重塑大脑，轻松驾驭人生：第2章 神经学的发展史

在当今的科学研究领域，我们已经确切地知晓人脑是由十亿数量级的细胞构建而成的，其复杂程度堪称已知宇宙之最。作为对人类生存与发展起着至关重要作用的器官，大脑无疑是人类最为关键的器官之一。它在我们的日常生活中承担着琳琅满目的认知功能，无论是复杂的逻辑推理、知识的学习与记忆，还是对周围环境的感知与判断，都离不开大脑的高效运作。而且，大脑不仅仅局限于认知功能的发挥，它还在很大程度上控制和影响着我们的情感世界、行为模式以及决策过程。

从历史的漫长画卷来看，在史前时代以及其后的相当长的一段时间里，在绝大多数的历史时期内，人们对于人体中产生思想和感受的器官存在着一种与传统现代认知截然不同的观点，那就是认为心脏才是这种功能的承载者，而并非大脑。在人类文明的早期萌芽阶段，古代人基于自身有限的观察和理解，坚信心脏才是我们灵魂的安身之所。在他们看来，人的所有精神层面的活动都与“心”息息相关，“心”仿佛是一个万能的容器，容纳着我们的记忆、智慧以及情绪等各种复杂的心理现象，是他们眼中一切精神活动的源泉地。相反，大脑在当时人们的观念中却没有得到应有的重视，就像是一颗被遗落在角落里的明珠，默默地等待着被发现其真实价值的时刻。

从科学的角度进行严谨的分析，人的思维活动是由整个大脑协同完成的。这一事实意味着，当我们思考问题、解决难题或者进行创造性活动的时候，是我们的大脑在发挥作用，而不是心脏。那么，这是否就意味着古人完全错了呢？其实不然，古人的这种认知存在着一定的合理性。大脑如同一个庞大而精密的“思维工厂”，其新陈代谢和思维运行的过程需要充足的血液供应来维持，就像一台高速运转的机器需要石油来提供动力一样。而心脏恰似一个不知疲倦的“血液泵”，承担着为大脑供血的重要使命。所以，心脏和大脑之间存在着一种紧密的供需关系，二者相互依存、密不可分。当心脏功能处于正常状态的时候，就像一台正常运转的发动机，能够源源不断地为大脑输送血液，此时人通常会表现出精力更加充沛的良好状态，思维也更加敏捷，头脑仿佛如同一潭清澈的湖水，清晰而明亮。然而，当心脏功能出现异常时，不仅仅心脏本身会产生诸如心慌、心痛等不适症状，还会引发一系列连锁反应，包括失眠、健忘等情况。失眠的原因可能是心脏供血不足影响了大脑神经递质的平衡，而健忘可能是大脑局部缺血导致与记忆相关的神经元功能受损。

从人类最古老的书写作品中，我们能够清晰地看到这种思想在古文化中所占据的举足轻重的地位。例如，4000年前的《吉尔伽美什史诗》诞生于当今的伊拉克地区，这部古老的史诗中明确地指出了情绪和感受的发源地是心脏。3200年前的印度吠陀梵文赞美诗《梨俱吠陀》也有着相似的记载，它写道心脏是思想的起源地。3000年前的象形文字夏巴卡石碑上描绘了一个以心脏为主导的埃及神话，这个神话生动地展现了古埃及人对于心脏重要性的认知。在《圣经·旧约》中提到，在古埃及人雕刻夏巴卡石碑的那个同一时期，犹太人也持有相同的观点，他们认为人类和上帝的知识与思想都源于心脏。2000年前的中国，“医之始祖”《黄帝内经》中有许多阐述都体现了这一思想，如“心为君主之官，主神志。”又曰：“生之来谓之精，两精相搏谓之神，随神往来者谓之魂，并精出入者谓之魄，所以任物者谓之心。”无论是玛雅帝国那神秘而古老的文明，还是古印度充满哲学智慧的文化，无论是古埃及充满传奇色彩的历史，还是华夏文明源远流长的传承，几乎无一例外地坚信情绪和思想源于心脏。

在中国的传统医学领域，脑的地位同样远不及心。中医将心、肝、脾、肺、肾这五个器官视为五个最重要的器官，也就是所谓的五脏。在中医理论体系之中，情绪和大脑之间不存在关联，而是分别与五脏有着对应的关系。《灵兰秘典论》中有这样的描述：“心者，生之本、神之变也。”又曰：“心者，君主之官也，神明出焉。”“神明”，在古人的观念中是对“意识”“意志”等精神现象的别称，并且这种“神明”是“出于心”的。古人将心视作人体的主宰者，就像看待一个国家的君主一样，因此称“心为君主之官”，它被视为“五脏六腑之大主，为帝王，精神之舍也”。

中国人自古以来就始终认为人体负责思考和产生情绪的器官是心。孟子的“心之官则思”这一观点便是这种思想的典型体现。在中国的日常文化表达中，有众多与“心”相关的词汇。例如，我们说“心想事成”的时候，是希望自己的想法能够转化为实际的成果；“忠心耿耿”表达了对他人或者事物的赤诚之心；“一心一意”则强调了专注的心态；“财迷心窍”描述了被财富冲昏头脑的现象；“随心所欲”反映了按照自己内心的意愿行事的自由状态。古语“相由心生，境随心转，命由心造”也体现了古人对于心在塑造个人的面容、周围环境的感知以及命运走向方面重要性的认知。《荀子》中有言：“心居中虚，以治五官，夫是谓‘天君’”，“心者，形之君也，而神明之主也”。《史记·天官书》云：“心为明堂。”《礼记·大学》疏曰：“总包万虑谓之心。”从西周时期开始，就涌现出了无数与“心”有关的词汇。如，《尚书》所云“心力”，这里的“心力”指的是智力与能力等多种因素；《国语》所言“心安”，是指一种内心意适而无遗憾的状态；《庄子》所讲“心死”，是形容一个人陷入沮丧而无法自拔的境地；《诗》曰“心曲”，说的是人处于苦思深虑的状态；《易》云“心病”，表示因为忧虑而导致身体发病；《吕氏春秋》的“心得”，表示感悟和体会等各种内涵。

“心”在中国传统文化中占据着最为核心的内容之一的地位。道教强调心性修养，通过修炼内心来达到超凡脱俗的境界；佛教的经典《心经》，其核心思想也是围绕着心展开探讨的；儒家的心学更是将心的地位提升到了一个前所未有的高度。“心”之所以拥有如此崇高的地位，其根源就在于古人认为它“主神明”。

古埃及人在艺术和科学等诸多领域都取得了辉煌灿烂的成就，然而，他们却认为大脑是一个毫无用处的器官。这种观念体现在他们对法老尸身的处理上，在进行防腐处理时，他们直接将大脑扔掉。古埃及人深信，当一个人的生命终结走向死亡之后，死神阿努比斯会在冥界审判死者的灵魂，而他们坚信一个人的灵魂、思维、记忆等重要元素都存在于心脏之中。死神阿努比斯会对亡者的心灵进行称量，根据这个称量的结果来判断死者在生前是否有罪。正是因为这种信仰，在制作木乃伊的时候，心脏会被精心地保留在木乃伊之中。而大脑则被当作无用之物，古埃及人会巧妙地用一根管子从尸体的鼻腔插入大脑，然后把大脑吸出来丢弃掉。

古希腊的哲学家们对于意识的起源也存在着不同的见解。亚里士多德认为心是意识的所在地，而他的导师柏拉图则持相反的观点，声称是大脑才具有这样的功能。亚里士多德提出了一种独特的理论，他认为大脑仅仅是一种散热器，就像汽车的冷却系统一样，其存在的意义是“冷却心脏的激情”。他解释说，人类的大脑之所以如此之大，是因为人类是相对比较复杂和理性的生物，而复杂的生物在生存和活动中产生的热量要比简单的生物多得多。他举例说昆虫是最冷的生物，脊椎动物比较温暖，而人类作为最为复杂的生物，因此也是最温暖的生物。在亚里士多德生活的那个时代，许多其他学者也认同他的这种信仰，这种观念在当时可谓是深入人心。直到罗马帝国时期的著名希腊医生盖伦，才将这种传统的“心论”逐渐从科学的中心位置推向了边缘，尽管即使在盖伦之后，仍然有许多人一直认为人类情感的中心是在内心。即便是到了今天，在我们的日常语言表达中，仍然还保留着许多诸如“用心学习”（表示投入精力去学习）、“破碎的心”（表示内心受到极大的伤害）等表达方式，这些都反映了古老观念的延续性。

真正对大脑的认知进行重大突破的是古罗马时期的盖伦。盖伦在西方医学中的地位就如同中医中的华佗一样重要，他是古罗马时期的著名医学家。由于当时罗马的法律严格禁止解剖人类的尸体，这就给他的研究带来了巨大的限制。于是，盖伦发挥他的智慧和创造力，只能进行动物解剖研究。在公元177年，也就是距今差不多1900多年前，他发表了一篇极具影响力的名为《关于大脑》的学术论著。在这篇论著中，盖伦勇敢地否定了古希腊人认为大脑仅仅是一个散热器的观点。他通过细致的观察和解剖发现，动物的大量神经都是和大脑相连的。基于这个重要发现，他推断大脑的作用应该与感觉、情绪、智力等重要的认知功能有着密切的关联。

盖伦通过解剖猪来进行他的研究，而他解剖猪的过程引来了大量市民的围观。在探究大脑功能的过程中，他解剖了大量的猪脑。在解剖过程中，他有了一个非常有趣的发现：当他切断猪的某一根神经之后，猪虽然依然可以正常呼吸，但是却无法嚎叫。这根神奇的神经现在被人们称为喉返神经，也被称为盖伦神经，这就是为了纪念这位伟大的医学家。他的这一发现为后来人们对神经和大脑关系的深入研究奠定了重要的基础。

其实，心脏中心观在一定程度上是符合我们日常生活的体验的。当我们的感觉发生变化的时候，我们会明显地察觉到心脏跳动的节奏也会随之同时发生改变。例如，当我们产生愤怒、渴望、恐惧等强烈的情绪时，就仿佛有一种无形的力量在作用，这些情绪似乎聚集在我们的一个或多个内脏之中，尤其是心脏部位，并且它们可以像水流一样流遍我们的全身，进而改变我们的思考方式。这种感觉就好像是这些情绪是通过血液传播的一样，或者简直就是血液的一部分，所以古老的“发自内心”这样的说法才能够持续存在至今，因为它与我们对于重要内心活动的感知是相符合的。就像在古代人们认为太阳是绕着地球旋转的，因为从日常的视觉体验上看，太阳确实像是在围绕着地球在运动，日常经验也为我们相信思考源自心脏提供了看似简单的依据。

在强调大脑重要性的众多人物中，最具影响力的当属著名数学家、思想家、西方近代哲学创始人之一的笛卡尔。他提出了著名的心身二元论，“我思故我在”这一经典语句就出自他手。笛卡尔经过富有远见卓识的思考，认同之前盖伦的观点，认为大脑里确实存在一种可以快速移动的“精气”，这种“精气”就像一种神秘的使者，控制着人体的运动和各种思考活动。在他的理论体系中，“思”、“心”对应着我们大脑的认知与思考功能。笛卡尔还认为，大脑的认知和身体有着非常本质的不同，并且二者是相互分离的。也就是说，大脑的认知是不受身体在物理世界的运动所影响的，是独立存在的。

20世纪初，西班牙神经解剖学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔做出了一个具有划时代意义的贡献——提出了神经元学说，这个学说的问世让脑科学研究如同踏上了一辆高速列车，开始进入了快速发展的轨道。卡哈尔运用以高尔基的名字命名的“高尔基染色法”对动物大脑进行染色，而后却惊奇地发现，大脑里的每一个细胞都是独立存在的。他对无数生物的大脑进行了难以计数的大量染色操作，在这个基础上，他系统性地阐释了大脑内的细胞不仅相互独立，而且它们彼此之间存在着一种非常特化的连接枢纽，也就是后来被发现的突触（synapse）。

卡哈尔经过长时间的细致入微地观察和深入研究之后，开创性地提出了神经元这一具有划时代意义的重要概念，也就是我们现在通常所说的“神经元学说（Neuron Doctrine）”。在此之前，整个神经科学界一直普遍认为神经网络呈现出一种连续不断的网状结构，就像一张巨大的、没有缝隙的网。然而，卡哈尔凭借着他敏锐的洞察力和独到的见解打破了这种传统观念。他明确指出了实际的神经网络并非人们所想象的那样是一个毫无间断的整体，而是由众多相互独立的神经细胞个体所组成，而这些神经细胞就是我们所说的“神经元”。更为关键的是，这些神经元并不是孤立存在的个体，它们彼此之间通过特定的接触点紧密地连接在一起，从而构成了一个复杂而精妙的神经网络系统。后来，这个特殊的接触点因为其在神经系统中发挥的重要作用，被著名科学家查尔斯·谢灵顿（Charles Sherrington）赋予了一个专门的名称——“突触”。时至今日，突触已经成为了学术界广泛认可的神经信息在网络中传导时必须跨越的、且具备高度可塑性的关键结构。它就如同神经网络中的交通枢纽一般，对于确保信息的准确传递和高效处理起着至关重要的作用。

17-18世纪是人类科学发展史上一个充满变革的时代。当时最伟大的科学进展当属牛顿引领的物理学革命，科学家们刚刚开始认识到庞大星球之间存在着一种神秘莫测的引力，这种引力如同一种无形的大手，控制着天体的运行轨迹。而在同一时期，另一场揭开大脑神秘面纱的科学探索之旅也悄然展开，这是一场围绕着自然界中另外一种力量——电展开的研究。到18世纪末，意大利的科学家们率先在生物电领域取得了重大的突破。路易吉·伽伐尼和亚历山德罗·伏打等科学家通过一系列精彩的实验，揭示了生物体中电的奇妙力量。他们甚至可以利用电让青蛙的肢体产生收缩现象，这一发现就像在黑暗中点亮了一盏明灯，让人们看到了生物体内部一种全新的现象和规律。古老的“精气”概念在这种生物电的发现面前，终于找到了新的解释，那就是生物电。

类似于伏打电池这样的发明为人类带来了新的工具，人类开始能够操纵简单的生物电，并且有了进一步探索生物电奥秘的能力。科学家们甚至可以利用微弱的电流刺激动物的大脑，然后仔细观察大脑被刺激后四肢是如何产生运动的。这种通过电流刺激大脑的研究方法为大脑功能的探索打开了新的大门。

英国的科学家艾伦·霍奇金和安德鲁·赫胥黎在神经科学研究方面做出了卓越的贡献。他们巧妙地选择了枪乌贼的巨轴突系统作为研究对象，这个选择是非常明智的，因为枪乌贼的巨轴突系统具有独特的结构，使得电极可以轻松地接触到神经纤维进行记录。在对枪乌贼细胞的放电情况进行仔细入微的测量后，霍奇金和赫胥黎发现细胞放电的规律可以用一个简洁而又优美的方程式来解释，这个方程式就是著名的霍奇金-赫胥黎方程。这个方程式的意义重大，它解释了神经元放电的基本规律，揭示了神经元放电的原理基本上就是钠、钾离子的跨膜流动。这个发现同时也表明，生物学过程的底层规律仍然是遵循物理学原理的。自从这个划时代的发现问世之后，神经生理学作为一门崭新的学科，正式走进了科学的殿堂，开启了它辉煌的发展历程。