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科学揭秘:人类大脑究竟是如何运行的?

2016-10-28  霃楓

1861年,有位病人来到巴黎一家医院,不停地说音节“Tan”.他的医生保罗.布洛卡发现此人完全能够听懂别人说话,他只是说不出来,除了“Tan”这个音节。当病人几天后意外死亡时,布洛卡解剖了他的大脑,发现了一小处损伤,在左额叶处。这使得布洛卡得出结论,此大脑区域与语言产生有关。

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那时,科学家们才刚刚接受新观点,即我们依靠大脑来思考,而不是心脏。有些很残忍的动物实验,向他们证实大脑的不同区域有不同的功能。布洛卡的损伤定位法似乎为绘制人脑功能分区提供了方法。医生们找到有特定认知缺陷的病人,并将这些缺陷与病人大脑的受损部分联系起来。从这些病人中,医生们推论出海马体形成新记忆,恐惧源自杏仁核,我们通过梭状回面孔区辨识人脸。

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但是,以下两者仍存在很大区别。将大脑特定区域与特定心智活动联系起来和证明大脑的那一区域确实主导该心智活动。毫无疑问,上世纪九十年代发明功能性共振成像仪,来追踪大脑活动的即时变化之时,之前的大脑功能分区定位迅速瓦解。

首先,大脑相当可观的区域,似乎在每次大脑运行时都会被激活。这预示着,即使是最基本的心智活动,也需要大脑区域协调配合。我们发现这一协调机制有赖于长距离沟通神经纤维网络。事实上,这些纤维的损伤能够解释,为什么有些人的布洛卡区完好无损却不能说话。沟通神经网络还能够解释,为什么有些人的布洛卡区有损伤,却能够说话,因为我们已经证实,神经纤维可以将布洛卡区的工作重新连接到大脑其他区域。

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但是,和刚才的问题类似,仅因为大脑特定区域在特定心智活动中显示高强度信号,并不能必然证明大脑此区域是该心智活动的关键。换句话说,磁共振成像方法得出的脑显像,与损伤定位法有同样的问题。幸运的是,我们可以通过结合这两种方法来解决这一问题。

最近,研究人员对一百八十二人的大脑损伤进行扫描,其中大部分是有弹片伤的士兵,并让他们进行一系列的心智活动。然后,研究人员将所有扫描图像综合起来,以查看实验主体进行心智活动时,大脑哪部分区域一直处于活跃状态,以及不能进行某项心智活动时,打包哪部分区域一直未活动。结果是,现在我们得到了大脑功能分区图,显示大脑哪些区域合力帮助我们完成心智活动,例如理解语言,解谜以及记忆。

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但即使有了这些分区图,我们的大脑仍留下了很多值得思索的问题。例如我们可能永远不知道,为什么布洛卡的病人只能说“Tan”,或者他是不是想告诉我们其他事。

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