概念神经元编码了霍默·辛普森（Homer Simpson）和詹妮弗·安妮丝顿（Jennifer Aniston）
我清晰地记得自己第一次从攀援的山崖摔落下来时的情景。最近我开始从纯粹的绝望中爬出来——我儿子离家去上大学，而我女儿将在这学期末离开家。留给我的是漫长可怕的空巢期！为了消耗掉我过剩的能量和热情总要做些事情，于是我开始跑步上山和攀岩。
在加利福尼亚沙漠的约书亚树村（Joshua Tree）我领导了一次裂缝攀登。我清楚地记得在向右弯曲的、几乎垂直的、嵌有晶体的橙褐色花岗岩墙体上的那个确切地点。花岗岩可以撕裂登山者的手，可是它也是登山者最好的朋友，因为它的不均匀纹理提供了额外的摩擦。当我的左脚嵌入裂缝，我的右脚拖在外面，我用右手将一个叫作凸轮的保护装置猛推进裂缝中时，我够到比我头要高很多的地方。凸轮非常平稳地进去了，但我害怕它在负重时同样会很快弹出来。于是我重新调整凸轮，把它塞进更深的裂缝。就在那时我左脚一滑，向地面跌了10~12英尺，背部直接抵到一块尖利的岩石上，难得的好运让我避免了这个潜在的灾难。我的后背皮肤被烧伤了，我好几天都是一瘸一拐，但是这些轻伤反倒增加了我攀岩的热情。这些事件在我的记忆中留下了不可磨灭的印象。
意识的内容怎么会充满如此独特的和令人回味的细节呢？我的颅骨里没有关于我攀登的照片，只有一个棕灰色的，其平滑度、大小和形状类似煮得过久的花椰菜一样的器官。通过血液和脑脊液缓冲，这个豆腐一样的组织由神经和神经胶质细胞组成。神经元及其相互连接的突触是知觉、记忆、思想、行动的基础。如果科学要理解这些过程，那么它必然能够用神经元巨大联合体之间的交互作用来解释它们，而这些神经元联合体嵌在深不可测的复杂性神经网络中的。考虑一个类比：化学家根本不可能理解正常温度下物质的构成，除非他们知道控制电子和离子交互作用的电磁力。
上段之初提出的那个问题极其深刻，但那个问题到目前为止还没有得到任何明确回答。而我可以告诉你，我密切参与的一个相关发现确实揭露了一点真相。
癫痫发作可以蔓延至整个脑产生同步的自我维持的神经放电，是一种常见的神经紊乱。对许多人来说，这些复发的间歇的脑痉挛是借助药物来抑制的，这些药物能降低底层回路的兴奋和促进它的抑制。然而药物并不总是有效。当一个局部异常出现时（例如，当怀疑瘢痕组织或发育时的错误布线引发癫痫时），医生就会要求对患者进行神经外科手术以摘除这个令人讨厌的组织。尽管颅骨穿孔的任何步骤会带来一些风险，但是该手术对那些不能以任何其他方式控制其癫痫的患者来讲是有益的。
为了最大程度上减小术后的副作用和防止生活质量的下降，关键是要找到脑中产生癫痫发作的确切位置。这由神经心理学测试、脑部扫描和脑电图完成。如果从外面看脑没有任何明显的结构异常，那么通过在头骨上钻的一个小孔，神经外科医生就可以将约一打电极插入脑的软组织里，并且把它们留在那里约一个星期。在此期间，患者要生活在医院的病房里，即使睡觉时，来自电极自线路的信号也会被连续不断地监测。当癫痫发生时，癫痫学家和神经放射学家会对异常放电活动的起源点做三角测量。随后对这个令人讨厌的组织块进行破坏或摘除从而减少癫痫发作的次数，有时完全消除它们。
神经外科是一个高技术要求的行业，而加利福尼亚大学洛杉矶医学院的神经外科医生、神经学家伊扎克·弗里德（Itzhak Fried）则是这个行业的世界级大师之一。脑外科医生与攀岩运动员、登山家有许多共同的特质，这些特质的态度和行为也是我曾立志追求的。他们是一群奇人，为高技术和精密测量而痴狂，但同时他们也富有经验，精通文学。他们以一种直率（blunt）、严肃的方式对待生活和生活中的风险；他们知道自己的局限，但对自己的技能充满信心（当他要钻你的颅骨时，你一定不希望你的外科医生是缺乏自信和犹豫的人）。而他们可以摒除其他一切干扰，好几个小时专注于手头任务。
伊扎克和他的外科同事们完善了各种掏空电极的癫痫监测。这使他们能把比头发丝更细的小电线插入灰质。通过应用适当的电子设备和精选的信号检测算法，他们借助这个微型电极束可以从脑放电活动的连续的背景杂音中检测到一组10~50个神经元的微弱震颤。
在伊扎克的监督下，我实验室的一群人（罗德里格·基安·基罗加、加布里埃尔·柯瑞曼和利拉·雷迪）在丛林般的内侧颞叶中发现了一组非凡的神经元。这个区域（包含海马体）把知觉印象变为记忆，但它也是许多癫痫发作的来源，这就是为什么伊扎克把电极放在这里的原因。
我们谋求患者的帮助。当他们没有更好的事情可做只能等待他们的癫痫发作时，我们向他们展示熟悉的人、动物、标志性建筑和物体的图片。我们希望有一张或更多张的照片能激起一些被监测的神经元的“爱好”，促使它们发放一阵动作电位。尽管我们偶尔会遇到对某类物体（诸如动物、户外场景、普通的脸）做出反应的神经元，而大部分时间，这种搜寻毫无收获。但有几个神经元具有更强的识别能力。当加布里埃尔给我显示第一个这样的细胞时，我非常激动。有个神经元只在给患者观看当时的总统比尔·克林顿（Bill Clinton）而不是其他名人的照片时才会发放，另一个神经元仅对巴特（Bart）和霍默·辛普森（Homer Simpson）的卡通画有反应。
尽管我们对这个发现持有谨慎的初步怀疑——在个体神经细胞层面的这种惊人的选择性是前所未闻的——内侧颞叶神经元确实对使它们兴奋的东西非常挑剔。有个海马神经元只对影星詹妮弗·安妮斯顿的七张不同照片做出反应，但不对其他金发碧眼的女人或女演员的照片做出反应。另一个海马体内的细胞只有当看见女星哈莉·贝瑞（Halle Berry）时才发放，包括她的卡通图像和她名字的书写。我们还发现了对特雷莎修女（Mother Teresa）的照片，对可爱的小动物（“彼得兔细胞”），对独裁者萨达姆·侯赛因（Saddam Hussein）的照片以及对他名字的读音和书写，对勾股定律a2 +b2 =c2 （这是一个将数学作为一种业余爱好的工程师的脑细胞）等做出反应的细胞。
伊扎克称这些细胞为概念神经元。我们尽量不去将它们人格化，免得受到诱使将它们称为“珍妮弗·安妮斯顿细胞”（细胞不喜欢你那样做！）。每个细胞，连同它的姊妹细胞——因为在内侧颞叶中可能存在数千个针对任何一个观念的这类细胞——会编码一个概念，诸如詹妮弗·安妮斯顿，无论患者是看到或听到她的名字，注视她的照片，还是想象她，某些细胞都会做出反应。因此，这些细胞可以被视为詹妮弗·安妮斯顿的柏拉图理念的细胞基质。不管这个女演员是坐着还是在跑，不管她的头发是向上的还是向下的，只要患者识别出詹妮弗·安妮斯顿，这些神经元就会活跃起来。
任何人不可能天生下来就有对珍妮弗·安妮斯顿进行选择的细胞。这就像一个雕塑家耐心地从一块大理石中雕刻米罗的维纳斯（Venus de Milo）或Pietaout，脑的学习算法会塑造概念神经元嵌入其中的突触场。当你每次遇到一个特别的人或物体时，高阶皮层区就会产生一个类似的尖峰神经元模式。内侧颞叶中的网络能识别这种重复模式，并使特定的神经元专门负责它们。你具有各种概念神经元，它们分别对家人、宠物、朋友、同事、你在电视上看到的政客、你的笔记本电脑、你喜欢的那幅画进行编码。我们推测，概念细胞往往表征更抽象但也极为熟悉的观念，诸如与我们记忆中的9/11相关的一切、数字pi（圆周率）或者上帝的观念。
相反地，对很少遇到的事物你不太会有概念细胞，例如，对递给你脱脂拿铁咖啡茶的咖啡师。但是如果你想把她当成朋友，此后在酒吧里见到她并让她走入你的生活的话，那么内侧颞叶中的神经网络就会进行识别：相同的峰值模式会重复出现，并且会连接上表征她的概念细胞。
视觉皮层中的许多神经元会对一条有特定方向的直线、灰色条块或一张表情过度丰富的普通脸做出反应，反之内侧颞叶中的概念细胞则受到相当大的抑制。任何一个人或事物只能唤起非常小的一部分神经元的活动，这被称为稀疏表征（sparse representation）。
概念细胞强有力地证明：意识体验的特异性在细胞层次上有直接的对应物。假设你正在回想玛丽·莲梦露站在地铁护栏处以防风吹起她的裙子的这个标志性场景。一般认为，脑利用广泛的总体策略来表征这个知觉印象。你看到梦露时，几千万神经细胞以一种方式发放，而当你看到安妮斯顿、英格兰的女王或你的祖母时则以不同的方式发放。做出反应的细胞总体上是相同的，但它们做出反应的方式不同。可是我们的发现使得这个观点并不适合你极为熟悉的那些概念和个体。大多数细胞在大多数时候是沉默的，即有稀疏表征的本质。当梦露出现时，少数细胞发放；当安妮斯顿出现时，另一群不同的细胞变得活跃，等等。任何一个有意识的知觉印象可能是由数百或数千而非数百万的神经元联合体产生的。
最近，我实验室的莫兰·瑟夫（Moran Cerf）与伊扎克以及其他一些人一道提取了几个概念细胞的信号并将它们转变为患者思想的一个可视的外部展示。这个想法看似简单但极难实现。莫兰花费了三年时间——他从一名计算机安全专家和电影制作人变成了加利福尼亚理工学院的研究生——完成这项技艺。
让我带你看一个例子。莫兰记录了一个神经元，这个神经元的发放是对所看见的表演者乔什·布洛林（Josh Brolin）——在她最喜欢的电影《七宝奇谋》（The Goonies）中扮演了一个患者——的影像做出的反应，同时也记录了另一个神经元，这个神经元的发放是对我上文已经提及的玛丽莲·梦露的场景替代地做出的反应。患者盯着一台监视器，这两个影像被叠加在监视器上，（通过患者的脑传递到监视器上的反馈）这两个细胞的发放活动控制她在多大程度上看到的是该混合影像中的布洛林还是梦露。每当患者将想法锁定于布洛林，相关神经元就更强烈地发放。莫兰设置了这个反馈，以至于当这个细胞相对于另一个细胞发放得越多时，布洛林就越清晰可见，而梦露就越模糊，反之亦然。屏幕上的影像一直保持变化，除非在仅有布洛林或仅有梦露清晰可见时，试验才结束。患者很喜欢这个实验，因为她能完全凭自己的想法去控制影像。当她聚焦于梦露时，相关的神经元就增强其发放频率，同时与竞争概念“布洛林”相关的细胞则会抑制它的活动，而与此同时大多数神经元并未受到影响。
此处我讲述故事的方式，听起来就像有两个当事人，其方式就像操作木偶的人克雷格占领了电影《成为约翰·马尔科维奇》（Being John Malkovich）中的演员约翰·马尔科维奇的头脑。一个当事人是这个患者的心智，它全神贯注于梦露。另一个当事人是这个患者的脑即内侧颞叶的神经细胞，它根据心智的愿望上调和下调它们的活动方式。但是这二者都是同一个人的一部分，所以谁在操控谁？谁是幕后操纵者，而谁又是傀儡？
伊扎克的电极检测了意识的神经相关物的归零点。患者可以刻意并且有选择地调高和调低内侧颞叶神经元的参与数量。但是许多脑区是不受此影响的。例如，你不能迫使自己看见灰色阴影中的这个世界。这极可能意味着在你的视觉皮层处，你无法有意识地去抑制你视觉皮层中的颜色神经元。尽管你有时想这么做，但你无法控制你脑中的疼痛中心。
心-身联结的所有离奇古怪的方面在此还只是表面上的。每当梦露神经元发放时，患者并不会感觉到痒。她不会想：“抑制，抑制，抑制”，从而将布洛林从屏幕上赶走。她根本不知道在她的脑袋里究竟发生了什么。可是，关于梦露的思想被转译成了一种特殊的神经元活动模式。她的现象心智事件在她物质的脑中找到了平行物，心智震动与脑震动同时发生。
