脑为新感觉形成新的连接。

脑的“可塑性“是现代科学的伟大发现之一，但神经科学家大卫 · 伊戈曼（David Eagleman）认为这种描述具有一定误导性。“塑料”通过模具固定为一种特定的形状，而脑的物质结构却处在不断变化之中。但伊戈曼无法摆脱这个词：“所有的文献都在用这个词，我只能尽量避免。”伊戈曼对脑的“计算机类比”也有所质疑。他创造出了“活体连接”（livewired）一词来指明脑的软硬件其实是难以分割的。

伊戈曼相当精力充沛，他在斯坦福大学担任副教授的同时，也写小说，做过PBS《大脑的故事》（The Brain）的主持人，以及HBO《西部世界》（West World）的科学顾问。他现在是硅谷公司NeoSensory的CEO，这一公司致力于研发向脑输入信息流的设备，人能够以此通过皮肤来“看”和“听”。

笔者同伊戈曼讨论了神经元如何互相竞争，人是否可能具有全新感官体验，以及缘何伊戈曼认同“我即我脑”。

您说我们才刚刚意识到脑的可塑性，脑是否每天都在重新连接呢？

人生命中的每一刻，脑都在形成新连接。人有860亿的神经元，其中有1万亿的连接。这一广阔的连接海洋不断变化，它们处在断连和重新连接的变幻中。因此我们可以说你与一周前的你，以及一年前的你，都是有些许差异的不同的人。当你知道了我的名字是大卫，你的脑物质结构就会有一些变化。记忆就是如此形成的。

这些只是微小的变化，还是说在一周内脑就会完成具有显著变化的重新连接呢？

其实二者皆对，冠状病毒暴发期间，我们每个人都在经历巨大的变化。我们突然发现自己脱离了生活的轨道，在进行反思时就会有新的发现。脑会建立一种外在世界的内在模型，以此来预测未来可能发生的事，但我们的预测被突如其来的灾难全盘打翻。封锁带来的唯一一线希望是我们将从中获得大量脑的可塑性可能。某种意义上来说，对于未被感染者而言，COVID可能会对脑有所裨益。我们必须不断用新事物来挑战自我，这对脑而言是最重要的。

有一项进行了数十年的研究，其研究对象是一辈子生活在修道院的修女，她们同意去世后为研究捐出自己的脑。研究者在解剖时发现一部分修女患有阿尔茨海默病，但她们在世时没有人发现这一点。正是因为她们在不断挑战自我，她们有义工和杂务要完成，同时她们互相之间也始终维持着人际关系。对脑而言最有挑战性的事物之一就是其他人，当然，是指与他人的友好相处。因此修女们去世前，都保持着活跃的认知功能。尽管脑的物质结构可能已经被疾病破坏，但她们的脑还在持续建立新的连接。

您写到脑中不同的神经元组持续存在一种竞争关系，争夺脑特定区域的控制权。

其实在各个层面中都存在着竞争关系，甚至单个的神经元也是如此。如果你行走在森林中，周围看起来祥和而美丽，其实其中也暗藏杀机。所有的树木在争夺日照，因此一些灌木长得低矮而宽广，而乔木们则将能量用在长高上，将树叶远远地伸出以获取阳光。神经元也完全一致，审视神经传导的过程，会发现当一个神经元吐出化学物质，向下一个神经元传递信息时，背景中的神经元们会相互斗争以获取这一信息。如果接受了这一观点，那么很多东西都是理所应当的了。一旦人不使用脑的某块区域，很快就会被其他部分的脑区所占据。

能否举个例子说明脑内的竞争关系呢？

我们总是认为产生视觉的脑部结构是视觉皮质。但对于失明的人——实际上退一步来说，如果只是用眼罩严密地遮住双眼，并用扫描仪来判断脑部活动——我们会发现其他譬如触觉和听觉的脑区开始侵占视觉脑区。对于生而失明者，整个视觉脑区被用于其他的感觉——触觉、听觉、记忆等等。因此我们要认识到并不能把脑区贴上标签，然后说：“哦，这一部分脑的功能是视觉。”

那么说脑只是将所有的数据集合起来后进行重组？

脑的神奇之处在于它并不区分数据的来源，因为脑内的一切活动都表现为此起彼伏的微小电化学冲动。脑内所有的神经元都在以每秒钟10到数百次的频率噼啪作响。脑不知道数据来自光子，还是耳朵获取的空气压缩波，还是口鼻处获得的分子混合物，它只是在想办法建立反馈环路，向肌肉送出反馈，对输入信息做出反应。这才是我们认识世界的过程。

您有个非常引人入胜的推测，认为我们做梦是为了保护视觉。这是否意味着如果我们失去了梦，我们就失去了视觉功能呢？

正是如此。我们现在拥有电力以提供照明，但是在人类长久的进化旅程中，99.99%的时间中，我们的夜晚没有光明。黑暗中我们的听觉和触觉还能正常运作，但视觉基本上毫无用武之地。考虑相关脑区被其他感官占据的速度，那么视觉皮质就可能会被星球自转力的感知所代替。许多年前，我和学生唐 · 沃恩（Don Vaughn）构想出一个梦境使视觉皮质抵御其他感官侵占的理论模型。它以90分钟的特定周期运作，中脑的神经元会在每个周期向视觉皮质发送电活动。其内容基本上是随机的，但却实现了一种防御机制：“现在到了夜晚，你睡着了，我们得让这块区域保持活动才行，不然它就要被周围的区域侵占了。”

这一看法可不怎么浪漫！我们过去将梦视作窥见潜意识和灵魂的窗口，您却认为它只是为了保持视觉皮质的活动。

我有时也会寻求浪漫，但真相才是我的目标。我们研究了25种灵长类动物脑的可塑性及其夜间快速眼动（REM）睡眠的长度，我们发现了其中很大的相关性。当把物种脑的可塑性和做梦的睡眠时间相关联起来，会发现脑的可塑性越高者需要越多的REM睡眠。顺便一提，REM睡眠在婴儿中占据更长的时间，正是因为婴儿期的脑可塑性很强，需要更长时间的REM睡眠来抵御视觉皮质不被占据。

那么如果有一个并不每日完成公转的星球，不会产生一半时间的黑夜，这颗星球上的生物是否会没有梦境呢？

我们做梦者很可能是宇宙中稀有的物种。在一颗只有白昼或黑夜的星球上，就不会有这种担忧。同时，如果在一颗快速旋转的星球，能够在90分钟内得到足够的光明和黑暗，那么也就不会有梦境了。

一些失去了半个脑的人——或是天生如此，或是因手术切除——依旧能够正常生活，令人惊讶。这何以可能呢？

只要这种切除脑半球的手术很早完成，譬如7岁，那么孩子可能就不会有问题。我同一些在小时候做过大脑半球切除术的年轻人交谈过，他们看起来相当正常。除了一个问题是，他们切除的大脑半球的另一侧肢体总是会有些跛行。但他们具有较好的认知功能，这意味着在失去了一半的结构后，系统找到了解决问题、正常运行的方法。

动物世界中也有如此关于脑可塑性的惊人案例。举例来说，一条生而没有前腿的狗学会了如何用后腿行走。

小狗菲斯（Faith）能够用后腿像人一样行走。这是为什么呢？因为她要觅食并找她的妈妈，所以她找出了如何在没有前腿的情况下移动身体的方法。这说明狗的脑在基因上并非与狗的身体形成一种硬连线。狗脑能够完成各类不同硬件的运作。在动物界，我们会发现各种不可思议的身体形态、骨骼长度以及肌肉、翅膀、爪和喉的结构。大自然母亲并不需要为每一种动物重新设计脑，而是通过在基因上做一些手脚。如果把一个基因激活得长一些或短一些，就能够适应不同的身体硬件。

我即我脑这一观念是毋庸置疑的，大卫 · 伊戈曼表示，人生中的一切你的经历、你成为怎样的人、你的世界观都藏在脑中

人脑是如何重新建立连接以补偿一个缺失的感官呢？

能否为人类建立新的感官让我很感兴趣。是否能够向脑输入一种新的数据流，让我们对这个世界有新的理解呢？这称为感官替代。我的实验室正在对失去听力者进行这一尝试。我们做了一件带有很多震动马达的背心，有点像手机的蜂鸣器。这件背心在捕捉到声音后将声音转换为一定模式的震动。马达频率有高有低，这与内耳接收到音频后的震动很接近，因此可以说我们把内耳变成了躯干部的皮肤。实验证明丧失听力者能够通过皮肤上震动的模式来感知周围的声音世界。虽然皮肤不能完全替代另一种感官，但能够以此作为一种传递大量信息的计算手段。

皮肤也善于计算吗？

皮肤在进化中变得相当敏感，以防止苍蝇落在身上或是有什么东西在身上爬行。这提供了相当优异的带宽以传递信息。人人都想通过各种感官来传递更多信息，像是戴上具有平视显示功能的眼镜，或是塞上耳机来获取更多信息。实际上耳目有更重要的任务，而皮肤则是更可行的通路。

对于失去听力者而言这种设备是个好消息，而我们也有提升感官体验的各种可能。对于拥有良好感官者，是否能够百尺竿头更进一步，或是产生全新的感官呢？

我感兴趣的另一个方向就是感官的延伸，人能否看到红外线或是紫外线呢？工程师在给我带上红外线手环后的第一个夜晚，我在黑暗中走过一栋房子时，突然感到手腕上的震动。我很好奇红外线从何而来，便在手环的引导下找到了一台夜视红外摄像机，周围布满了红外发光二极管，而通常我们不会注意到这些。我们现在可以在经过一辆汽车时知道它刚停下不久，依据是感受到了它引擎的热量。我们能够感知到周遭温度的信息，这是一种不可思议的全新世界。

除了感官的延伸外，一种全新的感官意味着什么呢？如果能够直接感知股票市场或是推特的数据，甚至感受正在操纵着的无人机，通过皮肤完全地体验到它的颠簸、左右摇摆、翻滚及方向改变，就像是把皮肤拓展到了无人机上。我们正在进行的许多试验就是为了探究拥有全新的感觉会如何，脑是否也会有全新的体验。

您认为我们是否能够绘出某个人脑内的所有神经元连接，从而知道他是个怎样的人呢？

也许。无论好坏，我们都看不到这一天了。但理论上来说，你的所有经历都被记录并储存在脑中。这不仅仅限于神经元连接强度的层面上，甚至深入细胞。它会造成离子通道的变化，改变生化级联反应，一直影响到细胞核内的基因表达。这一切就是你在这世间的人生经历。理论上来说，300年后我们就能读取某个人的脑了。

有些人强烈反对意识能够完全被脑科学所解释的看法，他们称这一观点为“神经狂热”或“神经谬论”。您如何评价这种反对声音呢？

这种批判毫无根据可言。确实存在一些神经谬论，举例来说，有人做了一个影像学的研究，说：“看这三个亮的斑点，我们现在找到了感恩或是慷慨等等的神经学基础。”这不是好科学。确实有不少如此的神经谬论。但我即我脑这一观念是毋庸置疑的。人生中的一切——你的经历、你成为怎样的人、你的世界观——都藏在脑中。

举个例子来说，一些帕金森病患者会变得嗜赌如命，聪明的医师发现这是因为他们服用的药物。药物在提高多巴胺水平来治疗震颤的同时把他们变成了赌徒。在微调神经递质的时候，也会改变行为及规避风险的能力。所以并非他们选择成为赌徒，而是因为脑中神经递质的变化。

依这一逻辑，似乎许多经典的哲学问题变得毫不切题——像是自由意志或精神体验的起源或自我的本质。这一切都只是神经元集束在脑中放电的过程吗？

我想能够找到一个折中的方法去解释这些，而不是将一切归咎于一堆神经元。脑中的每一个细胞都像一座城市一般复杂，每个细胞中都有完整的人类基因组。细胞内有成千上万的蛋白质参与极其复杂的生化级联反应。每个神经元的复杂性都令人咋舌，更不要说我们总共有860亿的神经元了。所以当我们说这一切都只是神经元时，就有些置这一切的复杂性于不顾了。事实上，其中包含了内在体验的宇宙。

但所有的主观经历是否能够还原为脑的功能呢？

当然。你能够用药物制造出完全不同的体验来。或因为脑部损伤而产生幻觉。我们知道这一切都源于脑，但我们还不能用一个全面的理论来解释意识体验为何物——我们何以细嗅花香，何以感动于黄昏之景。

意识似乎是起源于脑的，但还有一种别的可能性。我在《隐姓埋名》（Incognito）一书中曾经提到。想象你是卡拉哈里沙漠的布希曼人，在沙子里发现了一个收音机，这是你未见过的物品，你会发现如果转动旋钮，就能从收音机中听到声音。接着你把背面的螺丝取下，发现如果改变了任一根电线，声音就会扭曲。作为一个唯物主义者，你就会认为声音来自机器内部电线的排布，而不会意识到声音来自遥远城市中的一个无线电塔。你无法触摸、感受，甚至是无法想象电磁波的存在，但声音确实因它而起。

因此或许一切并非起源于脑，我们是从别处收听到了意识。

我并不认为事实如此，但在神经科学的研究中必须考虑到这一点。

您最想弄清楚的脑科学谜团是什么呢？

根本上来说还是意识的本质。我们如何得以拥有活着的体验？我们创造出相当复杂的机械，但我不认为Mac笔记本会具有内在主观体验。但我们人类拥有这种体验，甚至是作为人本质的属性。如今我们没有一个理想的理论去解释这一谜团，甚至无法想象这一理论的存在。

资料来源 Nautilus

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本文作者史蒂夫 · 鲍尔森（Steve Paulson）是美国威斯康星公共广播电台全国性广播节目《我们知道的一切》的监制人。他著有《原子和伊甸园：宗教和科学的对话》。