盛行的神经学观点将几十个大脑区域中的每一个都标上一个貌似权威的功能——运动皮质中的这一点控制着左手小手指的动作;躯体感觉皮质中的这一点负责处理右脸颊传来的感受;等等。如果对大脑作如是观,各位是无法理解神经可塑性的。大脑的结构与功能存在一对一的对应关系[106],这个思想还要追溯到1861年,当时的法国解剖学家皮埃尔·保尔·布罗卡(Pierre Paul Broca)宣布发现了控制言语产生的大脑区域:那是靠近额叶后部的一个区域。他得出这个结论的依据是一次尸体解剖,死者生前基本丧失了说话的能力。[命名权归发现者所有,掌管着我们说话能力的大脑区域自此被称为“布罗卡氏区”(Broca's area)。]
从此,科学家们就开始争先恐后地将具体的功能分配到大脑中的特定位置上,他们对此事是如此热衷,就像是土地规划委员会的委员。通过研究尸体的大脑,德国神经学家科比尼安·布罗德曼(Korbinian Brodmann)为52个不同的大脑区域找出了结构与功能之间的对应关系,它们分别被安上了从“布罗德曼1区”(躯体感觉皮质的一部分,处理皮肤特定位置上的触觉)到“布罗德曼52区”[颞叶与脑岛相连的岛旁区(parainsular area)]的名字。[107]我对布罗德曼10区(前额皮质最前端的部分)非常感兴趣——在进化的过程中,布罗德曼10区的体积有了非常大的增加;我们能够完成多任务处理,似乎就是拜布罗德曼10区所赐。
躯体感觉皮质的功能地图得到了精确绘制,其他大脑区域无法与之相比。躯体感觉皮质呈条状,从大脑顶部附近的位置穿过,连接双耳。左脑的躯体感觉皮质接收来自右边身体的信号,而右脑的躯体感觉皮质接收来自左边身体的信号。但是作为一个接收区,它并非铁板一块。身体每一个部位都对应着躯体感觉皮质上一个特定的位置,传来的信号将在那里得到处理。因此,我们基本上可以把躯体感觉皮质视作身体的“地图”——虽然它可能会让谷歌地图的编辑患上心脏病。
在20世纪四五十年代的实验中[108],加拿大神经外科医生怀尔德·彭菲尔德发现了这个“地图”的奇特之处。彭菲尔德当时做了许多脑部手术,这些手术大多是为了治疗癫痫。但是在正式开始治疗之前,他会先做一些探索性的旁敲侧击。彭菲尔德利用轻微的电击,对裸露的躯体感觉皮质上的各个位置逐一施以刺激(大脑中没有感觉感受器,所以在人的意识中不会有脑部受到刺激的感觉),每次电击之后都会问意识清醒的病人感觉如何。这个实验让病人大吃一惊:当彭菲尔德刺激他们的躯体感觉皮质的时候,病人感觉他在触摸自己的脸颊、前额、胳膊、腿,或者身体的其他部位。实际上,彭菲尔德所做的无非是通过电击让躯体感觉神经元变得活跃。如果身体某部位实际受到了刺激,躯体感觉神经元也会变得活跃。对病人而言,这两者是没有差异的。利用这个办法,彭菲尔德能够为躯体感觉皮质上的每一个位置指定一个身体部位与之对应,从而为躯体感觉皮质“绘制地图”。
他就是在这个时候发现了制图解剖学(cartographic anatomy)的幽默感。虽然手在胳膊下面,但躯体感觉皮质的“手”——从手部传来的信号将由这个区域负责接收——毗邻的却是脸部信号的接收区。躯体感觉皮质上对应生殖器的位置是在“脚”的正下方。而且比例也不对:躯体感觉皮质上对应嘴唇的部分比“躯干”和“腿肚子”都要大;而跟小人国尺寸的“肩”与“背”比起来,“手”与“手指”堪称巨硕。原因是,一个身体部位分配到的皮质空间越大,这个部位就越敏感。在躯体感觉皮质上对应着较大空间的舌尖能够感觉到门牙的齿龈隆骨,这是在躯体感觉皮质上仅仅分得较少空间的手背无法做到的。
基于布罗德曼、彭菲尔德以及其他人的研究成果[109],神经科学几乎在整个20世纪都认为大脑结构与功能之间的对应关系是由先天决定(hardwired)的。伟大的西班牙神经解剖学家拉蒙·卡哈尔(Ramon y Cajal)在1913年一言以蔽之:成人大脑是“既成事实,不可改变”(fixed, ended, immutable)。
这种对停滞的信仰转而变成了这样一种观点:特定的大脑活动模式也一定是由先天决定的,即便并非完全无法改变,也至少会持续存在下去。照此观点,出现抑郁症等心理疾病也许是因为前额皮质中某些区域的活跃水平过低,以及杏仁核的活跃水平过高——这背后的生物学机制就如一个人的指纹一样是永久不变的。这里我想让大家明确一点:几十年来神经科学家已经发现,成人的大脑可以在细胞水平上发生变化,通过加强神经元之间的联系而将新的事实与技能纳入编码。不过,那可以说只是“零售”层次上的变化。神经科学家一度认为,“批发”层次上的变化,即改变那些精美的大脑“地图”所描绘的大脑结构与功能之间的对应关系,是不可能发生的。