴力罪犯,很可能始於神經系統的病變。

這是一本簡單明瞭的神經科學入門書,搭配精彩易懂的圖片及解說,帶領讀者深入奧妙的大腦,一窺那每個瞬間都有不同變化的腦中祕密。

作者◎瑞塔.卡特(Rita Carter)
審訂◎克里斯多福.佛利斯
(Christopher Frith)
譯者◎洪蘭

定價400元 7.9折特價316元

  ◆內頁預覽    
 

【作者簡介】
瑞塔.卡特(Rita Carter),是作家、新聞記者和神經心理學與神經精神醫學的講師,長期為英國和美國知名報紙和雜誌撰寫醫學和科學報導。她曾因醫學報導的鞭辟入裡,兩度獲得醫學記者協會(Medical Journalist's Association)頒發的傑出獎。《大腦的祕密檔案》曾入圍英國科學書籍年度重要獎項隆普蘭克科學書籍獎(Rhone-Poulenc Prize for science books)的決選名單。

【審訂者簡介】
克里斯多福.佛利斯(Christopher Frith),是倫敦大學學院(University College London, UCL)衛爾康神經影像中心(Wellcome Centre for Neuroimaging)神經心理學的榮譽教授,以及丹麥阿赫斯大學(University of Aarhus)交流心智專案(Interacting Minds project)的波耳(Niels Bohr)訪問教授。自從1969年拿到博士學位之後,他就接受英國醫學研究委員會(Medical Research Council, MRC)及衛爾康信託基金會的贊助研究大腦和心智的關係。他是把大腦影像技術用在研究心智歷程的先鋒,在科學期刊發表超過三百篇的論文,而且以自由意志、社會認知及了解心智疾病(如精神分裂症患者的心智)等研究聞名。因為在這些領域的貢獻,他於2000年獲選為英國皇家學院(Royal Society)院士。

【新版序】迎向心智的十年

我寫本書的第一版時,因為當時──1990年代後期──沒有一本書像這本書一樣,而我認為應該有才對。在接下來的十年中,我們看到功能性大腦造影的出現,從猴子大腦正子斷層掃描(PET)的模糊影像到人類認知清晰的功能性核磁共振圖。第一次,我們在大腦中看到了我們主觀世界的機制。

我那個時候想(現在還是一樣),大部分人以為神祕不可理解的大腦內在世界,其實是科學史上最令人興奮的揭祕。在當時,對大腦的了解還是很零碎,《大腦的祕密檔案》則是想把這些碎片兜起來,放在心理學和演化學的架構之下,來找出它的意義。

我把這個跟早期地球的地圖來相比,十二年之後,這地圖已經詳細了很多,在這一版中,我把先前的空白填補了起來,並把經過更多探索後的輪廓描繪得更鮮明,同時重繪過去假設不對、現已被新的實驗改正過來的地方。過去因造影技術的關係,不清楚的圖片已被更清楚的所取代,包括這幾年發展出來的擴散張量磁振造影(diffusion tensor imaging, DTI)所看到的神經纖維束走向和連接。我也新增加了鏡像神經元和大腦的預設活動這些主要的新發現。

第一版是給像我這樣對人的心智怎樣運作有著不可滿足的好奇的人所寫的,我們想要知道最先進的研究結果,因為大腦是這個世界上最有趣、最令人著迷的東西,它也可以幫助許多不同領域的學生來了解他們自己的器官,我希望這一版能像上一版一樣,被學生當作課本和科普書。

美國前總統布希(George Bush)在1989年宣布1990∼2000年為「腦的十年」(Decade of the Brain)。這十年間的進步當然非常驚人,但是現在回頭看,現代神經科學其實才剛起步而已。用神經元的脈衝來找出高層次認知功能如利他行為、同理心或道德,用大腦掃描來偵測說謊,或把某人大腦電流的輸出放入電腦中,然後從電腦螢幕上看這個人心智的運作情形,就像科幻小說所描繪的一樣,今天我們可以做到這些,而且已經可以感到它的實際和商業用途了。我們要怎麼樣來運用這些新知識還待未來顯示。腦的十年可能過去了,但是「心智的十年」(Decade of the Mind)才正要開始。  


【新版譯序】更多的了解,更好的決策

從老布希總統說「這是腦的十年」之後,匆匆已過了二十年。這二十年間腦科學的進步非常大,但是「只緣身在此山中」,我竟然沒感覺到,直到這次遠流要增訂《大腦的祕密檔案》,來問我能否抽出時間翻譯,我才驚覺到知識又累積到可以出增訂版的時候了。我雖然剛開完刀,學校又在學期中,體力和時間都不允許,但是還是把這個工作接下來了,因為讓別人補譯,那個感覺就像我的身體接了一隻別人的手一樣,很不自然。每個譯者翻譯的風格不同,我自己非常不能忍受坊間有些出版社為省時間和稿費,請好幾位譯者,一人譯一章,再合起來出版,那種讀起來前言不對後語的感覺會抵消獲知的快樂。

在翻譯的過程中,一方面很高興有這麼多新的科學知識被發現,可以幫助妥瑞氏症、過動症等孩子的父母了解自己孩子行為異常的原因,另一方面暗自決定一定要抽時間去運動,好活到人腦的解碼。1963年美國總統甘迺迪遇刺後,有個調查暗殺事件的華倫報告(Warren Report)出來,但因涉及當時還活著的人,所以五十年後才將報告公諸於世。我當時在北一女念高二,我們對英俊有為的美國總統被刺都有很大的好奇心,同學們互相約定要活到這份報告解密;現在華倫報告馬上要解密了,我反而希望能活到看到大腦的解碼。

大腦實在是一個非常有趣的東西,它主宰著我們的一舉一動,而且影響一生一世。比如說,有些孩子有自制力,有些沒有,這差別除了基因的關係之外,竟然是小時候父母有沒有好好的教孩子控制情緒。實驗發現從小被鼓勵自我控制的孩子,比亂發脾氣沒人管的孩子情緒成熟得多,因為不斷刺激大腦中抑制杏仁核這個情緒中心的細胞時,這些細胞會變得更敏感,更容易激發,也更能控制杏仁核的活化;而很少活化情緒控制迴路的人,長大後變得不會控制情緒,因為他們的神經迴路在發展的關鍵期沒有得到適當的營養和照顧。

單是這個發現就足以改變台灣教養孩子的方式,父母不能再把孩子交給傭人帶了,因為孩子不會聽傭人的話。小時候沒有教好情緒控制,長大後會任性、不遵守秩序。任性不是個性,自私也不是自信,父母當然了解一個任性、自私的孩子在現代講究團隊精神的社會是找不到工作的。書中像這種新知不勝枚舉,值得一讀再讀。

為人父母不可不知大腦的發展情形,教學的老師更要知道學生學習時大腦的機制,才能事半功倍。大腦是這個世界最後一塊蠻荒之地(frontier),希望閱讀這本書的人都能對自己的大腦有更多的了解,做出更好的決策,過一個更有意義的人生。  


如何產生感受?

「你的名字『理察』嚐起來像巧克力棒,溶化在我的舌頭上。」這好像是對情人講的甜言蜜語,但是說這句話的人真的是這樣覺得。她說這句話時,正坐在神經學家塞托威克(Richard Cytowic)的研究室,而巧克力的味道與她對塞托威克醫生的感覺毫無關係,因為「理察」這個字嚐起來像巧克力,就像一杯熱可可之於你的味覺一樣。

這位受試者的情況叫作「感覺相連症」,她的感官知覺包括聽覺、視覺、觸覺、味覺和嗅覺,統統混合在一起。有些感覺相連症患者可以「看見」聲音,「聞到」視覺。每一種感覺的混合都曾被報告過,有一個男孩發現文字是有不同的身體姿勢的,他可以扭轉他的身體做出很多字的姿勢出來。另外一個人則看見味道:「我們要等一下才能開飯,雞還缺少一點釘子才能吃。」他的話曾使晚宴客人大笑。甚至有些人會在面對某些特別感覺的時候,體驗到很強烈的情緒:摸到牛仔褲的時候覺得憂鬱,摸到蠟的時候感到難為情。



我們可以想像感覺相連症患者的感覺:聽音樂時看到顏色和形狀,或是「濃稠的」(soupy)這個字聽起來像雙簧管的聲音,「味道強烈的」(sharp)嚐起來像檸檬。但是將兩種類型的感覺相連的這種狀況,只影響了我們之中的少數人,估計比例最多是二十個人中有一個。

感覺相連症並不是茶餘飯後談話的話題,而是直接關係到一些最基本的假設,關於我們的感覺認知以及外在世界的本質問題。

是什麼樣的東西使得聲音是聲音,影像是影像,味道是味道?是聲波的大小和分子的結構嗎?再想想看,假如一個人把光波體驗成音樂,另一個人把聲波體驗成巧克力,誰還能肯定的說,是光波創造出影像視覺而不是味道或是味道分子呢?或者,為什麼不是聲波創造出嗅覺呢?我們所感覺到的,其實是「多數決」(majority vote)。

但是,一般來說,我們的腦是一次表現出一種感覺,也就是說,某一種特別的刺激永遠以聲音方式來感受,而另一種則永遠感受成視覺,為什麼會這樣?

很顯然,要找線索,第一個要看的便是眼、耳、鼻、舌和皮膚對於身體感覺的感受體(receptors)。每一個感受體都對各自特別種類的刺激覺得敏感,如分子、波長或振動。但是答案並不在此,因為雖然它們各有不同,但是基本上都是同一件事:把某一種特別的刺激轉換成電脈衝;電脈衝就是電脈衝,不管原來的感覺是什麼。電脈衝是少量的電能,我們的感覺器官其實是把所有不同的輸入訊號轉化成大量可以理解的同樣東西──電脈衝。

因此,所有的感覺刺激進入大腦,都是透過神經細胞激發,在某個特殊路線上,像骨牌效應一樣地傳導電脈衝,並沒有一個反轉機制可在某個層次上將這些電脈衝轉換成光波或分子。哪些電脈衝變成視覺,哪些又變成嗅覺,完全是看哪些神經元被刺激。

在正常的大腦中,傳進來的感覺刺激遵循著一條走得很熟的舊路,從感覺器官走到大腦某個特定的終點站。當刺激經過大腦時,分成很多不同的支流,被大腦中不同的模組進行平行處理。有些模組是在皮質,視覺和聽覺在此組合而進入意識界,另一些則進入邊緣系統,這些刺激會製造出身體反應,帶出一種情緒,將聲音轉變成音樂,將線條和對比轉變成藝術品。

每一種感官的皮質區是由許多更小的區域構成的,每個區域均專司所長,例如視覺皮質就有專管顏色、動作、形狀等等的區域。一旦進來的訊息在此裝配完成了,便送往比較大的皮質區去處理,也就是所謂的聯結區(association area)。在這裡,感覺訊息與適當的認知訊息相結合,例如一把刀的視知覺就與刺、切、割、吃的概念相結合;一旦到達這個程度,進來的訊息才變成有意義的知覺。我們現在所看到的,是由外界刺激所啟動,但還沒有百分之百反映外界(即與外界刺激不是完全相像),專屬你的大腦的特殊建構品。

每一個大腦所建構的世界都不一樣,因為每一個人的大腦都不相同。所以,同一個外界物體對每一個人來說,感受都不一樣,因為沒有任何人有同樣數量的運動神經細胞、對紅色敏感的細胞或偵測直線的細胞。例如,有人腦中處理顏色的區域(V4)發展得很好,所以他看到一盤水果時,會特別注意到水果的鮮艷色澤,以及和其他水果顏色的搭配。而另外一個深度辨識區域(V2)很發達的人,會注意到這盤水果的三度空間擺設,第三個人可能注意到輪廓,第四個人注意到細節,對每一個人來說,基本的資料都是相同的,但是最後送到意識界的影像卻不相同。

有時候,某些人看待事情的方法比較特別,可以把他的看法透過藝術的特徵傳達給別人。這個人的看法可能比我們自己的更美麗,而透過吸收這樣的看法,也許可以刺激我們自己的視覺通道,使它的功能比較像藝術家的功能,以後我們看事情時也可能像藝術家一樣。新的藝術為什麼特別使人感到震懾,主要的原因便是新的看法與我們原來的看法非常不一致。看久了,我們的看法逐漸受到新事物影響,再看它就不會如此吃驚了。

一個人對事情或東西的看法決定於基因和他的大腦如何被經驗所塑造。例如音樂家的大腦跟別人的不同,他們的大腦在演奏或聆聽音樂時,工作的方式跟一般人不一樣。有一個研究發現音樂家大腦對聲音起反應的部分比別人大了13%,而增加的部分直接跟音樂的經驗有關。他們對世界看法的不一樣並不止於音樂一樣而已。他們也對情緒比較敏感。他們對聲調比我們敏感,比我們更快了解嬰兒笑聲的意義,這些經驗使他們的世界比我們更情緒化。非常獨特的看事情方法可能來自「奇怪」的大腦發展。愛因斯坦的大腦結構就跟別人不同,有人認為這個不同使他洞察宇宙時空的本質。當他在 1955年過世時,他的腦被解剖,分送給好幾位科學家,想看看他的天才跟大腦有沒有什麼關聯。結果發現果然有,但是在那個時候,大部分的研究者並不知道要找什麼,也沒有合適的儀器來看它。因此他的腦被束之高閣而遺忘了。半個世紀以後,一位在加拿大麥克麥斯特大學(McMaster University)的研究者把愛因斯坦的腦用現代的技術去檢視,結果發現好幾個跟別人不一樣的地方。最顯著的不同是頂葉的兩個腦溝在發育中,結合在一起變成一塊很大的組織,而正常人這裡是區分成兩塊的。一塊是負責空間覺識(spatial awareness),另一塊的許多功能之一是數學的計算。愛因斯坦的這兩塊區域的結合可能解釋了他的獨特能力,將他對時空的看法轉換成那個有名的數學公式 e=mc2。

 

「有顏色的聽覺」的一個好例子

作家納博科夫(Vladimir Nabokov, 1899-1977,俄籍小說家,《羅麗泰》作者)在他的自傳《說吧!記憶》(Speak, Memory)形容他自己是「有顏色的聽覺的一個好例子」:「英文字母中的『aaa』長音對我來說是飽受風吹雨打的木頭顏色,但是法文中的『a』激起擦得光亮的黑檀木顏色。這群『黑色的聲音』還包括很硬的『g』(硬橡皮);『r』(黑如煤煙的破布被撕開)。而燕麥的『n』、麵條的『l』和象牙柄手持鏡的『o』則是白色的。我對於我念法文的『on』感到很困惑,因為我看到的是一個小酒杯斟滿時杯緣的表面張力。藍色字群中有像鋼鐵一樣的『x』和打雷時佈滿烏雲的『z』。因為聲音和形狀有一點交互作用,所以我看到的 q 比 k 的顏色還要棕色,而 s 不像是 c 的淺藍色,而是有趣的天青色和珠母貝的混合。」

 

赫曼格子(Hermann’s Grid)

假如你凝視著這些格子,你會看到在「白色馬路」相交的十字路口有灰色的圓形。這是因為視網膜上神經元的生理機制所造成的,叫做兩側抑制(lateral inhibition)。當你看到十字路口的灰色圓時,你會發現它被四周的白色所包圍,但是當你把視線往下移離開十字路口時,這個灰圓就消失了。這是因為兩側抑制會使視網膜上的感光細胞停止活化,因為旁邊的感光細胞都在活化而抑制了中央細胞的活化。但是當你將目光向下移時,只有兩邊的感光細胞在活化,因此當你凝視十字路口時,中央細胞被抑制的程度比在其他白線上厲害,所以就會看到陰影了。 魔術師就是利用這個方法使你看不見他的道具,例如他們要使你看不見支撐著飄浮在半空中身體的棍子,他們就在四周放了很亮的金屬物體或白布,而為了不讓你看到棍子,便用黑色的棍子且放在黑色的背景中。你原來應該可以看到比較黑的物體,但這些細胞被會發亮的東西抑制住了,所以你就沒辦法看到支撐的木條。