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加扎尼加与裂脑人

利维坦按:文中那个著名的裂脑人W.J.的全名是威廉·詹金斯 (William Jenkins),他是一名二战期间的退伍军人,曾经在敌后跳伞之后被德国军官用步枪的枪托击中了头部。詹金斯的医生相信,这可能就是他后来患有的无法控制的癫痫发作的渊源。W.J.在战后回到美国寻求治疗的时候发现,当时所有药物都无法遏制他的癫痫发作,这才有了之后的故事。


顾名思义,所谓裂脑(Split-brain),就是左右脑的连接分开了——大脑两半球间的通信多数是通过胼胝体进行的,胼胝体是大脑最大的白质带,其中约包含2-2.5亿个神经纤维:

加扎尼加与裂脑人


标红部分为胼胝体


文/Ariana

加扎尼加与裂脑人


人的一生就是一段由一个个机缘巧合汇聚而成的故事,今天介绍的这位心理学大师——加扎尼加也不另外,即便是在追寻科学真理的路上,他也能结识到一位位有趣的人物,从而发生了一段段生动有趣的故事。


1939年,西格蒙德·弗洛伊德去世;也正是在那一年,迈克尔·加扎尼加出生了。这个巧合似乎预示着两个人之前某种奇妙的联系,而事实也正是如此,弗洛伊德开创的一个学派,成为精神分析之父,而加扎尼加也开辟了一个新的心理学领域——认知神经科学,成为心理学界中的一颗闪耀的新星。


迈克尔·加扎尼加的家族与医生有着不解之缘。他的父亲丹特· 阿基利斯· 加扎尼加本打算在新罕布什尔州念完书就去制鞋厂做工人,但一位贵人的提点改变了他的命运。当地的一位牧师告诉老加扎尼加说,如果他能在暑假期间学习化学和物理,就能安排他去远在芝加哥的洛约拉大学读医学院。在那个年代,生活就是如此简单粗暴,学点东西,人们就能迈上一个新台阶。


加扎尼加的外祖父是著名的罗伯特· 格里菲思(Robert B.Griffith)医生。他是洛杉矶的首位整容医师,同时也是一名才华横溢事业有成的外科医生。他的病人里有不少好莱坞明星,包括玛丽·毕克馥、查理· 卓别林、牛仔明星汤姆· 米克斯以及玛丽昂· 戴维斯。

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玛丽·毕克馥(1892-1979),加拿大电影演员,曾获得过奥斯卡最佳女主角奖和奥斯卡终身成就奖。


家庭环境的影响让加扎尼加从小就喜爱生物与化学。大学时期,出于对加州理工学院进行的动物大脑研究的兴趣,加扎尼加决定给该研究的负责人、著名神经生物学家罗杰·斯佩里(Roger Sperry)写信,询问他是否需要一位暑期实习生。斯佩里竟然毫不犹豫地回复:「当然需要。」


两人的缘分就这样开始了。

罗杰·斯佩里


加扎尼加是世上唯一一个能让斯佩里展露笑容的人

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罗杰·斯佩里


从达特茅斯学院毕业后,加扎尼加以研究生的身份加入斯佩里的实验室。在整个研究生生涯中,两人的关系很快变得超乎寻常的亲密。加扎尼加每天要花大约两个小时与斯佩里谈话,那时经常一个人去病人家主持测试,回学校后再将情况一五一十报告给斯佩里听,报告花费的时间堪比实际测试。二人的关系之好整个实验室人尽皆知,加扎尼加自己这样描述道:


「我的师兄声称我是世上唯一一个能让斯佩里展露笑容的人。他说的话是否属实,我并不能确定,但是,斯佩里和我的关系的确很好,而这段友谊的很大一部分都得归功于我们的面谈会。杰出的生物学家詹姆斯·邦纳曾经开玩笑说道:‘也许我们应该把迈克尔随身带着,这样罗杰就有可以说话的对象了。’这个任务对我来说小菜一碟,因为当时的我全身心扑在了三件事情上:科研、斯佩里,以及他的思想。」

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(加扎尼加OS:科研…斯佩里…我…科研…斯佩里…我…科研…斯佩里…)


1962年,这对师生对裂脑病人W.J.展开了研究,两人人都没想到,对这项的结果将人类对大脑功能的认知推进了一大步。


「我让W.J.坐在一个屏幕前,屏幕被分为左右两部分,要求他注视屏幕的中心不动。之后给W.J.快速闪现一张正方形图片,图片的位置在注视点右侧。位于右侧的图片信息会进入他的大脑左半球(视觉传导路有交叉的特点,右侧视觉信息会进入左脑,左侧视觉信息会进入右脑)。当被询问看到什么时, W.J.说自己看到一个框。之后,我在W.J.的注视点左侧再次呈现正方形图片,此时图片信息只能进入他的右侧半球。而这时W.J.表示自己什么也没看见。当我要求W.J.用手去指他看到的物体时,惊人的结果出现了,W.J.总有一只手会指出屏幕上正确的位置。可见只有左半球能够用语言表达图片的信息。一个头颅中可以同时运作着两个大脑、两个彼此分离的意识,其中一个能说话,而另外一个不能。结果出现的一瞬间,我几乎无法控制自己的情绪。」


——加扎尼加自述


这项研究揭示了左右脑的不同功能分工,引发了学界的渲染大波,不过这个原始的实验在教科书中记录甚少,更广为人知的是下面这个实验。

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实验者挡住裂脑病人的视线,让他们分别用左手和右手触摸遮挡屏物后的物体。当裂脑病人左手拿着球时(看不到这个球),他们无法通过触摸来分辨那是什么,然而把球换到右手后则完全没有问题。在另一个测试中,当研究者在裂脑病人的左侧视野中短暂出示一个勺子的图像时,裂脑病人说他们什么也看不见。但他们的右手可以在屏障后轻松地从一些物品中挑选出勺子。


在对裂脑病人的另一个研究中,加扎尼加发现了其他一些值得关注的事情。他给裂脑病人看朱塞佩·阿尔钦博托(Giuseppe Arcimboldo)的绘画作品。朱塞佩因擅长用各种物体的图形,比如用蔬菜、书籍、鱼和其他物体的图形来绘制出人脸而出名(见下图)。裂脑病人的左脑对这类绘画作品的感知与右脑的感知会有什么差异?

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意大利文艺复兴时期朱塞佩·阿尔钦博托的绘画作品


当图像短暂出现在裂脑病人的右侧视野中时(左脑加工这些信息),他只能看到其中的物体,比如水果或书籍,但「看不到」人脸。当图像短暂出现在他的左侧视野中时,右脑的加工风格使他能够辨认出人脸。这个发现支持了其他一些研究,这些研究显示右脑具有识别人脸的特殊能力。显然左右脑都发挥着重要的作用。


裂脑人具备同时做两件事情的能力是加扎尼加众多研究中最有意思的一个发现。在实验中,裂脑人可以根据左右两侧视野同时呈现的不同图形,一手画方一手画圆,就好像他的身上存在两个人格,每一个人格负责控制一只手,而且二者之间不存在任何干扰。


实际上,「一手画方,一手画圆」的任务对于裂脑人来说还是太过简单,在一项更复杂的九宫格任务中,他们能表现出更惊人的「双重人格」能力。


下面的图片模拟了任务的过程。请盯着下图正中央的黑色注视点,注视点的两侧各有一个被分为9格的方框,3行3列。下一步,实验者将向你顺次呈现4个字母X,字母出现位置可能是9个格子中的任何一个,一共占据4个格子,而你需要记住每一个字母的位置。两个这样的记忆测试会在你的两侧视野中同时进行。在简单任务中,两侧视野里的9格方框字母排布方式一样,实验者称之为「冗余条件」。

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在困难任务中,两侧视野中的排布方式不同:

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在简单或困难刺激呈现完毕之后,实验者会呈现另外一组的4个字母X(也就是探测刺激),要么与刚才出现在同侧视野的刺激相同,要么不同。受试者要做的便是判断探测刺激是否与刚才看到的刺激相同,并按下标有「是」或「否」字样的按钮。


非裂脑的正常受试者三下五除二地结束了简单测试,表现得又快又准。尽管对受试者而言,一次会出现8个不同的X,每侧视野各4个,但由于两侧视野中的X出现的顺序和位置一致,他们还是轻松地完成了任务。在这种条件下,信息是冗余的,因此做起来很容易。与正常受试者一样,裂脑人W. J.也觉得这部分任务非常简单。


困难测试的结果完全不同,即便是那些在自己专业领域内算得上小天才的大学生也无法给出正确答案。信息太多,呈现的时间又太短,让人来不及咀嚼。很明显,正常的记忆系统无法完成这项任务,受试者们反应的正确率降到了随机水平。W.J.和他们不一样。在这种左右信息不一致的条件下,两侧大脑半球各自接收一组4个X的刺激,X出现在9格方框中的位置在两组刺激中各不相同,但是,W.J.能够很好地应对这些信息,接连不断地给出正确的答案。仿佛在他的大脑中存在两套处理器,二者合作便产生了超出常人的表现。

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著名神经生理学家、诺贝尔生理学或医学奖得主罗杰·斯佩里


1981年,斯佩里因裂脑研究而荣获诺贝尔奖,加扎尼加应邀在《科学》杂志上发表了一篇介绍斯佩里的科学贡献及研究方法的文章,对斯佩里做出了高度评价。这篇文章就像修复剂一样磨平了师生两人之前出现的裂缝,斯佩里也亲自回信对他的这位徒弟表示了感谢。在那些充满崇敬和赞誉的文字里,我们仿佛依稀窥见了那对曾经无话不谈的师徒。

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1977年,加扎尼加和他的助教约瑟夫·勒杜克斯主导了一项裂脑病人的研究。两位研究人员要求一名被称为P.S.的15岁裂脑病人凝视前面的一个点,然后对大脑的左半球显示了一张鸡爪的图片,又对大脑的右半球显示了一张雪景的图片。在病人的正前方是一系列的八张其他的图片,让他能利用两个脑半球处理这些视觉。当研究人员要求他指向那些和他看到的图像相配的图片的时候,P. S.指着一张鸡头的图片和一张雪铲的图片。


按理说,裂脑者P. S.两个半球都不知道另一个半球看到了什么,而他大脑的两边无法沟通,因此,当P. S.被问及他为什么选择了这两个图像的时候,他理应感到困惑。但据加扎尼加自传中的回忆,P. S. 完全没有犹豫:「噢,很简单。鸡爪和鸡是相配的,而你需要有铲子才能清理鸡棚。」研究人员后来推断,P. S. 的左脑没有引导他只简单地说「我不知道」来回答加扎尼加的问题,而是编造了一个答案来回答他为什么选择了这两个图像的问题。他的左脑在短暂的一瞬间里,就将它从环境收到的两则没有关联的资料——那两个图像——然后说了一则故事来将它们连在一起。


杰弗里·霍尔茨曼


「霍尔茨曼的离去对我来说就像一次大脑损伤——我生命的一部分就这样突然消失」


加扎尼加与自己的学生杰弗里·霍尔茨曼也有一段美好的故事,但故事的结局却令人唏嘘。


霍尔茨曼是社会心理学家费斯廷格推荐给加扎尼加的学生,当时他的感想是这样的:「人们总是很难预见一位初识者竟会成为自己的亲密好友。当时39岁「高龄」的我感觉自己已经遇见了所有毕生挚友,自此以后认识的任何人都只能归入名为「熟人」的第二梯队。像是为了证明这一观点的愚蠢一般,霍尔茨曼走进了我的生活,不出一周,我俩就变得形影不离。」


一见如故的两人很快就达到了心有灵犀的地步。


听讲座时,他们会被同一句话逗笑,以至于不得不直视前方以避免眼神交流,同时集中全部的注意力,好让自己别做出什么扰乱秩序的举动。偶尔有那么几回,加扎尼加笑了而霍尔茨曼没笑,或是反之。这时加扎尼加就会想:怎么了?霍尔茨曼在认真听吗?他是不是睡着了?


在加扎尼加的眼里,霍尔茨曼聪明、勤奋、风趣、乐于助人、富有魅力,几乎是完美的存在。然而这对师徒的缘分也并不持久,短短六年后,霍尔茨曼突发急症,10天之后就离开了人世,距离自己的女儿出世仅差4天。加扎尼加几乎要被这场打击击倒:


「他的离去对我来说就像一次大脑损伤——我生命的一部分就这样突然消失,而且永远无法恢复到当年的模样。霍尔茨曼比大多数人聪明,又比大多数人勤奋,世界上很少有人能像他那样富有魅力。即便坐拥所有这些天赋,外加极具竞争力的科研素养,霍尔茨曼却是一个毫无野心的人。我们经常谈起这个话题,但我一直无法理解他的心境,直到参加了他的葬礼。霍尔茨曼的朋友从四面八方赶来纽约。我们在一起喝到神志不清。我们无助地看着他那怀孕中的美丽的妻子、迷人的母亲、朝气蓬勃的姐妹和伟岸的父亲。我们交谈着,哭泣着,计划着,痛饮着,最终颓然崩溃。原来,霍尔茨曼并不需要野心。朋友才是他的动力源泉。霍尔茨曼在短暂的人生里汇集了一群我所认识的最优秀的友人。每当有电话铃响起,他都知道,电话的另一头多半是一位自己喜爱的伙伴。他总爱说起那些朋友,但我们当中大多数在此前都未曾见面。只有在他去世时,我们才发现了彼此,而这次相遇之恩让人确信,有了这群朋友,杰弗里·戴维·霍尔茨曼将永远与我们同在。」


乔治·米勒


在某个夜晚,在离开酒吧的出租车中,我们的感情结晶——「认知神经科学」这个新名词诞生了

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乔治·米勒


自弗洛伊德之后,现代心理学飞速地发展起来,人们对人类意识本质的观念发生了翻天覆地的变化,对大脑运作机制的理解一路突飞猛进。1956年,乔治·米勒发现工作记忆容量为「7±2」(注:米勒最早对短期记忆能力进行了定量研究——「神奇的数字:7±2」。他注意到年轻人的记忆广度大约为7个单位,称为组块。后来的研究显示广度与组块的类别有关,例如阿拉伯数字为7个,字母为6个,单词为5个,而较长词汇的记忆广度低于较短词汇的记忆广度。通常,口头内容的记忆广度强烈取决于朗读这些内容的时间。其他一些因素也影响到人类标准广度,因此难以将短时记忆或工作记忆的能力限制在许多组块内),这个数字正是人类记忆过程中最关键的瓶颈所在。


20世纪60年代,裂脑研究的成功颠覆性地让神经生物学与心理学产生了关联。一时间涌现出大量关于几项基本发现的实验报道:「经过相对简单的神经外科手术后,同一个大脑中能够存在两套控制功能独立的心智系统」。大家都知道了左右脑的思维方式,人人都似乎成为了神经学家。


就像一首好歌放多了会令人厌烦,再精彩的话题在被人嚼烂之后也会变得平凡无味。频繁的讨论让加扎尼加逐渐对简单描述大脑功能的做法丧失了兴趣。与此同时,他想要了解大脑对心智的深层影响——大脑是如何作用于人的具体认知过程? 这正是心理学家们苦思冥想的问题。


就在这是,他找到了米勒。初遇时,米勒已是心理学界的巨头,而加扎尼加还只能算是初生牛犊,加扎尼加在与米勒见面时显得十分拘谨:


「在我们小心翼翼地聊起若干话题时,他偶尔会插入几个问题以示好客之意,比如‘你想来杯啤酒吗?’我拒绝了。过了一会儿,他问:‘你想抽根雪茄吗?’我拒绝了。又过了一会儿,他再次问道:‘你想吃甜点吗?’我还是拒绝了。他看着我,脸上明显带着几分恼怒的表情,毫无疑问,他正在怀疑我是否有任何喜好。终于,米勒开口问道:‘你会上床吗?’我沉默了片刻,接着便忍不住大笑起来。」


两位大大很快变得无话不谈。米勒向加扎尼加透露他对生物学的浓厚兴趣,认为心理学的很大一部分最终会成为生物学的一个分支。有一次,加扎尼加请米勒来参加医院巡诊,向他展示了脑损伤病人身上的各种症状,从知觉障碍到语言障碍。他在此之前从未见过类似的现象,在事后评论说,神经病病人的确是许多心理学家苦苦寻求的研究对象。因为心理学家们通常是引导大学本科生做出认知失误反应,从而煞费苦心地探索大脑的能力极限。


就这样,一个热爱心理学的神经生物学家和一个热爱生物学的心理家一拍即合。


他们邀请了一群著名的神经科学家与认知科学家前来参加一个为期一周的活动,共同观察病例并交流观点。可是,意想不到的事情发生了。活动中,一位神经病学家公开道出了他对心理学的讽刺:「在神经病学领域,关于人类心智的研究已有一段丰富的历史,但要说过去一百年里心理学家都做出了哪些发现,你能给我举出一个例子吗?」


这次尴尬的会议以米勒的摔门而出告终。


同行的这泼冷水并没有浇灭加扎尼加内心的热情,他和米勒继续思考如何更好地启动他们的新领域。于是,在某一个夜晚,在离开酒吧的出租车中,两人的感情结晶——「认知神经科学」这个新名词诞生了。在随后的一系列通信和日常讨论中,这一名词的内涵渐渐丰满起来。


新学科的发展离不开大牛之间的互动,而加扎尼加附有创意地把学术研讨和旅行结合了起来。他的策略是选一个饶有趣味的话题,找一个人们爱去的地方,然后给每一位参会者一个下午的时间用来谈论自己的研究。会议的选址包括巴塞罗那、库沙达瑟、莫雷阿岛、威尼斯、巴黎以及纳帕。于是,出现了心理学家、分子生物学家、记忆研究专家、数学心理学家、神经环路专家在土耳其里维埃拉的海滨小镇库沙达瑟喝茶散步,在莫雷阿岛摇曳的椰树下打成了一片的画面。


尽管耗时数年,但「神经科学领域需要认知科学」的观点最终盛行起来。脱离认知背景(也就是说,在研究大脑时没有将认知问题纳入考虑)的分子生物学方法让勤奋的神经科学家们在研究生物学问题时与肾脏生理学专家没什么两样。


在米勒和加扎尼加的大力宣传和悉心倡导下,认知神经科学最终成为了21世纪最热门的前沿科学研究领域之一,如今,认知神经科学已是一个司空见惯的名词。


史蒂芬·平克


平克是在所有领域都有独到思想的男人

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史蒂芬·平克


史蒂芬·平克是当下美国最著名的心理学家和公众知识分子之一,他的《语言本能》和《思想本质》等书广为人知。两人在一次私人会议上相识,就是在这次活动中,加扎尼加与米勒宣布了他们建立「认知神经科学」这一新学科的消息。


「会议选址在恰如其名的埃尔恩坎托酒店,与会者身处一个芬芳的露台,周围是美不胜收的风景,大家一面开着会,一面品尝着红酒和前菜。加扎尼加用俏皮话和豪放的笑声,从关于裂脑人存在双重意识的惊人发现,讲到了到新学科将如何阐明经典的哲学问题。一天的会议结束后,我们来到加扎尼加亲手建造的小屋休憩,那里可以远眺太平洋,并伴随着更加丰盛的佳肴美酒和欢笑,如果我没有记错的话,他的女儿还带着杜鹃花环,和朋友们愉快地跳起了圆圈舞。」


——平克的回忆


相遇之后,两人建立了很深的缘分。平克曾这样说道:「加扎尼加激发出了我最好的一面,他对我进行指导,为我提供挑战,接受我的咨询,让我开怀,而最重要的是,他向我展示出,你可以在做科学家的同时,成为一名值得尊敬的人。而加扎尼加也大力推荐过平克的经典著作《语言本能》和《人性中的善良天使》。在他的《人类》一书中,加扎尼加更是屡次引用平克的言论,甚至将他称为「在所有领域都有独到思想的男人」。二人的惺惺相惜可见一斑。


实际上,跟加扎尼加保持铁哥们关系的大牛还不止于此。他曾与提出认知失调理论的利昂·费斯廷格坚持每周共进午餐,这一习惯延续了20年,饭桌上涌现了无数跨学科的交流、创新的思想以及奇怪的脑洞。

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利昂·费斯廷格


他曾与镜像神经元的发现者贾科莫·里佐拉蒂在意大利共事,用街道上抓到的野猫进行神经生理学实验。他的密友还包括心理理论创始人戴维·普雷马克、发现DNA双螺旋结构的弗朗西斯·克里克、将记忆划分为情景记忆和语义记忆的安德尔·托尔文等等。翻开《普通心理学》的前几章(也就是有关基础认知部分的几章),几乎有一多半的著名理论和经典实验的发明者都是加扎尼加在他的自传中提及过的熟悉名字。


加扎尼加的交友技能不只发挥在科研领域。小威廉·巴克利是一位保守党派的政治家,拥有多重身份:记者、专栏作家、小说家、中情局特工、电视脱口秀节目主持人,还是《国家评论》的创办者。在加扎尼加的学生时代,他就曾经邀请巴克利参与自己组织的一场政治辩论活动,二人就此结下终生的友谊。

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小威廉·巴克利与史蒂夫·艾伦的辩论会


加扎尼加不仅成为巴克利的科学顾问,还被巴克利拉去参加党派活动和撰写政治评论,并因打字速度太慢而惨遭嘲笑。他们共进午餐、互相出席对方的家庭晚宴、彼此交流新科技产品、共同筹办电视节目,甚至合资办过一家公司(最后以失败告终)。加扎尼加通过三条狗的故事向巴克利展示了脑科学家的力量:


巴克利曾经抱怨过瑞士航空公司关于携带宠物狗登机的规定,他对此感到非常郁闷。每一种机舱等级只允许带一条狗,而机舱等级一共只有3种。巴克利一家有3条狗。这就意味着他们在飞机上不能坐在一起。巴克利的妻子帕特带着一条狗坐在头等舱,巴克利和第二条狗坐在商务舱,管家和第三条狗坐在经济舱。……我……决定给利亚娜·博利斯打个电话,她是一名神经科学家,……也是瑞士航空的一位大股东。


毫无悬念,在大股东的亲自过问下,瑞士航空以惊人的效率解决了这个难题。从此,巴克利对脑科学家刮目相看。


在加扎尼加的一生中,有许多形形色色的人物登场又退场,人们在读到这些人物时也许会困惑,为何加扎尼加身边永远包围着一群被他形容为机智、善良和有趣的人?或是因为加扎尼加总是能吸引这样的人,或是他在描述同事时爱往好里说,抑或是他总能激发出周围人最好的一面。

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