人类心理的神经元描绘

大脑成像领域的先锋Nancy Kanwisher 经常使用fMIR 扫描技术来研究大脑区域里的活动（通常是她自己的大脑）。她分享了她看到的和他的同事们学到的：大脑是有高度专门化的组分和功能宽泛的机件共同构成的。令人意想不到的是，还有很多尚待研究。

今天我想告诉大家一个

由全世界各地科学家一起完成的项目。

这个项目希望用神经系统图景

来描绘人类思想。

这一项目的中心论点，

就是人类的思想和大脑

不是一个独立、普通的处理器，

而是一个许多高度专业化的组分的集合。

其中的每一个组分都专门处理不同的问题，

最终这些组分合在一起，

成就了我们人类，思考者们。

为了让你们更好地感受这一理论，

请想象一下接下来的场景：

你走进了你孩子的托管中心。

像往常一样，那里有许多的孩子

等待着被家长接走。

但是在这时，

这些孩子们的脸庞看起来奇怪地相似，

你无法分辨出哪一个才是你的孩子。

你是需要一副新眼镜吗？

你是精神错乱了吗？

你的脑海中快速地过了一遍自己的精神状况清单

不，你看起来脑子很清楚，

你的视力也十分锐利。

所有事都看起来非常正常，

除了那些孩子们的脸。

你看着这些脸庞，

可它们竟没什么差别，

而且没有一张看起来熟悉。

你只是因为发现了一只橘色发带，

才得以找到你的女儿。

这种对于认脸能力的突然缺失，

经常在人们身上发生。

这种现象叫做面容失认症，

它是由脑部一个特定部分损伤

而引起的。

这种现象最显著的特征就是，

只有认脸的能力被损害了，

其他的一切都看起来很正常。

面容失认证是许多很特别的

脑部损伤产生的精神缺陷的其中一种。

这些症状一起

在很早之前就显示出

人的头脑是被均分成了不同的组分的。

但是研究这些组分的努力，

却因为大脑成像技术，

特别是MRI技术的发明

而快速发展，进展迅猛。

所以MRI让你能够很清晰地

看到内在的结构。

我接下来会给你们看看

一系列常见物体的

MRI跨区域影像。

我们将快速地翻动图片，

让你们试着猜猜那些是什么物体。

接下来开始了。

这个不太容易。这是一朵菊芋。

试试另外一个。

从底部开始向顶部移动。

花椰菜！这一一朵花椰菜的顶部。

它很漂亮，不是吗？我很喜欢。

这里还有一个。当然，这是大脑。

实际上，这是我的大脑。

我们在一部分一部分看透我的大脑。

刚才右边的是我的鼻子，

现在我们已经到了这里，就是这里。

要我说，这张照片挺好，

可是它只展示了内部构造。

功能性影像最酷的进步在于

科学家找到制作出

不仅展示构造，更展示内部活动的图片。

也就是神经元的活动。

那么接下来是这项技术的原理。

大脑就像肌肉，

当大脑变得活跃时，

他们需要更多的血液来支撑这样的活动。

正好，控制大脑的血液就存在与大脑中。

所以比如说这儿的一些神经元

变得活跃，开始传输信号，

接下来这儿的血液流量就会增加。

所以功能性MRI专门探测血流量的增加，

当神经活动增强时，

就产生更高的MRI回应。

为了让你们更直观的感受

功能性MRI实验如何运作，

还有你们能从中学到什么，学不到什么，

让我给你们讲一讲我做过的第一个研究。

我们想要弄清楚大脑中到底有没有

一个特定的部分帮助人们分辨脸庞。

基于我先前提到的面容失认症的现象，

我们有理由相信，

大脑中这样的部位确实存在。

但是没有人在常人的大脑中

看见过这个部位。

所以我们开始寻找那个部位。

我是第一个实验对象。

我走进扫描仪，平躺下。

我尽量让我的头保持静止

看着像这些照片上的脸庞，

和像这些照片上的物体。

人脸，物体，重复了几个小时。

作为一个已经接近

在MRI扫描仪内待的时间的世界纪录的人

我能告诉你，MRI研究中其中一个

重要的技巧就是

憋尿的本领。

（笑声）

我走出扫描仪后，

我快速分析了那些数据，

寻找有没有任何大脑的部分

在我看人脸时产生了比我看物体时

更高的反应。

这是我看到的数据。

这些图像以今天的标准来看很糟，

但在当时我看来，它很漂亮。

它展示了这里的一块区域，

这里的一小团。

大概和一颗橄榄差不多大。

这部分在我大脑的底层，

大概从这里向里一英寸。

当我看到人脸的时候

我的大脑的这一部分

比我看到物体的时候

产生了更高的MRI反应，

也就是更高的神经活动。

这个结果令人振奋，

但我们怎么能知道这是不是偶然呢？

当然，最简单的方法，

就是重复做这个实验。

所以我回到了扫描仪里。

我盯着更多的人脸和更多的物体，

也得到了相似的结果。

我又重复，

又重复

重复再重复。

直到那时，

我才决定相信，实验结果是正确的。

但是，仍然有可是事我的大脑有些不同寻常。

有可能其他人都没有我那种问题。

为了证实实验结果，我们又扫描了其他很多人的大脑。

最后发现几乎每个人的大脑里，

在相似的位置上，

都有那一小块识别人脸的区域。

那么下一个问题来了，

这个区域到底做些什么？

它是专门只用来识别人脸吗？

或许有可能不是这样的。

也许它不仅仅对人脸有反应，

也会对任何的人体部位有反应。

也许它会对任何与人类相关的

或者任何生物

或者任何圆形的东西起反应。

为了确定那块小区域

是专门用来识别人脸的，

必须排除掉刚才提到的所有假设。

所以我们花了接下来的好几年，

在实验对象看着许多不同种类图像时

扫描他们的大脑。

我们证明了大脑的那一区域

在你看着任何种类的脸的任何图像时

会起强烈的反应。

当你看的是非脸庞的图像时，

那块区域的反应会弱很多

就像这些图像。

那么我们是不是已经确定

脸庞识别必须依靠这一区域了呢？

不，我们没有。

大脑图像永远不能告诉你

任何东西是否依靠一块区域。

大脑图像能让你做的

只有看着当人们想着不同东西时，

他们大脑各个区域变得活跃或不活跃。

为了确定大脑的一部分是否对于精神功能至关重要，

你需要干扰那一部分的功能，看看会发生什么。

一般我们无法那样做。

但是，一个绝好的机会出现了。

最近我的一些同事

测试了这个在病床上躺着的

患有癫痫的男人。

在他大脑的表层

刚刚被装上了电极，

来弄清他癫痫发作的来源。

结果是非常碰巧地，

其中两个电极

正好在他面部区域的顶端。

所以经过了患者的同意，

医生问他，当电极刺激大脑那个区域时，

发生了什么。

那时，患者还不知道

那些电极在哪儿，

他也从未听说过面部区域。

让我们来看看发生了什么。

一开始，会有一个控制条件。

当没有电流被输送时

左下角会出现一个几乎看不见的

红色字“假装的”。

你会听到神经学家对患者讲话。我们来看看吧。

（视频）神经学家：好的，看着我的脸。

当我这样做的时候告诉我发生了些什么。

好吗？

患者：好的。

神经学家：一，二，三。

患者：什么也没有发生

神经学家：什么也没有？好的，我会再做一次。

看着我的脸。

一，二，三。

患者：你变成了另外一个人。

你的脸变形了。

你的鼻子变得松弛，偏向了左边。

你看起来就像一个我以前见过的人，

但其实又不是。

那是幻觉

（笑声）

Nancy Kanwisher：那么这个实验—

（掌声）—

这个实验最终证实

大脑这块区域

不仅仅有选择性地对脸庞起反应，

还因此牵涉到脸的感知。

我快速过了一遍有关

面部识别区域的细节来向你们展示

是什么真正证实大脑的一部分

有选择地参与了特别的心理过程。

接下来我会讲得更快一些。

我会讲我们和其他人发现的

其他有专门功能的大脑区域。

过去的一个月里，为了做这件事

我已经在扫描仪里呆了很长时间，

来给你们看看我大脑里的这些东西。

我们开始吧。这是我的右半脑。

我们的方向是这样的。你们在从这个方向看我的大脑。

想象一下把头骨拿走，

像那样看着大脑的皮层。

那么，现在如你所见，

大脑的皮层都是有褶皱的。

这可不太好，可能有东西会藏在里面。

我们想看看到完整的图像。

那我们就展开它来看到完整的东西吧。

接下来，我们来找一找一直都在说的那个

对像这些图像有反应的区域吧。

为了能看见它，我们把大脑转一圈，

从底部看大脑的内部表层，

就是这了，这就是我的脸庞识别区域。

在它的右边是另一个

标示成紫色的区域。

当你在处理颜色信息时它会有反应。

在这些区域的附近还有其他

参与感知地点的区域。

就像现在，我正在看着我周围的布局，

在那这些绿色的区域

非常的活跃。

还有一个区域在外部的大脑皮层，

这儿也还有几个脸庞识别区域。

在这附近

有一个区域，专门参与

处理可视的物体移动

像这些移动的小点。

就是这个在大脑底部的黄色部分。

在那附近有一个区域，

它在你看着身体或身体的部分时会有反应

就是这些在大脑底部

标注成酸橙绿色的区域。

目前为止我给你们展示的区域

都参与了特定视觉感知的处理。

那么我们是否有大脑区域，

专门处理其他感官，比如听感呢？

是的，我们有。如果我们稍微转转大脑。

这有一个深蓝色区域。

我们几个月前才报告了它的存在。

当你听到像这样的有音高的声音时，

这个区域会强烈反应。

(警报)

（大提琴声）

（门铃）

相比之下，当你听到一些

像这些没有音高的熟悉的声音时，

这个区域反应不会那么强烈。

（咀嚼声）

（鼓声）

（马桶水声）

好的。在这个区域旁边

是另一堆专门对

说话声起反应的区域。

现在我们来看一看这些一样的区域。

在我的左半脑，有相似的排列——

不是完全一样，但是很相似——

大多数区域，尽管有时大小不同，

都排列在这里。

目前为止我给你们展示的东西

都是参与了不同感官，视觉和听觉，

处理的区域。

那我们还有没有专门处理

很复杂的心理活动的区域呢？

是的，我们有。

这个粉色区域是我的语言区。

很早，人们就知道

大脑中的这一片区域

参与了语言的处理，

但是我们最近才证实

这些粉色区域

极有选择性地起反应。

它们在你理解一句话的意思时起反应，

却不在你做其他复杂心理活动起反应，

比如说心算，

或者试着记住一条信息，

或者在欣赏一段音乐的

复杂结构。

迄今为止发现的最神奇的区域

是这一片青绿色的部分。

这片区域在你思考别人在思考什么的时候

会有反应。

这可能看起来很疯狂，

但事实上，我们人类一直都在做这样的事。

当你意识到

如果你不打电话回家

说你会跑步跑很晚，你的同伴会担心时

你的大脑在这样做。

我现在就在用这块区域这样做。

我在想你们在座各位

可能会琢磨

剩下的那块灰色的没标识的区域

到底是起什么作用的？

我也在琢磨这个问题。

我们现在在实验室里做大量的实验

来试着寻找其他

大脑可能存在的有特殊功能的

高度专门化区域。

但是很重要的一点是，我不认为我们的大脑

对每一个重要的功能

甚至是关乎生存的功能

都有专门处理的区域。

事实上，几年前，

有一位在我实验室的科学家，

非常确信地说

他发现了一块大脑区域

专门用来识别食物。

在扫描仪里当人们看见这些图像时

这块区域会强烈反应。

此外，他还在12个对象的10个中的大脑中

几乎同样的区域

发现了相同的反应。

他兴奋得不得了

在实验室里跑跑跳跳

告诉每一个人他就要带着他的研究成果

上奥普拉的脱口秀了。

但接下来他做了一个修正实验：

他给实验对象展示了像这样的食物图片，

并用了一些在形状和颜色上相似

但不是食物的图片做对比。

结果是那片区域对于两套图片的

反应强度是一样的。

那么那就不是一块识别食物的区域了

只是一块会对颜色和形状产生反应的区域。

不过这也够拿上奥普拉脱口秀的台面了。

但接下来的问题就是

我们怎样用非专门化的大脑区域

来处理其他的信息呢？

我认为答案就是

在我刚才说到的那些高度专门化部分以外

我们大脑里还有很多非专业化的机件

他们让我们能够处理

任何出现的困难。

事实上，我们最近证实了

这些白色的区域

会在你做任何困难的大脑工作时起反应。

在我们测试的七个中

都是这样的结果。

所以今天我给你们描述的

每一个大脑区域，

在正常的实验对象的大脑上

都在大概相同的位置。

我能挑你们其中的任意一个人，

把你塞进扫描仪，

然后发现你大脑的那些区域

和我大脑的区域非常相似。

尽管可能这两者间

会在准确的位置和大小上有所不同。

对我而言这项工作最重要的

不是那些大脑区域的准确位置，

而是我们得出的结论：

我们的大脑和思想从一开始就由

选择性的和精细的各部分组成。

我的意思是，我们的大脑大可不必成为这样。

大脑可以是一个独立的，

功能宽泛的处理器，

看起来更像一把菜刀

而不是瑞士军刀。

但是，大脑成像呈现给我们的

是人类思想的丰富的和有趣的图景。

这样这图片展示了大脑中

既有功能宽泛的机件，

也有令人惊讶的数量的

高度专门化的组分。

我们仍在这项研究的初期，

我们只在人类思想的神经学解释上

迈出了第一步。

最基本的问题仍然没有解答。

比如说，每个这些区域究竟是做什么的？

为什么我们需要三个脸部区域

和三个地点区域？

它们之间的分工是怎么样的？

第二，这些东西

和大脑又是怎样联系起来的？

借助弥散成像，

你能够追踪许多连接到

大脑各个部分的神经元。

通过这里展示的方法，

你就能找到单个神经元和大脑的联系。

这样也许有一天就能给我们

一幅大脑的线路状图象。

第三，这些非常系统的结构

是怎样在幼年的成长

和在物种的进化中

被建立起来的呢？

为了解答这样的问题，

科学家们现在在扫描

其他种类的动物。

他们也在扫描人类婴孩。

许多人为神经元科学研究的高成本辩护，

他们指出这项研究也许某天会帮助我们

治疗如阿兹海默症和自闭症这些神经紊乱。

这是极其重要的目标，

如果我的工作能够给予帮助，我将非常激动。

但是修理世上已经坏掉的东西

不是唯一值得去做的事。

为了了解人类心理和大脑而做出的努力

即使无法用于治疗某种疾病

也是有价值的。

还有什么事

能比了解人类体验的基础机制

和本质上了解“我们是谁”

更令人激动的呢？

我认为，这是有史以来

最伟大的科学探寻

（掌声）