新的研究结果揭示了人类所知道的最复杂的物质的奇异机能。

新墨西哥州的阿尔伯克基市的马修 · 辛普森（Matthew Simpson）正依偎着他母亲站在家中的门廊上。今天是马修二年级这学年的最后一天，他为自己的成绩报告单而感到自豪。这一切都是因为两年前外科医生切去了他的半个大脑后才取得的。

亚里斯多德认为心脏是思维的中心，而大脑的作用是帮助身体散热。我们现在觉得这种说法可笑，但在过去的若干世纪中许多专家都赞成亚里斯多德的观点。但是在过去的10年里，我们对大脑的认识已超过了这之前的整个历史时期，这是由于当今技术已使我们能从亚细胞的水平上来研究大脑的功能。

马修 · 辛普森的经历就是能说明我们在大脑研究领域所取得的进展的一个典型事例。在他生命的最初3年里他的身体正常，就在他4岁生日之前，他的疾病开始发作——医生诊断他患了拉斯马森氏脑炎（Rasmussen's encephalitis），这是一种罕见而又起源不明的疾病，医学界一直认为这种疾病无法治愈。

带着一种忧郁不安的心情，他的父母亲找到了巴尔的摩约翰 · 霍普金斯医院的小儿神经外科主任本杰明 · 卡森（Ben Jamin Carson）。卡森博士建议实施大脑半球切除术，切除部分为马修的左半脑。这种手术可能导致残废、昏迷乃至死亡——也可能康复。

马修将会失去他的左半脑皮层的一半——脑皮层是一种紧密的皱襞结构，它处理人的各种思维过程和大部分日常活动。卡森无法预测半个左脑皮层切除后的马修会是个什么样子。

当马修的疾病发作日趋严重时，辛普森夫妇意识到下一步是非动手术不可了。手术给马修留下了一个沿耳垂部向上至头发处消失的疤痕，但是经历了疾病发作和外科手术的马修的个性并未发生什么变化。手术后留下的可见后遗症仅仅是一只腿有点瘸，右臂和右手活动不太自如以及他们两只眼睛无外围视觉。

与同龄的孩子比，马修在一些单词游戏中的反应仍显得慢些，但是在2个月的时间里他取得了9个月的语言进步。对他进行语言矫正的琼 · 哈登（Joan Harden）说，“看来他的神经细胞的树突正处在孕育和加速生长过程中”，——神经细胞树突是一种从神经元中伸出的线状组织，它是神经系统特有的细胞。”看起来这些神经元之间的联系正在得到改进。”

大脑中千亿左右的神经元之间的正常联系就意味若大脑能更好地发挥功能。这些联系来自遗传性生长模式和对大脑编码所产生的神经脉冲的刺激的反应。当这些电脉冲到达大脑时，它们会激发大脑释放信使化合物（messenger chemicals）。当信使化合物从一个神经元到达另一个神经元时，它们反过来又诱发出电脉冲。这一过程是大脑信息传输的基础，有时它也会刺激新神经树突的产生。

像马修这类的病人说明大脑有着出人意料的柔性。惯于使用右手者的左脑部分——确切地说也就是马修被切去的那部分大脑——专司人的音乐、诗歌以及数学才能I可是马修照常对钢琴课感兴趣，而数学则是他在学校学得最好的一门功课。由于某种原因，知识和才能已经从他大脑的一边迁移到了另一边。

胎儿期大脑的发育最易受到影响。怀孕早期，胎儿的神经元会以每分钟250，000个的速度生长，在孩子降生前可能有一半的神经元已经死亡，这是一种“修剪冗枝”的过程，由此可以消除有缺陷的神经联系。缺乏维生素、母亲吸烟、胎儿期母亲饮酒、接触化学物质以及气温过高等危险因素都可能妨碍神经的生长或引起对神经元的损害。

一些研究表明，那些怀孕期间患流感或营养不良者所生的孩子更易患精神分裂症。从家族史等方面获得的证据显示，所继承的遗传缺陷会同样促发精神分裂症，因遗传缺陷促发精神分裂症的机率为1/100。

“那是33岁的精神分裂症患者史蒂文 · 埃尔莫尔（Steven Elmore）的前部脑皮层。”设在马里兰州贝塞斯达市的国家精神健康研究所的神经病学兼精神病学家达恩 · 温伯格（Dan Weinberger）指着一个他刚调上计算机屏幕的人物肖像说，接着温伯格博士又把史蒂文的孪生兄弟戴维（David）的肖像调上了屏幕，戴维长得和史蒂文极其相像，但他不是精神分裂症患者。“正常情况下人的大脑之间的差距比指纹之间的差距要大”，温伯格说，“但这两个大脑的遗传基因是一致的，因而它们应该是一样的，但是它们不一样”。

史蒂文的大脑和它兄弟的大脑之间的差别很明显。史蒂文的大脑的脑皮层较少，而含流体的脑室则较大。“他所缺少的这部分脑皮层”，温伯格说，“也许是人脑的最发达的部分，它承担着组织系统思想体系这样复杂的任务。这也许有助于说明为什么妄想和幻觉是精神分裂症的典型特征。”

史蒂文大脑的海马趾结构也比正常人的小，这种结构能促进记忆储存。这样的畸形结构可能是某些精神分裂症患者有记忆障碍的原因。过去西方医学界常把精神分裂症归咎于教养的问题，或者把它说成是由于病人自我放纵。“现在我们知道其中至少有着身体方面的原因”，温伯格说。

以上发现已经导致能影响大脑化学反应的药物的产生。许多这类药物的一个攻击目标是多巴胺（dopamine），多巴胺是人体内自然产生的一种化学物质，它通过对神经元发出“必须注意”的指令来对身体外部和内部的刺激作出反应。神经元至少有8种不同的感受多巴胺的神经末梢；它们各自吸收一种不同的信息，限制多巴胺的活动可以减轻精神分裂症的症状。

该怎样看待大脑的总体尺寸？“更大并不一定更好，”哈佛大学的心理学家斯蒂芬 · 考斯林（Stephen Kosslyn）解释说。但是大脑某特定部分的体积可能是至关重要的。米开朗琪罗是怎么看的？莎士比亚是怎么体验的？莫扎特又是怎样去听的呢？一项研究显示，大脑左半球中的平面颞骨是大脑中与听觉处理过程相关的部分，音乐家的平面颞骨比非音乐家要大，而具有音高辨别力的音乐家的平面颞骨则更大。

然而《智力结构：复合智力理论》这一有影响著作的作者霍华德 · 加德纳（Howard Gardner）则反对过分信赖这种形态方面的发现。“智力是在特定条件下表现出的一种能力，而不是其它什么，”他说，“要问‘智力在大脑的哪个地方？’就如同在间‘声音在收音机的哪个地方？’这样的问题一样。”

不过脑图谱绘制者们不断取得的成功值得注意。有种基因会产生一种酶，即单胺氧化酶A，它会促进大脑细胞间的信息传输，许多病例分析报告显示，一些经遗传获得不能生产足够单胺氧化酶A基因的男子，由于某些不明的原因，在面对压力时会变得粗暴。

“我们现在知道大脑细胞间的信息传输是经化学反应和电化能量传输而完成的，“原国家健康研究所的药理学家，现任乔治城大学医学院主管研究项目的教授的肯达斯 · 勃特（Candace Pert）说。“脑中存在一个通过神经末梢和神经肽的相互作用来运行的通讯网络。神经肽是一些纤维状氨基酸，它们在全身游荡，并通过与它们找到的任何欢迎它们的那些神经末梢的接触来传递信息。这些神经肽（目前至少已发现60种）的作用非同寻常，因为它们能激发情感。”

实验证明，心脏、脾脏、胸腺、骨髄、淋巴结以及脊柱的背角等都能产生神经肽。肯达斯 · 勃特教授认为甚至胃也可能产生神经肽，这就给“肠胃感觉”这种说法找到了新的合理依据。

虽然大脑是人体唯一的几乎全由骨头覆盖的器官，但它实际上是在一个薄薄的流体缓冲垫层中处于漂浮状态*因此它有弹起来撞击脑壳的可能性。1986年10月13日，当普特塞 · 坎农（Patsy Cannon）驾车送她9岁的女儿上学时，另一辆车与她们相撞。她的头撞到了挡风玻璃上，然后又撞上旁边的车窗。几小时后醒来的坎农出现了严重的衰退式遗忘症状。她记忆事故后发生的事并无困难，但事故前发生的事她一概记不起来，因此她必须一切从头学起。“我通过磁带和朋友学说话，”她淡淡地说，一次一个朋友告诉我当时外面是“大雨滂沱”，（原英文字面意是“下猫又下狗”），我很惊慌，我跑向窗户想看看飞行的动物。

重新唤起爱的情感成了最难的事。“当我看到我9岁的女儿利厄（Leah）时，我无动于衷”，坎农说。“就像看到的是街上的一个陌生孩子一样。”具有讽刺意味的是，马修 · 辛普森被切去了半个大脑，仍能保持他原来的个性，而普特塞 · 坎农的大脑完整无缺，她却失去了整个自我。

利厄谈起那次事故后她跟母亲一起去购物的一段事。“她买了一些带图案的花衣服”，利厄说。“这可吓坏了我，因为我记得母亲以前只穿蓝黑色的便装。”以前普特塞 · 坎农怕吃香蕉，而现在她爱吃。头部受伤之后出现的这些变化既令人费解又属常见现象。

这次事故可能已从生化学上摧毁了坎农的记忆。但是更合理的解释应该是，该事故扰乱了有关部分与海马趾结构之间的联系，大脑的不同部位有不同的记忆分工——形象记忆在一个地方、情感记忆则在另一个地方。这些不同的记忆中心只有与海马趾结构相联系才能正常发挥功能。这就是说原来的普特塞 · 坎农仍在大脑里，但却无法自我表现。

大部分人都害怕失去记忆。我们知道某著名艺术家的名字，但一时却想不起来，只能说“噢，是一个去了塔西提岛的家伙，这时我们会想，我老了。

大脑是一个静谧而又充满奇迹的世界，我们日益进步的大脑医术也在默默地创造奇迹。今天的马修 · 辛普森已是5年级的学生了。去年他的成绩有不少是B，也有一些是A。他和其它孩子相处得很好，他自己也很快乐。

马修的右臂现在活动起来比以前自如些了。他的瘸腿也好了些。对大脑的扫描显示他的右臂和右腿的控制系统已经固定在控制他左臂和左腿的皮层区。

[National Geographic，1995年6月]