大腦可塑性意味著我們每天都會變成一個不一樣的人

無論是你所經之事、所成之人、還是所見之物，你生活中發生過的每一件事都存儲在你的大腦中。

　　大腦的「可塑性」是現代科學最重大的發現之一，但神經科學家大衛•伊格曼（David Eagleman）認為這個詞具有誤導性。塑料藉助模具成型後，就會維持特定的形狀不變，而大腦的物理結構處於連續不斷的變化之中。不過伊格曼也沒法對這個詞避而不用，「所有文獻都這麼寫，保守起見，我也只能這麼寫了。」伊格曼也不贊同將計算機比作大腦，並創造了「livewired」一詞（live意為「活的」，wired意為「連線」），以強調大腦的「硬體」和「軟體」是密不可分的。

　　伊格曼體內似乎蘊藏著驚人的能量。他既是史丹福大學的教授，又是一名小說家，還是PBS（美國公共電視網）《大腦》節目的主持人，此外還是HBO美劇《西部世界》的科學顧問。如今他還是矽谷公司NeoSensory的CEO。該公司研發的小裝置可以將數據輸送給大腦，讓人們可以通過皮膚「看」和「聽」。

　　外網Nautilus近日對伊格曼展開了一場採訪，探討了神經元如何與彼此進行競爭、人類能否擁有全新的感官體驗、以及他為何相信「你就是你的大腦」等問題。

　　你說我們對大腦的可塑性幾乎一無所知。大腦每天都會經歷「重新布線」嗎？

　　在人的一生之中，大腦每時每刻都在重新接線。你的大腦中有860億個神經元，神經元之間的連接更是多達1015次方。這些連接的強度會不斷變化，並且會不斷斷開和重連。所以說，與一周前、或者一年前的你相比，此時的你已經是個不同的人了。你了解到我的名字叫大衛之後，你的大腦物理結構就會有所變化，這就是記憶的過程。

　　在一周時間裡，大腦的連接方式是只會稍有變化、還是會產生顯著區別？

　　兩種都有。目前在疫情期間，每個人都會經歷許多變化。我們的生活突然不再按部就班，必須重新思考某些事物，充分發揮創造力。大腦會自己建立起一套世界模型，藉此預測接下來可能發生的事件。然而突然之間，我們的預測都變得不靠譜起來。在封城期間，唯一的安慰便是我們可以充分利用大腦的可塑性。只要你沒生病，大腦就能從疫情中獲益，因為我們每天都要用新鮮事物挑戰自己，而這對於大腦來說恰恰是最重要的。

　　有一項已經開展了幾十年的研究，受試者是一群終身生活在女修道院中的修女，均同意在死後將大腦捐獻出去。研究人員在解剖時發現，有一部分修女患有阿爾茨海默症，但這些修女在世時，別人根本看不出她們得了病。這是因為，她們無時無刻不在「挑戰」自己。修女們有職責和雜務在身，還要經常和他人打交道。而對大腦來說，最大的挑戰就是其他人（當然，這種挑戰是有益的）。因此在她們去世前，她們的認知系統始終非常活躍。儘管她們的大腦結構受到了疾病的蠶食，但大腦中一直在不斷鋪設新的路徑。

　　你在書中寫道，我們大腦中的各組神經元之間一直在爭鬥不休，想爭奪對大腦特定部分的控制權？

　　下至單個神經元，各個層面上都存在競爭關係。就好比森林裡看似寧靜而美麗，但每棵樹木和灌木都在為了陽光而競爭，所以有些灌木長得矮寬，有些則把所有能量都用在長高上，伸展枝葉，吸收儘可能多的陽光。神經元之間的關係也正是如此。當一個神經元向另一個神經元傳遞信號時，也是以神經元之間相互鬥爭作為大背景的。如果從這個角度看問題，很多事情就說得通了。一旦大腦的某個部位暫時閒置，就會迅速被其它部位佔領。

　　能舉個大腦中競爭的例子嗎？

　　我們總把大腦後部負責視覺的部位稱作視覺皮層。但如果你失明了，或者甚至只是蒙住眼睛、在掃描機器裡待一段時間，我們就會觀察到，負責觸覺和聽覺的腦區開始侵佔視覺腦區。如果是天生失明，這部分腦區就會被整個挪作他用，如負責觸覺、聽覺、單詞記憶等等。所以我們不應給各個腦區貼上「這部分是負責視覺的」之類的標籤。

　　那大腦只是在收集信息，然後進行重新組織整理嗎？

　　大腦的神奇之處在於，它並不在意數據的來源，因為大腦內部的所有信息都是由微弱的電化學尖峰表示的。大腦中的每一個神經元每秒都會激發10至上百次，大腦根本不知道某個數據究竟是來自光子、還是耳朵接收到的空氣壓縮波、還是口鼻感受到的分子混合物。但它就是能弄清楚如何建立反饋迴路，將指令發送給對應的肌肉，從而使輸入發生特定改變。

　　你提出了一項有趣的猜測，稱我們做夢是為了保護視覺想像力。你是說如果我們不做夢的話，就有可能失去這項能力嗎？

　　沒錯。如今我們可以用電力照明，但在人類進化史上，99%的時間裡都是無法做到這一點的。你只能生活在黑暗中。黑暗對聽覺和觸覺沒有影響，但對視覺來說就很不利了。考慮到腦區互相佔領的速度，視覺皮層很快就會被其它腦區所佔。數年前，我的學生唐•沃恩（Don Vaughn）和我研究出的一套模型顯示，做夢似乎是一種在夜間保護視覺皮層不受侵佔的方式。其中涉及到了一條非常特殊的迴路。每隔90分鐘，大腦中部的神經元就會變得活躍一下，展開一些活動。這些活動本身沒什麼特別的，但似乎是種保護性的激活機制，就好像「現在是晚上了，你正處於睡眠模式。我們得讓這部分腦區保持活躍，不然就會被隔壁腦區攻佔掉。」

　　這麼看做夢可真不浪漫！別人都說夢是靈魂之窗，你卻說做夢只是為了保持視覺皮層活躍。

　　我有時也會追求浪漫，但大多數時候只追尋真理。我們分析了25種靈長類動物的大腦可塑性以及夜間的快速眼動睡眠長度。結果發現，兩者之間有很強的相關性，大腦可塑性越強，所需的快速眼動睡眠就越多。順便一提，快速眼動睡眠在嬰兒時期出現得最多，因為這一階段的大腦可塑性非常強，最需要好好保護視覺皮層。

　　假如有某顆行星不會自轉，不會有半天時間都處於黑暗之中，這顆行星上的生物就不會做夢了嗎？

　　我們這樣會做夢的物種在宇宙中也許十分罕見。假如你生活在一顆永遠處於白晝、或永遠處於黑暗之中的行星上，就不需要擔心這個問題了。或者說，假如你所在的行星自轉速度很快，晝夜每隔90分鐘就會輪換一次，那也用不著做夢。

　　據說有些人由於出生缺陷、或者手術原因，缺少了半邊大腦，但仍然能正常生活。這真的可能嗎？

　　只要是在7歲左右之前摘除的，就沒有大礙。我曾經和幾名幼時做過大腦半球切除術的年輕人交談過，從交流中根本覺察不出他們少了半邊大腦。只不過與被切除的一側大腦對應的另一側身體往往略有些跛。但他們的認知能力並沒有問題。這說明即使大腦缺失了一半結構，整個大腦系統也能設法正常發揮功能。

　　動物中也有一些大腦可塑性的例子。比如有一條狗生來就沒有前腿，於是學會了只用後腿走路。

　　這隻叫「信念」（Faith）的狗可以像人類一樣用後腿走路。這是因為，她必須去找食物，也必須到母親身邊去，所以她不得不搞明白怎麼用後腿行走。這說明狗的大腦並未受基因限定、只能控制狗的身體，而是怎麼可行就怎麼控制。縱觀動物王國，身體類型、骨骼長度、肌肉組織、翼爪形狀可謂千奇百怪。大自然不會為每一種生物單獨設計一套大腦，只需從生物基因著手即可。只要對某個基因稍加改動，形成的身體結構就會大大不同。

　　人類大腦是如何重新「布線」、彌補缺失的感覺的？

　　這個問題讓我不由得思考，人類能否創造出新的感覺？大腦能否從全新的數據流中獲取有用信息？這種情況叫做「感覺替代」。我們在一些失聰者身上進行了這種嘗試。我們製作了一件背心，上面布滿振動馬達，會產生類似手機那樣的振動。背心接收到聲音之後，便會將聲音轉換成特定的振動規律。馬達按振動頻率從低到高排列，與內耳的排布方式相同。這樣一來，我們就相當於用軀幹部分的皮膚代替了內耳。結果發現，失聰者僅憑皮膚感受到的振動規律，也能獲取外界的聲音信息。皮膚似乎沒什麼大作用，卻有著出色的計算能力，可以傳遞大量數據。

　　皮膚為何如此擅長計算？

　　因為皮膚非常敏感，萬一有蒼蠅落在你身上、或是有什麼東西在你身上爬來爬去，你都能感覺到。皮膚的「帶寬」非常合適，可以向其中傳輸大量數據。如今大家都在研究如何藉助可穿戴設備、向人眼或耳朵中傳入更多信息。但眼睛和耳朵應當另有用途，皮膚倒是一條現成的信息傳輸渠道。

　　為失聰人群研製這類設備是一方面，但我們的感覺體驗也有可能得到進一步強化。就算我們的感覺一切正常，也有改進、甚至改變的空間。

　　感覺拓展也是一個令我很感興趣的領域。例如，我們能否把自己的視覺擴展到紅外光或紫外光波段呢？曾經有一天晚上，我的工程師給我戴了一根紅外線腕帶。我正在黑暗中走過兩棟房子，突然感到手腕處傳來一陣振動。我不禁納悶：這是怎麼回事？哪裡來的紅外線。於是我跟著腕帶的振動，一直走到了一臺夜視監控攝像頭跟前，四周圍了一圈紅外LED燈。在正常情況下，我們完全看不到紅外光。但你可以從「引擎蓋是熱的」判斷出一輛車剛剛停下。我們會從世界中接收到各式各樣的溫度信息。這一點很值得我們進行深入探索。

　　除了感官拓展之外，我們能否創造一種全新的感覺呢？如果你能像感覺到顛簸、轉向、滾動和方向一樣，能夠通過皮膚直接接收股市、推特、或者你正在操控的無人機傳來的數據，會是怎樣一種感受？目前有許多實驗正在考察這一點。這能否為大腦創造一種全新的體驗呢？

　　我們未來能夠繪製出某人大腦中的全部神經連接、並據此判斷此人是個什麼樣的人呢？

　　也許能吧。不過無論是好是壞，我們這輩子都看不到了。但從理論上來說，你有過的每一種體驗都會記錄和存儲在大腦之中。這不僅僅與神經元之間的連接強度有關，而是深入到細胞層面。信號通路的確切分布、生物化學的系統層級、一直到細胞核中的基因表達，這些全都代表著你在這個世界中的經歷。從理論上來說，也許再過300年，你就能讀取別人大腦中的信息了。

　　有人並不贊同將腦海中的一切事物都歸結於腦科學。有些人稱其為「神經狂熱症」、甚至「神經垃圾」。你如何看待這種批評？

　　這種批評毫無依據。現在確實有很多「神經垃圾」，有些人做了點影像學研究，就開始宣稱「瞧這塊腦區亮起來了，我們已經找到了『感激』或『慷慨』的神經依據」。這根本不是真正的科學。但「你就是你的大腦」這一點是毋庸置疑的。無論是你所經之事、所成之人、還是所見之物，你生活中發生過的每一件事都存儲在你的大腦中。

　　例如，有些人患上帕金森症候群之後，就變成了難以自控的賭徒。一些機智的醫生意識到，這與他們服用的藥物有關。這些藥物會提高大腦中的多巴胺水平，從而解決患病引發的運動問題，但也將他們變成了好賭之人。假如對神經遞質加以改動，就會改變你的行為方式和風險迴避程度。所以並不是他們有意選擇變成了賭徒，而是當大腦發生變化時，整個人也會隨之而變。

　　按照這種邏輯，許多老生常談的哲學問題就顯得無關緊要了，比如自由意志、或者靈魂體驗的起源、或者自我的本質等等。這些說到底都只是大腦中的神經元被激發而已。

　　我們不妨走一條中庸之路，既能弄明白這些問題，又不必說這只是一堆神經元而已。大腦中的每一個細胞都極其複雜。每個細胞都包含一套完整的人類基因組。在一套極其複雜的生物化學系統中，有成百上千萬的蛋白質受其管理。你大腦中的每一個神經元都複雜得遠超想像，而人腦中的神經元有860億之多。所以如果說「你只是一堆神經元」，那就太大事化小了。事實上，你的體內可是有著一整個乾坤呢。

　　那我們能否把所有主觀體驗都歸結於大腦功能呢？

　　當然可以。你可以通過吸毒獲得完全不同的體驗，也可能因腦損傷產生幻覺。我們知道這都是因為大腦所致。但還沒有理論能很好地解釋意識體驗究竟是怎麼回事，比如肉桂在你聞來是什麼味道、或者夕陽在你眼中有多美等等。

　　意識似乎是由大腦產生，但也有可能另有來處。假設你生活在沙漠中的一個原始部落，有一天你在沙中發現了一臺收音機，而你此前從未見過這種東西。你發現只要旋轉按鈕，就有聲音從中傳出。然後你把螺絲拆下，發現只要改變裡面的線路，聲音就會被攪亂。你也許能總結出，聲音是由這些線路產生的。但你不會意識到，遠處城市裡有一座座信號塔，也不可能感覺到、甚至疑心過電磁輻射的存在，但恰恰這才是聲音的真正來源。

　　這麼說來，也許並非一切事物都是由大腦產生的，我們也許只是在「收聽」從別處傳來的意識。

　　我不是這個意思，我只是說在神經科學中存在這種可能性，我們必須予以考慮。

　　大腦還有很多未解之謎，其中你最想弄清哪一個問題呢？

　　說到底還是意識的問題。我們可以造出非常精密複雜的機器，但我並不認為電腦有內在的主觀體驗，但我們卻擁有這種體驗。也許這就是生而為人的關鍵所在。我們不僅沒有理論能很好地解釋這一點，甚至想像不出這套理論該是什麼模樣。（葉子）