以任何大脑中任何一个脑叶为例,考虑一下卒中对患者的影响。例如,右侧顶叶损伤的病人通常会出现一种名为“半侧空间忽视”(spatial hemineglect)的症状。由于损伤脑区的大小和位置的不同,半侧空间忽视症病人可能会表现得左半侧世界或部分或全部不存在,甚至可能还包括他们自己的左半边身体。具体来说,他们可能会只吃盘子右边的食物,只给右脸剃胡子或化妆,画钟表图案时不画左边,看书时不去读左侧的书页,以及不承认房间左侧中任何东西或人的存在。有的病人会认为他们的左胳膊和左腿不属于自己,以至于在起床时根本不用这一侧的肢体,哪怕他们并没有瘫痪。有的病人甚至还会忽视他们想象和记忆中的左侧空间3。症状的表现形式与脑损伤的大小和位置有关,这说明损伤破坏的神经回路涉及不同的加工过程。确定这些损伤的功能性神经解剖学结构的研究为大脑模块化的观点提供了强有力的证据4。
有趣的是:半侧空间忽视症可能来自实际的感觉或运动系统功能缺损,但在一些情况下,即便所有感觉与运动系统均运作正常,半侧空间忽视依旧会发生,这种病症被称为“对消”(extinction)。在这种情况下,大脑单侧半球工作正常,但当需要两侧半球同时工作时,问题就出现了。尽管如此,大脑依旧能在无意识水平上使用忽视半侧的信息5!这意味着信息本身还在,病人却意识不到它的存在。具体来说是这样,如果给左侧半球忽视病人的左右视野同时呈现视觉刺激,他们会报告称只能看到右侧视野的刺激。但是,如果只有左侧视野的刺激呈现,病人就能够正常感知到这个刺激,即使该刺激的视网膜投影位置与之前的刺激一致。换句话说,如果没有健侧刺激的竞争,被忽视侧就能被病人察觉,并且出现在意识层面!最奇怪的是,此类病人通常会否认任何异常:他们意识不到自己的回路缺失及其引起的症状。
因此,从表面看来,他们的自传体式自我来源于他们能意识到的感知世界,而信息能否进入他们的意识,取决于两个因素。首先,如果回路不工作,就无法进入他们的意识。关于这些回路功能的意识消失了,就好像它们从未存在过。其次,存在某种竞争过程。有些回路的功能能进入意识层面,有些则不能。简而言之,意识体验似乎与相当局部的加工有关,局部加工活动可产生某种特定的能力,同时又可能被其他模块的加工打压,从而无法进入意识。这就引出了一些足以令人震惊的推论。
一些病人无法意识到自己的身体部件,还有一类病人,他们患有一种名为“第三者”现象(5)的临床障碍,竟然能感知到本不该有的另一个人的存在!这是我最喜欢的一种病症,也被称作“在场感”(feeling of a presence,简称FoP),指病人认为在某个空间位置,通常是侧后方,还有别人存在的感觉。这种感觉非常强烈,以至于病人会不停地回头察看,或是为这个不存在的人提供食物。当你走在漆黑的小巷里,或许会因为妄想背后有人跟踪而把自己吓得毛骨悚然。但此类病人不一样,他们的在场感通常会突然出现。事实上,在高山攀登者或其他因极端情况导致肉体极度疲惫的人当中,在场感是一种常见的现象。
在著作《裸山》(The Naked Mountain)中6,公认有史以来最伟大的登山家莱因霍尔德·梅斯纳(Reinhold Messner)(他是首位单人登顶珠穆朗玛峰者,而且他从来不带氧气瓶)记录了自己在1970年第一次挑战喜马拉雅山脉的经历,当时他和兄弟冈瑟(Günther)正在挑战南迦帕尔巴特峰:“突然,我身边出现了第三位登山者。他和我们一同下山,一直在我右手边和我们保持几步的距离,刚好在我看不见的地方。我看不见他,同时也要集中注意力,但我可以肯定边上有人。我能感受到他的存在。我有十足的把握。”不过,即使你不是一个精疲力竭的登山者,也可能产生类似的感觉。近一半的丧偶者曾感受过已逝配偶的存在7。对一些人来说,这种现象就成了各种关于幽灵鬼怪或是神明降临的故事开端。
瑞士神经学家、神经生理学家奥拉夫·布兰克(Olaf Blanke)却认为没有什么鬼魂,在一次机缘巧合下,他见证了这一现象。为了定位癫痫病灶,他对一名病人的颞顶皮层施加电刺激,从而触发了病人的在场感体验8。他还针对一批表示自己有在场感体验的病人开展了研究。他发现额顶区域损伤与该现象特异性相关,且损伤往往位于在场感出现方位的对侧9。这一定位提示他,感觉运动加工和多感觉整合异常或许参与了在场感现象的产生过程。我们能意识到自身在空间中的位置,却意识不到自身定位所需的大量加工过程,诸如视觉、声音、触觉、本体感觉、精细运动动作等等,在正常情况下,这些加工过程会整合在一起,帮助我们准确地定位自身。如果这一过程中存在异常,便会出现加工错误,导致我们的大脑错误地解读自己的位置。布兰克和同事们发现,在场感就是此类加工错误的表现形式之一。最近,他们巧妙地使用机械臂扰乱感觉加工的方法,在健康被试中诱发了在场感现象10。
我们在做动作时,会预期在特定时间和空间出现动作的结果。比如你在挠背时,会预期背上同时产生感觉。当这种感觉在时间和空间上均与预期符合时,你的大脑便会将之处理为自身行为产生的感觉。如果与预期不符,或者说如果感觉信号在空间和时间上与自我触碰的行为不匹配,你会认为它来自外界。想象你的眼睛被蒙住,胳膊向前伸,你的指尖顶在一个主控机器人身上的顶针状凹槽里,后者将信号传输给你背后的机械臂。你的手指运动可以控制机械臂的运动,你在动手指的同时,机械臂也在抚摸你的背。在一些试次中,你的手指能够感受到与其推力相符的阻力,而在另外一些试次中,阻力更为松散,与你的动作施力不符。如果你背上的感觉与你的动作同步,即便你的胳膊伸向前方,你的大脑依旧会产生一种错觉,感觉身体向前飘,而你在用手指触摸自己的后背。但是,如果触觉与动作不同步且稍晚于你的手指动作,你的大脑就会编造出一套完全不同的故事。在此基础上,如果你在控制机械臂时指尖感受不到阻力,这种不同步的触觉会让你感觉有另外一个人在摸你的背!布兰克使用精密可控的身体刺激,证明感觉运动冲突(即与自身触摸时空不符的信号)足以在健康被试中产生在场感现象。此类冲突可以通过控制不同位置的神经网络或者说模块来达成。
如果大脑的运作方式如同一台一体式的“魔法织布机”,那么移除部分大脑组织或在部分回路中刺激诱发错误的加工,要么会让整套系统停机,要么会导致所有认知功能失常。事实上,许多人在大脑缺失或损伤后依旧能过上相对正常的生活。特定脑区损伤后,患者通常会出现某些而非所有认知方面的障碍。例如,人类的语言功能非常发达。多数人的语言中枢位于大脑左半球。语言中枢中存在两个截然不同的区域,分别名为布罗卡区(Broca’s area)和韦尼克区(Wernicke’s area)。
布罗卡区负责言语产生,韦尼克区负责书面及口头语言的解读或理解,并帮助我们将单词和句子组织成有意义的话语。具体来说,布罗卡区参与了词汇发音,能够协调唇部、嘴部和舌头的肌肉,从而让人们准确地念出单词;而在我们开口说话前,韦尼克区已经将词汇以可懂的顺序组织完备。布罗卡区受损的人会出现说话困难的情况:对他们来说发言是一件很吃力的事情,说出来的话也断断续续,但是他们努力说出来的词语依旧遵循可懂的顺序(例如他们可能会说“大脑……模……块”),尽管可能存在语法错误。布罗卡区受损的患者清楚自己的错误,并很快会因此感到沮丧。相反,韦尼克区受损病人首先会出现理解障碍。他们能流畅地说话,语法也很正确,但话语本身毫无意义。这种现象告诉我们,这两个脑区的功能不同;如果其中一个脑区受损,它就无法正常工作。这向我们清晰地展示了大脑的高度模块化组成。
大脑为何会进化出模块?我曾经听可口可乐公司的总裁这样描述公司组织结构中的逻辑。随着公司规模不断扩大,主管们意识到,在一个工厂里生产所有的产品然后满世界运送是不现实的,效率低且成本高。运输、包装成本以及在“公司总部”召开管理层会议而产生的差旅费等,都是毫无意义的花费。显然,他们应当将全球划分为若干个分区,在这些分区内设立工厂,并在当地销售产品。集中计划已经过时,地方分权才是潮流。同样的道理对大脑而言也成立:模块化结构消耗更少,效率更高。