你的粉红色大脑，连接着人类的过去与未来

摘要：想象一下，我们送上火星的不是一辆重约 180 千克的漫游车，而是一颗只有针尖那么大的小球。到达火星之后，这颗小球充分吸收着周围的能源，不断把自己一分为二、二分为四，直至形成一支分工明确的“军队”。其中，小球之间紧密贴合，组成了轮子、镜头、温度传感器等功能部件，

你的粉红色大脑，连接着人类的过去与未来

生时都似他人，死时只同自己。

——马丁·海德格尔

想象一下，我们送上火星的不是一辆重约 180 千克的漫游车，而是一颗只有针尖那么大的小球。到达火星之后，这颗小球充分吸收着周围的能源，不断把自己一分为二、二分为四，直至形成一支分工明确的“军队”。其中，小球之间紧密贴合，组成了轮子、镜头、温度传感器等功能部件，还建立起完整的内部指挥系统。看到这样一个自我成形、自主运行的系统，你可能会大吃一惊。

其实走进任意一间育婴室，你都可以看到这种奇妙系统的运作。起初，这些哇哇大哭的婴儿只是一颗微小的受精卵；而现在，他们经细胞的分裂壮大，逐渐形成名为人类的庞大身躯，上面还载有光子探测器、多关节附件、压力传感器、血泵以及驱动新陈代谢的能量设备。

人体的奇妙远不止如此。我们体内的设备并非完全按照预先设定好的程序运行，而是通过与世界的即时互动来进行动态的自我重塑。随着人体的不断生长，大脑也在不间断地改变回路。它始终拥抱挑战，权衡机会，以适应社会环境。

人类已经遍布地球的每一个角落，这是因为在地球上的所有物种中，人类最能体现出大自然的奥秘：大脑无须预先设定全部程序，只需装备基础模块，就可以开始探索世界了。哭闹的婴儿最终会停止哭泣，东瞧瞧西看看，被周围的一切吸引。他将慢慢适应环境，从母语到更广泛的文化，甚至国际政治，他都有所了解。他会继承养育者的信仰和偏见，同时，他经历的每段美好回忆、学习的每堂课、汲取的每段信息也将不断重塑大脑回路，给他带来未曾预设的新奇体验，所有这些都体现出内部系统对外部世界的映射。

在《粉红色柔软的学习者》，大卫·伊格曼为我们展示了我们的大脑如何不断重新配置神经回路，以及这对我们的现在与未来有什么意义。顺着这个思路，我们会发现，人类的故事受到许多问题的启发：

·为什么仅在20 世纪80年代人们看书时会觉得页面泛红？

·为什么世界上最好的弓箭手没有手臂？

·为什么我们晚上会做梦，这和地球的自转有关系吗？

·药物戒断和失恋有什么共同之处？

·为什么记忆的敌人不是时间，而是其他记忆？

·盲人如何用舌头“看”世界，聋人又如何用皮肤“听”世界？

·未来我们能够通过研究某人的脑细胞微观结构，来了解其日常生活的细节吗？

《粉红色柔软的学习者》

「大卫·伊格曼自我进化四部曲」第四册

(美)大卫·伊格曼（DavidEagleman）著

王明宇牛雨谣译

湛庐文化/浙江科学技术出版社出品

DNA和环境，共同决定了你是谁

1953 年的一天，弗朗西斯·克里克（Francis Crick）冲进“鹰与小孩”（Eagle & Child）酒吧，激动地向在场的人宣布，他和詹姆斯·沃森（James Watson）刚刚破译了 DNA 的双螺旋结构，解开了生命之谜。这是科学界最值得狂欢的时刻之一。

后来的事实表明，克里克和沃森只解开了一半的生命之谜。至于另一半，既不在 DNA 碱基对序列中，也不在教科书中。现在和以后都是如此。其实它就在你身边，由你来到世界后的点滴体验——质感和味道、爱抚和车祸、语言和爱情，共同汇聚而成。

为了便于理解，可以想象你出生在 3 万年前。远古时期的你和现在的你拥有完全相同的 DNA，但当你呱呱坠地时，看到的是一个与现代社会完全不同的世界。那个你会成为什么样的人？你会喜欢穿着毛皮围着火堆跳舞，同时对着星星惊叹吗？你会站在树梢上警告剑齿虎别靠近吗？当乌云密布的时候，睡在户外的你会担心吗？

无论你想象中是什么样子，都不会是正确答案。这是个棘手的问题。因为 3 万年前的那个穴居人不是你，甚至连相像都谈不上。他与你有着相同的DNA，所以可能在外观上与你相似；但他无法做到像你一样思考，也无法像你一样去规划、去想象、去热爱或去模拟过去与未来。

为什么呢？因为那个穴居人的经历和你的不同。DNA 固然是你生命的一部分，却只是一小部分，而其他的部分都与经历和环境相关，是它们不停地将大量的脑细胞以及神经连接编织起来，塑造着大脑的微观世界。你就像一个经验的容器，装满了不同空间、不同时间的经验片段。通过感觉器官，你持续吸收着所处环境中的文化知识和科学技术。

如果说上面故事的主角不是你，而是一只科莫多巨蜥（Komodo dragon），那么想要通过行为来区分 3 万年前的它和现在的它，就难多了。

为什么人类和科莫多巨蜥会有这么大差别呢？科莫多巨蜥的大脑决定了它们面对同一问题的反应基本相同。它们的技能，如觅食、交配、游泳等，大都与生俱来，这也让它们在生态系统中占据了一个稳定的位置。但它们的适应性相比人类来说就弱很多：如果把它们从印尼东南部的老家空运到大雪纷飞的加拿大，它们很快就会因无法适应环境而灭亡。

相比之下，人类却能适应不同的生态环境，在全球各地繁衍生息，甚至在未来，我们还有可能离开地球，寻找新居所。人类究竟有什么特别之处？毕竟，我们并不比其他物种更顽强或更身强体健。实际上，我们在这些方面是逊色于绝大部分物种的。此外，我们刚出生时大脑并没有发育完全，所以需要照顾的婴儿期比其他物种更长，在此期间我们也更脆弱。但是，这种等待是值得的，因为在此期间大脑会积极融入环境以塑造自我，我们会如饥似渴地吸收当地的语言、文化、时尚、政治、宗教和道德。

人类带着尚未发育完全的大脑来到世界，已被证明是一个成功的策略。目前，我们已在陆地各处定居、征服了茫茫大海甚至登上了月球，这些成就早已超越了地球上的其他任何物种。我们将自己的寿命延长到了原来的 3 倍，谱写出恢宏的交响乐，建造起摩天大楼，不断深入探究自己大脑的细节……这些都不是由体内的基因编码决定的。或者可以说，它们至少没有被直接编码。

《粉红色柔软的学习者》

藏在颅骨中的神经地图

1951年，美国神经外科医生怀尔德·彭菲尔德在对一名男性患者实施脑部手术时，将一根纤细电极的尖端插入了这位患者的大脑。沿着人们平时佩戴耳机部位下方的脑组织，彭菲尔德发现了一些令人惊奇的现象。如果他给大脑特定的地方一次小电击，患者就会觉得自己的手被触摸了；如果刺激附近的另一个点，患者就会感觉自己的躯干被触摸了；再换一个点，患者则感到膝盖被触摸了。通过对不同大脑区域的依次刺激，他发现，患者身体上的每一个位置都在大脑中有对应的区域。

之后，彭菲尔德展开了更加深入的研究。他发现，身体的相邻部位对应着大脑的相邻区域。对应手的脑区与对应前臂的脑区相邻，而与后者相邻的是对应肘部的脑区，再旁边是对应上臂的脑区。以此类推，大脑的这条带状区域可以映射出一张详细的神经地图。只要沿着躯体感觉皮质，慢慢地从一个点移动到另一个点，就可以找到身体每一处的对应位置。

这不是彭菲尔德发现的唯一一张地图。沿着运动皮质——躯体感觉皮质前方的带状区域，他发现了同样的结果：对运动皮质的某点施加微电流刺激，会导致身体特定部位的肌肉抽搐。这种对应关系也是有序排列的。他将身体的神经地图命名为“小矮人”（little man）或“侏儒”（homunculus）

（见图 3-1）。

这些地图存在于大脑之中，是很出乎意料的。毕竟，大脑被关在黑暗的颅骨中。这个重约 1.36 千克 A 的组织不知道你的身体形态，毕竟它没法直接“看”到你的身体；它只能接触到一个个神经冲动，这些冲动通过叫作“神经”的茂密传导束飞速传导。既然大脑处于颅骨“牢房”中，本应该对肢体的连接位置或相邻关系一无所知，它又为何能在一片黑暗中描绘出身体的神经地图呢？不细想的话，你可能会有一个比较直接的答案：神经地图肯定是基因预先编程好的。不错的猜想！可惜猜错了。相反，正确答案要高明许多。

几十年后，解开神经地图之谜的线索不期而至。爱德华·陶布（Edward Taub）是美国马里兰州银泉市行为研究所的一位科学家，他想了解脑损伤患者是如何恢复运动功能的。为此，他找来了 17只猴子，用以研究断裂的神经是否可以再生。在每一次实验中，他都小心地切断大脑 — 手臂或大脑 — 腿部之间的神经束。就像预期的那样，这些可怜的猴子失去了被切断肢体的所有知

觉。之后，陶布又开始研究让猴子恢复知觉的办法。

1981 年，一位名叫亚历克斯·帕切科（Alex Pacheco）的年轻志愿者开始在陶布的实验室里工作。他自称对实验感兴趣，但他其实是新成立的善待动物组织（PETA）安插在实验室的“间谍”。到了晚上，帕切科会偷拍那些实验猴子的照片，其中有些故意夸大了猴子的痛苦。无论如何，他的目的达到了。1981 年 9 月，蒙哥马利县警方突袭并关闭了实验室，陶布博士被指控 6 项未能提供适当兽医护理的罪名。尽管所有指控都在上诉中被推翻了，但这件事还是推动了 1985 年《动物福利法》（Animal Welfare Act）的出台，在该法中，美国国会为研究环境中的动物护理制定了新规则。

这件事被看作动物保护历程中的一个分水岭，但这个事件的重要性并不仅仅在于美国国会对此的反应。我们关注的重点是，那 17 只猴子后来怎么样了。指控被提出后，善待动物组织成员立刻潜入实验室把猴子带走并藏匿起来，还因此被指控偷窃法庭证据。陶布的实验室成员十分愤怒，要求该组织归还猴子。这场法律之争愈演愈烈，争夺猴子所有权的斗争甚至闹到了美国最高法

院。最终，最高法院驳回了善待动物组织留下这些猴子的诉求，而将猴子的监护权授予第三方——美国国家卫生研究院（National Institutes of Health）。当人类在遥远的法庭上吵得不可开交时，那些残疾的猴子却提前退休，一起吃喝玩乐了 10 年。

就在这件事快要尘埃落定时，其中一只猴子得了绝症。法庭同意对这只猴子实施安乐死，而这也成了该事件的转折点。一个神经科学研究小组向法官提出建议：如果在猴子被安乐死之前，研究者能对它在麻醉状态下进行脑图谱（brain-mapping）研究，那么这只猴子被切断神经之苦就不会白费了。经过一番辩论，法院同意了。

1990 年 1 月 14 日，研究小组将记录电极放入猴脑的躯体感觉皮质，正如彭菲尔德对他的患者曾做的那样。研究者触摸猴子的手、胳膊、脸等部位，同时记录猴子大脑中的神经活动。通过这种方式，他们绘制出了猴脑的神经地图。

这一发现在神经科学界引起了轰动。多年过去，猴子的神经地图已经发生了变化。当研究者轻轻触摸猴子被切断神经的手时，从前与手相对应的大脑皮质没有任何反应。但令人惊讶的是，那块皮质现在会因为被触摸到脸部而活跃起来，这说明猴脑中的神经地图已经重绘。“小矮人”看起来还是只猴子，只是没有了右臂。

这一发现排除了大脑的神经地图是由基因预先编程的可能性。相反，大脑正在做更有趣的事情：神经地图是由身体的主动输入动态决定的。当身体发生变化时，“小矮人”也会跟着变。同年晚些时候，研究者在其他银泉猴身上进行了相同的脑图谱实验。每一次实验结果都表明，猴脑的躯体感觉皮质发生了显著的重塑：那些曾对应被切断肢体的皮质已被相邻的皮质占领——“小矮人”已改变形态，适应了猴子的新身体。

大脑发生这种重塑时会是什么感觉？遗憾的是，猴子无法告诉我们答案。

《粉红色柔软的学习者》

老狗更难学会新把戏

20 世纪 70 年代，麻省理工学院的心理学家汉斯·卢卡斯·托伊贝尔（Hans Lukas Teuber）对 30 年前在第二次世界大战中头部受伤士兵的经历产生了兴趣。他追踪到了 520 名在战斗中颅脑受损的老兵，他们中有些人恢复得很好，有些人则预后不佳。在查阅大量资料后，托伊贝尔找到了关键变量，那就是士兵受伤时的年纪越小，恢复得就越好，受伤时的年纪越大，伤害就越不可逆。

年轻人的大脑就像 5 000 年前的人类社会，其领地边界有可能因为任何事件发生不同程度的改变。但在经历过几千年的发展后，人类在全球的地图已变得相当稳定。为边界而战的形式逐渐从挥剑拼杀变成了开枪射击，边界本身也变得越来越稳固；历史上那些掠夺者和征服者如今已逐渐被联合国和国际交战规则所取代；经济发展越来越依赖于信息及专业知识，而非从前的强取豪夺；

此外，核武器也制约着各国发生局部热战。国家之间当然也面临着贸易争端和移民问题，但边界很难再移动，因为各国领地已经基本稳定了。起初，有千万种划分领地的方法，但随着时间的推移，改变的可能性已经大大缩小了。

像地球一样，大脑也在逐渐走向成熟。在经历连年的边界战争后，神经地图变得越来越固定，结果就是，脑损伤对老年人非常危险，对年轻人则相对好一些。

你可能想知道，拥有婴儿那种随时随处可改变的大脑的感觉如何。其实我们小时候都曾体会过，只是已经忘了。一个可塑性强、无所限制、能够学习无限新知识的大脑是怎样的呢？为了让你更好地理解那种感觉，我来举一个认知和可塑性火力全开的例子。假设你来到一个陌生的地方旅游，你可能会沉醉于异国他乡的风景，开怀畅饮，你所见的一切都新鲜感十足，一刻不停地吸引着

你。毕竟，你在家时，周围的一切太熟悉了，以至于早就忽略了它们的存在。从这个角度来看，当我们在某件事上高度投入、高度专注时，就又会表现得像婴儿一样了。

婴儿和成人之间的差异显而易见，但从婴儿到成人的过程中，神经系统的发展并不是平滑、顺直的。这一过程就像一扇正在关闭的门，大门一旦关闭，就不会再有大规模的改变了。

在儿童的成长过程中，大脑既有特定学习基本沟通能力的时期，也有特定学习语言细节（如口音）的时期。7 女演员库妮丝说一口纯正的美国英语，没有明显的口音，所以很少有人知道，她其实出生在乌克兰，且 7 岁之前一直住在那里，没说过一句英语。相比之下，当阿诺德·施瓦辛格 20 岁出头来到好莱坞，参演美国电影时，他的奥地利口音就很难再改了。因为从大脑层面来说，他开始说英语太晚了。基本上，如果你在 7 岁之前去新的国家生活，开始学习新的语言，那么你说这种语言的流利程度会和当地人相差无几；如果你在 8 ～ 10 岁时移民，那么你会稍有一点儿难融入，但说话的口音还是会很接近当地人；可如果你在十几岁后才移民，那你说新语言时可能就不会那么流利了，口音会暴露你的来处，就像施瓦辛格一样。

由于长大后大脑的灵活性会降低，我们往往会被童年的事深深影响。举个有趣的例子，男性的身高及其预期薪水存在一定的关联。在美国，男性身高每增高 2 厘米，实际工资就会增加 1.8%。为什么会这样呢？最普遍的假设是，这种现象源自实际招聘中的歧视，即每个人都想雇用威严的高个子男人。然而，还有一个更深层次的原因，即衡量男性未来薪水的最佳指标是他 16 岁时

的身高，无论之后他长得多高，都不会影响结果。

如何理解这一点？这是人与人之间的营养差异造成的吗？当然不是！当研究者将男性的薪水和他 7 岁、11 岁时的身高关联起来的时候，这种相关性并没有那么明显。但 16 岁的青少年正处于社会地位的确立期，一个人在成年后的状态很大程度上取决于他青少年时的状态。追踪上千名参与者从儿童到成年的情况发现，在更看重人际交往的职业中，如销售或管理岗，员工的薪水和他

青少年时身高的相关性最强；而对其他职业来说，如蓝领或艺术商人，相关性则没那么强。你在自己的敏感期内受到怎样的对待，会对你未来的处事态度，如自尊心、自信心和领导力等产生非常深刻的影响。

大脑神经网络的稳定同时反映出它已对世界有了一定的理解与认识。某个区域的神经网络越是稳定，越能证明它们已经成功找到了一些解决问题的方法，而不一定代表它们功能的衰退。你真的想要一个可塑性很高的孩子般的大脑吗？虽然拥有一个如同海绵般能吸收一切的大脑听起来很棒，但若将生活看作一场游戏，通关的关键应该是弄懂规则。

长大的我们虽然失去了一部分改变的能力，但也变得更加专业了。大脑中那些好不容易才形成的神经网络并不完美，甚至其内部都不一定完全一致，但它们是我们宝贵的生活经验、专业知识和世界观等的集合。一个孩子没有能力经营一家公司、进行深刻的思考或者领导一个国家。如果可塑性从不降低，你就没办法了解世界上的普遍规律，没办法很好地形成关于社会生活的认知，没办法维持良好的社交关系，甚至没办法完成像读一本书、进行一次深刻的谈话、骑自行车、给自己做饭等这样的小事。

假如现在给你一颗可以提高大脑可塑性的胶囊，一口吞下后，你的神经网络会开始重新连接。这时你当然可以去快速学习新语言、拥有新的口音、从新的角度理解物理，可代价是你将忘记从前的一切，童年的记忆、初恋、第一次去迪士尼乐园、与父母共度的时光，都像做了一场梦，醒来只剩一场空。你认为这样做值得吗？

《粉红色柔软的学习者》

未来就在你的眼球后

之前听说加利福尼亚州的一所学校取消了艺术课、音乐课和体育课。学校削减这些支出是要做什么？其实几年前，学校就决定用全部资金为学生建立一个最先进的计算机中心。学校购买了价值 3.3 亿美元的计算机、服务器、显示器和其余的外围设备，并在各种场合自豪地展示办学成果。

但是短短几年后，他们的计算机设备就过时了。新的芯片运行速度更快，存储也从硬盘转移到了云端，新软件已和旧硬件不兼容。从他们初次购买设备时算起，短短 10 年，他们就被迫抛售了所有设备。这个曾经风光无限的计算机中心曾让创意艺术和身体健康的支出锐减，可终究只是昙花一现。如今，它已成为一段昂贵的回忆，在垃圾堆中闪闪发光。

这件事让我很好奇，既然硬件机器最终会被弃用，我们为什么还在源源不断地制造它们？从电路焊接好的那一刻起，机器就有了失效日期。

在大自然中寻找最精妙的外围设备

几十年来，从示波器到电极管再到磁共振成像仪，工程学的进步一直推动着神经科学的发展。也许现在是时候反过来，让工程学从生物学中获益了。

现在的工程大都在豪华又整洁的公司办公室里完成，人们很难走近鲜活的生命去观察它们，从狗到海豚，从人类到蜂鸟，从熊猫到穿山甲。与总是拖着长尾巴连着墙上插座的机器不同，这些生物是自由的，它们能为自己找到能量来源。它们攀登、奔跑、翻越、跃动、游泳、爬行，甚至稍微学一下就能控制滑板、冲浪板和滑雪板。一切皆有可能，因为大自然在不断地改变基因，以创造新的传感器和肌肉群，而大脑懂得如何利用它们。这些生物可以承受创伤，从断腿到大脑半球切除术，它们都能够挺过来，并继续生存下去。相比之下，机器设备既没有灵活性也没有耐久性——这些都是生物所特有的。

为什么我们还没有制造出可以动态重连的设备？不要对自己这么苛刻，大自然做到这一点用了数十亿年，在不同的生物身上进行了数万亿次的实验。生命短暂如我们，很难想象那是多么漫长的时间。身为人类，我们也无法想象出在地面上漫步的、在水中畅游的、在天空中滑翔的无数生物的大脑的样子。

要多花些时间才能赶上来。好消息是，我们已在破解生物的密码了！如何将动态重连的原理更深层地融入我们所创造的东西中？去模仿大自然已经熟练掌握的事吧！举个例子，有一种被称为墨西哥脂鲤的盲鱼，它们的身体中有一些传感器，能通过探测水压和水流来感应周围漆黑的海水。受此启发，新加坡的工程师为潜艇仿造了这种传感器的人工版本，因为如果水下航行器用灯光来探路，不仅非常耗电，还会对生态系统造成破坏。人们希望通过使用这种小型低功耗的传感器去感应水流的变化，在黑暗的海底也能“看”得一清二楚。

未来，随着搭载动态重连原理系统的机器的增多，活件的种类也必将丰富起来。就拿不断发展的自动驾驶汽车来说，未来马路上的事故会越来越少，这不仅是因为汽车可以和周围的汽车实现信息交互，还因为它自身的系统将具有学习的能力。也就是说，随着时间的推移，汽车将不断学习，成为更出色的“司机”。这并不意味着它们一开始就被设定成避免犯错误，这个世界太复杂了，不是所有的情况都能被预先编程。正如青少年会从错误中吸取教训、总结经验一样，自动驾驶汽车也将随着时间的推移变得越来越聪明。

我们也可以利用动态重连原理更高效地分配电力。构建物联网后，我们可以任意调配空调、计算机以及灯具的资源。如果把网络看作一个巨大的神经系统，那么当某个位置或某个节点缺电时，就能运行系统分配电力。除此之外，智能电网还将打开私人发电领域的大门。想象一下，如果有人建立了风力发电站和太阳能农场，再通过智能电网加以控制，就会像大自然为动物添加了新的

身体附件，然后告诉大脑如何使用它们一样。

在未来，虽然随着将活件融入建筑中，我们可能会面临一些小麻烦，比如之前的大冰箱无论如何都塞不进小房间，只能置换掉。但至少我们不用再面对那些墙塌了的老房子了。如果我们设计出一种如同神经元集群的砖块，它们能相互交流、自我组建结构，将会是什么样子？如果建筑物可以移动，能动态优化采光、遮阳、供水、迎风面积等指标，会是什么样子？如果建筑物可以移

动，能在火灾迫近或海岸线改变时挪到更好的地方，又会是什么样子？随着我们逐渐掌握动态重连技术，未来工程学的繁荣将不可估量。

最后还需注意一点，未来的自配置设备将会改变设备维修的意义。对建筑师和汽修师傅而言，建筑物或发动机损坏，他们都有明确的修理办法。但年轻的神经学家遇到的问题往往没有确切的答案，这让他们很没有安全感。尽管他们能准确地识别和诊断大脑的问题，但患者的状况通常不符合教科书上的模型。为什么教科书不够用了呢？因为每个大脑都会基于过去、目标和训练走出自己的路。在遥远的将来，建筑师和汽修师傅将不得不像神经学家一样，在维修设备时以一般性的原则做指导，而不是直接去找某根特定的电线或某个螺栓。

随着大脑动态重连的原理浮出水面，相信未来，它会在人工智能、建筑、微芯片、火星探测器等多个领域展示它的魅力。我们不再需要定期把那些脆弱易损的设备丢到垃圾堆，而是把自配置设备从生物学领域拓展到制造业。

我在想，我们的后世子孙在回顾工业革命的历史时，会不会感到很困惑：“模仿大自然数十亿年来‘生物革命’的原理怎么会花费那么长时间？这规律明明一直在我们身边啊！”

所以，如果一个年轻人问：“我们的技术在 50 年后会是什么样子？”你可以回答：“答案就在你的眼球后面。”

——选摘自《粉红色柔软的学习者》

大卫·伊格曼自我进化四部曲第四册