大脑的祕密档案(增订版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　我们对于脑袋里到底在想些什么，有着无尽的好奇。

　　如同医师要检查病患的骨骼可以拍摄Ｘ光影像，现在脑部扫描技术让人清楚地看到脑中的思想、记忆甚至是情绪！

　　我们可以「看见」当脑部接收到笑话时，某些区域变得明亮；而想起不愉快回忆时，又有某些部位变得阴暗。

　　随着解开的祕密档案越来越多，我们除了理解大脑对单一讯号的反应，也更进一步看见恐惧的情绪如何在脑中蔓延，还有学习语言、想像未来或是感同身受等等这些复杂的反应，是如何在大脑中运作。

　　本书带领读者走访神经科学家的实验室与各种诡异奇特的脑伤病人，看看科学家如何运用许多最新的扫描影像技术，研究人类的各种行为模式，并且追踪不正常的脑部到底如何产生古怪的行为。

　　所谓的「阅读困难」，可能是因为脑部将声音转换成视觉时发生短路；暴食、厌食或酗酒，可能是因为脑部的报酬系统出了问题因而不知节制；习惯性的说谎、暴力罪犯，很可能始于神经系统的病变。

　　这是一本简单明了的神经科学入门书，搭配精彩易懂的图片及解说，带领读者深入奥妙的大脑，一窥那每个瞬间都有不同变化的脑中祕密。

作者简介

瑞塔．卡特　Rita Carter

　　是作家、新闻记者和神经心理学与神经精神医学的讲师，长期为英国和美国知名报纸和杂志撰写医学和科学报导。她曾因医学报导的鞭辟入里，两度获得医学记者协会（Medical Journalist's Association）颁发的杰出奖。《大脑的祕密档案》曾入围英国科学书籍年度重要奖项隆普兰克科学书籍奖（Rhone-Poulenc Prize for science books）的决选名单。

审订者简介

克里斯多福．佛利斯　Christopher Frith

　　是伦敦大学学院（University College London, UCL）卫尔康神经影像中心（Wellcome Centre for Neuroimaging）神经心理学的荣誉教授，以及丹麦阿赫斯大学（University of Aarhus）交流心智专案（Interacting Minds project）的波耳（Niels Bohr）访问教授。自从1969年拿到博士学位之后，他就接受英国医学研究委员会（Medical Research Council, MRC）及卫尔康信託基金会的赞助研究大脑和心智的关系。他是把大脑影像技术用在研究心智历程的先锋，在科学期刊发表超过三百篇的论文，而且以自由意志、社会认知及了解心智疾病（如精神分裂症患者的心智）等研究闻名。因为在这些领域的贡献，他于2000年获选为英国皇家学院（Royal Society）院士。

译者简介

洪兰

　　加州大学河滨校区实验心理学博士，曾任教于加州大学河滨分校、中正大学和阳明大学，目前为中央大学认知神经科学研究所所长。已翻译近四十本生物科技及心理学方面的好书，包括《心智拼图》、《天生爱学样》、《大脑当家》、《真实的快乐》、《站在学生前面》、《学习要像加勒比海盗》、《养男育女调不同》和《教养的迷思》等，曾获颁吴大猷科学普及着作奖翻译类金签奖，并着有《讲理就好》等十四本书。近年来有感于教育是国家的根本，而阅读是教育的根本，前后去过台湾大大小小近一千所中小学作推广阅读的演讲。

〈策划缘起〉 迎接二十一世纪的生物科技挑战
〈新版译序〉 更多的了解，更好的决策
〈译序〉 掌握大脑的祕密
〈新版序〉 迎向心智的十年
〈前言〉 探访神奇的新兴领域
第1 章 逐渐浮现的大脑面貌—20
第2 章 完美的分离—58
第3 章 在表面型态之下—88
第4 章 可以变化的阴晴圆缺—130
第5 章 每个人的独特世界—176
第6 章 跨越演化的鸿沟—226
第7 章 记忆的心智状态—262
第8 章 通往意识的高地—294
参考文献—332

前言

　　人类大脑的神祕面纱终于慢慢地、一层层被揭开了。一直到最近，我们还无法直接检验这个带给我们思考、记忆、感觉和知觉的地方，它们的本质只能靠观察它们的效应来推论。现在，新的造影仪器和技术，使我们可以看见心智的内在世界，就像当年Ｘ光的发明让我们可以看到包在肌肉里的骨骼一样。进入二十一世纪之际，脑功能造影技术打开了我们心智的疆野，就像当年第一艘驶向海洋的船开展了全球疆域一样。

　　特定区域的脑部活动会创造出特定的经验与行为反应，而画出大脑地图这个挑战，目前吸引了全球最优秀的科学家日以继夜的工作。本书的目的就是想把这些新讯息带给大众，包括原来不具背景知识，或对科学没有兴趣的人。

　　每一个人都应该为这些新发现感到兴奋，因为它大大的增加了我们对脑与心智这个最古老、最基本的谜样关系的了解，同时深入探讨为什么我们会做出某些异常的行为。举例来说，精神疾病的生理原因现在已经比较清楚，如果看到有人被强迫念头萦绕，使得大脑某些地区疯狂地活动，或是看到忧郁症患者黯然无光的脑后，没有人还会认为这是心理堕落而非生理上的疾病。同样的，如今可以观察到愤怒、暴力和幻觉的大脑运作机制，甚至可以侦测到复杂心智行为的生理讯号，如仁慈、幽默、冷漠、无情、合群、利他、无私、母爱以及自我意识。

　　绘制大脑地图的知识不但在学术上有其重要性，对于医疗和社会的实用性也很重要，这使我们可以重建自己的心智，使得以前在科幻小说中才可能发生的事，现在已经可以逐渐实现了。就像人体基因研究可以让我们操弄基本的生理历程，大脑的地图也可以提供导航的工具，让我们能够精确地控制脑部的活动。

　　不过，基因工程需要发展很多新技术才可能达到目的，但是标示大脑地图只要改进现行技术例如药物、外科手术、电流和磁场的操弄或是心理的介入就可以达到，只是目前受到技术的限制，仍然停留在「挥棒落空」的阶段。然而，当大脑地图完成时，将可以很精准的锁定心智活动，使我们的心情和由心所导致的行为有很大的可塑性，甚至我们可以改变知觉，选择住在一个虚拟实境中，几乎完全不受到外在环境的影响。

　　当然，在历史上，人们一直想要达到这个梦想──用药物、寻找刺激和禅坐的方式来改变我们的意识，而现在，透过大脑地图有可能达到这个目的，而且没有坏的副作用。这对于个人、社会和政治上的意义非常重大，这个新世纪我们所要面对的最大道德伦理挑战，就是要决定该怎么应用这个新工具。

　　真正研究大脑地图的人非常厌恶这种讨论。这些居于科学研究顶尖地位、经常得在混乱中抢夺研究资源的人，对自己研究的应用潜力通常是三缄其口。有一个原因是，神经科学是一个新兴的科际整合领域，学者来自各个不同的学门，有物理学家、放射学家、神经科学家、分子生物学家、心理学家和精神科医生，甚至有哲学家和数学家的参与。除了眼前这个共同找出大脑功能的任务之外，他们还没有发展出整体的意识或共识。许多神经科学家也很害怕，万一他们的研究成果被专以煽情、耸动为诉求的小报拿去大作文章，下场就会跟那些研究基因的学者一样。人体基因组计画不时成为头条新闻，被攻击诋毁的结果，现在基因学家的一举一动都受到严密的监控。

　　大脑研究实在不需要像这样的「关爱眼神」。在 1997年的大脑地图会议中，我是唯一与会的记者，当时有一位学者高举《时代》杂志的封面，上头是有关神经心理学的报导，警告大家这就是随便对外行人谈话的后果。那份报导并不正确，太过夸张，而错误的讯息深入人心后，不是科学家出面澄清就可以改正过来的。

　　学者们三缄其口的后果是外界对这种研究产生误解和恐惧。每次有相关讯息洩漏出去（如女性两个大脑半球之间连接的胼胝体比男性厚，或是犯了谋杀罪的死刑犯大脑额叶有病变），都造成很多不正确的猜测和误导。

　　这本书的一个目的就是引起人们重视大脑研究在社会上的应用，另一个目的则是找出那些长久以来对于脑 心智与意识之谜有贡献的行为神经科学领域。当然，大脑地图只是目前脑科学研究的一部分，其他研究例如单一神经细胞的功能、神经传导物质的产生和流通、大脑各个部位的互动等，在本书中也都有所提及，但我的重点放在大脑地图上。

　　比较乐观的学者认为，假如能够知道每一分钟大脑零件在做些什么、它跟其他部位的互动又是什么时，我们可能就会知道人类的本性和经验了。也有人认为，这种化约主义的研究方式，永远不可能解释为什么我们会有这种感觉、为什么会这样做，更不要说能让我们知道意识之祕。他们认为，大脑地图所提供的心智讯息，就好像地球仪可以告诉我们天堂和地狱一样，是完全不可能的。

　　本书所叙述的研究并不能释疑何谓存在的本质，但是可以提供解决的线索。请记住，这些研究是心智探索的初步成果，我们现在对大脑的看法可能就跟 六世纪时的世界地图一样，不正确且不完整。大多数此处提到的实验都比我写的更复杂，有些以后很可能被推翻，这是因为很多研究太新了，还没有足够时间接受别的实验室复验。还有很多事情是科学家不知道的，这本是先进科学的正常现象；每一个人都在猜测事实会是如何。很多顶尖的科学家愿意把他们的想法、理论在这里与读者分享，你也可以从他们分歧的意见中发现，要达到最后的共识，这个领域还有长远的路要走。

　　那些绘制古早时期地图的人，为了填补未知的地方，会用中古世纪的知识来吹牛。有一位制图师在图上很自信地写道：「这里是龙住的地方。」我试着把龙排除在大脑地图之外，但是其他人一定会看到龙形及其他误导的路标和可疑的地标。我想，这种事情在处女地域是无法避免的，所以只喜欢走清晰路径的人，必须等到导游出现以后才可能展开游览；但是，喜欢探险的人请读下去，我会带你进入一个神奇的新领域。

自序

　　我写本书的第一版时，因为当时──1990年代后期──没有一本书像这本书一样，而我认为应该有才对。在接下来的十年中，我们看到功能性大脑造影的出现，从猴子大脑正子断层扫描（PET）的模煳影像到人类认知清晰的功能性核磁共振图。第一次，我们在大脑中看到了我们主观世界的机制。

　　我那个时候想（现在还是一样），大部分人以为神祕不可理解的大脑内在世界，其实是科学史上最令人兴奋的揭祕。在当时，对大脑的了解还是很零碎，《大脑的祕密档案》则是想把这些碎片兜起来，放在心理学和演化学的架构之下，来找出它的意义。

　　我把这个跟早期地球的地图来相比，十二年之后，这地图已经详细了很多，在这一版中，我把先前的空白填补了起来，并把经过更多探索后的轮廓描绘得更鲜明，同时重绘过去假设不对、现已被新的实验改正过来的地方。过去因造影技术的关系，不清楚的图片已被更清楚的所取代，包括这几年发展出来的扩散张量磁振造影（diffusion tensor imaging, DTI）所看到的神经纤维束走向和连接。我也新增加了镜像神经元和大脑的预设活动这些主要的新发现。

　　第一版是给像我这样对人的心智怎样运作有着不可满足的好奇的人所写的，我们想要知道最先进的研究结果，因为大脑是这个世界上最有趣、最令人着迷的东西，它也可以帮助许多不同领域的学生来了解他们自己的器官，我希望这一版能像上一版一样，被学生当作课本和科普书。

　　美国前总统布希（George Bush）在1998年宣布1990~2000年为「脑的十年」（Decade of the Brain）。这十年间的进步当然非常惊人，但是现在回头看，现代神经科学其实才刚起步而已。用神经元的脉冲来找出高层次认知功能如利他行为、同理心或道德，用大脑扫描来侦测说谎，或把某人大脑电流的输出放入电脑中，然后从电脑萤幕上看这个人心智的运作情形，就像科幻小说所描绘的一样，今天我们可以做到这些，而且已经可以感到它的实际和商业用途了。我们要怎么样来运用这些新知识还待未来显示。脑的十年可能过去了，但是「心智的十年」（Decade of the Mind）才正要开始。

新版译序
更多的了解，更好的决策

　　从老布希总统说「这是脑的十年」之后，匆匆已过了二十年。这二十年间脑科学的进步非常大，但是「只缘身在此山中」，我竟然没感觉到，直到这次远流要增订《大脑的祕密档案》，来问我能否抽出时间翻译，我才惊觉到知识又累积到可以出增订版的时候了。我虽然刚开完刀，学校又在学期中，体力和时间都不允许，但是还是把这个工作接下来了，因为让别人补译，那个感觉就像我的身体接了一只别人的手一样，很不自然。每个译者翻译的风格不同，我自己非常不能忍受坊间有些出版社为省时间和稿费，请好几位译者，一人译一章，再合起来出版，那种读起来前言不对后语的感觉会抵消获知的快乐。

　　在翻译的过程中，一方面很高兴有这么多新的科学知识被发现，可以帮助妥瑞氏症、过动症等孩子的父母了解自己孩子行为异常的原因，另一方面暗自决定一定要抽时间去运动，好活到人脑的解码。1963年美国总统甘迺迪遇刺后，有个调查暗杀事件的华伦报告（Warren Report）出来，但因涉及当时还活着的人，所以五十年后才将报告公诸于世。我当时在北一女念高二，我们对英俊有为的美国总统被刺都有很大的好奇心，同学们互相约定要活到这份报告解密；现在华伦报告马上要解密了，我反而希望能活到看到大脑的解码。

　　大脑实在是一个非常有趣的东西，它主宰着我们的一举一动，而且影响一生一世。比如说，有些孩子有自制力，有些没有，这差别除了基因的关系之外，竟然是小时候父母有没有好好的教孩子控制情绪。实验发现从小被鼓励自我控制的孩子，比乱发脾气没人管的孩子情绪成熟得多，因为不断刺激大脑中抑制杏仁核这个情绪中心的细胞时，这些细胞会变得更敏感，更容易激发，也更能控制杏仁核的活化；而很少活化情绪控制回路的人，长大后变得不会控制情绪，因为他们的神经回路在发展的关键期没有得到适当的营养和照顾。

　　单是这个发现就足以改变台湾教养孩子的方式，父母不能再把孩子交给佣人带了，因为孩子不会听佣人的话。小时候没有教好情绪控制，长大后会任性、不遵守秩序。任性不是个性，自私也不是自信，父母当然了解一个任性、自私的孩子在现代讲究团队精神的社会是找不到工作的。书中像这种新知不胜枚举，值得一读再读。

　　为人父母不可不知大脑的发展情形，教学的老师更要知道学生学习时大脑的机制，才能事半功倍。大脑是这个世界最后一块蛮荒之地（frontier），希望阅读这本书的人都能对自己的大脑有更多的了解，做出更好的决策，过一个更有意义的人生。

如何产生感受？
「你的名字『理察』尝起来像巧克力棒，溶化在我的舌头上。」这好像是对情人讲的甜言蜜语，但是说这句话的人真的是这样觉得。她说这句话时，正坐在神经学家塞托威克（Richard Cytowic）的研究室，而巧克力的味道与她对塞托威克医生的感觉毫无关系，因为「理察」这个字尝起来像巧克力，就像一杯热可可之于你的味觉一样。

这位受试者的情况叫作「感觉相连症」，她的感官知觉包括听觉、视觉、触觉、味觉和嗅觉，统统混合在一起。有些感觉相连症患者可以「看见」声音，「闻到」视觉。每一种感觉的混合都曾被报告过，有一个男孩发现文字是有不同的身体姿势的，他可以扭转他的身体做出很多字的姿势出来。另外一个人则看见味道：「我们要等一下才能开饭，鸡还缺少一点钉子才能吃。」他的话曾使晚宴客人大笑。甚至有些人会在面对某些特别感觉的时候，体验到很强烈的情绪：摸到牛仔裤的时候觉得忧郁，摸到蜡的时候感到难为情。

我们可以想像感觉相连症患者的感觉：听音乐时看到颜色和形状，或是「浓稠的」（soupy）这个字听起来像双簧管的声音，「味道强烈的」（sharp）尝起来像柠檬。但是将两种类型的感觉相连的这种状况，只影响了我们之中的少数人，估计比例最多是二十个人中有一个。

感觉相连症并不是茶余饭后谈话的话题，而是直接关系到一些最基本的假设，关于我们的感觉认知以及外在世界的本质问题。

是什么样的东西使得声音是声音，影像是影像，味道是味道？是声波的大小和分子的结构吗？再想想看，假如一个人把光波体验成音乐，另一个人把声波体验成巧克力，谁还能肯定的说，是光波创造出影像视觉而不是味道或是味道分子呢？或者，为什么不是声波创造出嗅觉呢？我们所感觉到的，其实是「多数决」（majority vote）。

但是，一般来说，我们的脑是一次表现出一种感觉，也就是说，某一种特别的刺激永远以声音方式来感受，而另一种则永远感受成视觉，为什么会这样？

很显然，要找线索，第一个要看的便是眼、耳、鼻、舌和皮肤对于身体感觉的感受体（receptors）。每一个感受体都对各自特别种类的刺激觉得敏感，如分子、波长或振动。但是答案并不在此，因为虽然它们各有不同，但是基本上都是同一件事：把某一种特别的刺激转换成电脉冲；电脉冲就是电脉冲，不管原来的感觉是什么。电脉冲是少量的电能，我们的感觉器官其实是把所有不同的输入讯号转化成大量可以理解的同样东西──电脉冲。

因此，所有的感觉刺激进入大脑，都是透过神经细胞激发，在某个特殊路线上，像骨牌效应一样地传导电脉冲，并没有一个反转机制可在某个层次上将这些电脉冲转换成光波或分子。哪些电脉冲变成视觉，哪些又变成嗅觉，完全是看哪些神经元被刺激。

在正常的大脑中，传进来的感觉刺激遵循着一条走得很熟的旧路，从感觉器官走到大脑某个特定的终点站。当刺激经过大脑时，分成很多不同的支流，被大脑中不同的模组进行平行处理。有些模组是在皮质，视觉和听觉在此组合而进入意识界，另一些则进入边缘系统，这些刺激会制造出身体反应，带出一种情绪，将声音转变成音乐，将线条和对比转变成艺术品。

每一种感官的皮质区是由许多更小的区域构成的，每个区域均专司所长，例如视觉皮质就有专管颜色、动作、形状等等的区域。一旦进来的讯息在此装配完成了，便送往比较大的皮质区去处理，也就是所谓的联结区（association area）。在这里，感觉讯息与适当的认知讯息相结合，例如一把刀的视知觉就与刺、切、割、吃的概念相结合；一旦到达这个程度，进来的讯息才变成有意义的知觉。我们现在所看到的，是由外界刺激所启动，但还没有百分之百反映外界（即与外界刺激不是完全相像），专属你的大脑的特殊建构品。

每一个大脑所建构的世界都不一样，因为每一个人的大脑都不相同。所以，同一个外界物体对每一个人来说，感受都不一样，因为没有任何人有同样数量的运动神经细胞、对红色敏感的细胞或侦测直线的细胞。例如，有人脑中处理颜色的区域（V4）发展得很好，所以他看到一盘水果时，会特别注意到水果的鲜艳色泽，以及和其他水果颜色的搭配。而另外一个深度辨识区域（V2）很发达的人，会注意到这盘水果的三度空间摆设，第三个人可能注意到轮廓，第四个人注意到细节，对每一个人来说，基本的资料都是相同的，但是最后送到意识界的影像却不相同。