神经生理学家已鉴定出一种被称作镜神经元的、能解读他人心理的新型人脑细胞,这可能是解开人类语言、同情、甚至社会形成之谜的钥匙——

小孩看到母亲捡起玩具就乐了,知道妈妈也要玩。丈夫看到妻子从桌上拿起汽车钥匙便愁了,知道她真要走了。

这些人怎么知道别人在想什么?他们怎么判断意图和感情?又如何知道别人的目标或信念?这听起来简单,但小孩也同样能很容易地判断妈妈就要走了,或者,丈夫判断妻子耍玩的,可他们都没这样判断。他们都判断得正确。

“解读”别人的心理,是我们视为当然之事。但哲学家们、心理学家们以及神经科学家们一直为我们预见别人行为和体验别人情感的能力所困惑。现在,解开这个谜的钥匙,已被意大利的一些神经生理学家发现。

意大利帕尔马大学的维多里奥 · 伽利斯(Vittorio Gallese)、贾科莫 · 里左拉底(Giacomo Rizzolatti)及其同事已鉴定出一种全新的神经元,当它们的所有者做某件事时,它们便兴奋,这是完全没被注意的现象。更有趣的是,当它们的所有者看到别人做同样的事时,同样的神经元也兴奋。对这种新型的神经细胞,研究组姑名之为“镜神经元”(Mirror neurons),因为它们似乎是在同情、反映或可能模拟别人的动作时兴奋。

许多神经科学家开始认为,包括人类在内的较高等灵长类动物,在了解别的个体的意向时,这些神经元起关键性作用。伽利斯说,“镜神经元可能是解释我们的社会能力的复杂工程中的一个重要部分,”加州大学的维拉扬尔 · 拉马彻德兰(Vilayanur Ramachandran)走得更远。他坚信,镜神经元将解答有关人类的进化、语言与文化等重要问题,把我们引入人类之所以为人类这个问题的核心。他说,“我预测,镜神经元在心理学上的作用,将像DNA在生物学上的作用一样。它们将提供统一的框架,帮助解释迄今仍属谜团的一系列心理能力问题。”

20世纪90年代早期,当伽利斯及其同事开始在一只猕猴身上记录其脑神经元的活动时,他们并没有打算要解决任何这样根本性的问题。他们从猴脑中称作F5的部分引出神经元发出的信号。F5是叫做前运动皮质(premotor eortex)的一个较大区域的一部分,其活动与意欲和动作有联系。几年前,他们就已发现,当猕猴用手或嘴做某些有目的的动作(捡起、抓住或咬着一些物件)时,这些神经元便兴奋了。

他们想更多地了解F5神经元,例如,对不同形状和大小的不同物体,它们是如何反应的。于是,他们将葡萄串、苹果片、纸夹子、立方形和球形的东西放在猕猴面前。不需多久,猕猴便注意到某些东西很奇特。当猕猴看到试验者的手捡起该东西并将它拿近时,一组F5神经元很快兴奋起来。但是,当猕猴看着同样的东西静放在盘子里时,什么事也不发生。而当猕猴捡起该东西时,同样的神经元又再度兴奋起来。显然,这些神经元的功能不仅仅是识别特定的东西。

动作或感觉时它们很兴奋

这就说明,F5神经元对之起反应的事物是十分挑剔的。例如,对试验者从盘子里摘葡萄起反应的F5神经元,却对试验者用手指从小槽里抠出同一颗葡萄不起反应。当试验者拿着几片苹果时,有些F5神经元兴奋了,但当他把它们放在盘子上时,这些神经元不兴奋,另一些神经元却兴奋了。

最重要的是,猕猴所做的使某个神经元兴奋的那个同样的动作,几乎都会使神经元兴奋,如果猕猴看到试验者做同样的事情的话。可见,大脑中运动系统的功能不限于控制动作,它还在以某种方式解读别的个体的动作。

1998年,伽利斯在一次“意识科学”(Science of consciousness)的会议上就镜神经元作了非正式演讲。亚利桑那大学的哲学家阿尔文 · 戈德曼(Alvin Goldman)怀着兴趣听完后,与伽利斯讨论了镜神经元在解读别人的心理上的潜能。

对心理的解读,或曰对心理的臆测,是所有健康的人都有的一种能力。我们特别善于表现别人的特殊的精神状态,诸如看到一些人哭泣,知道他们在忧伤;或者,当一些人对你挥动双臂并大声吼叫,你会意识到他们可能发怒了,甚至可能要加害于你。我们还直觉地知道别人更复杂的精神状态。当一位母亲失去其婴儿,周围的父母们也会喉咙哽咽。当听到一位同事做了不光彩的事,我们会同样感受到伤害和羞辱。

其他灵长类动物(诸如非洲人猿)能否解读其他同类的心理(用最简单的方式也罢)的问题,引起了广泛的讨论。即使在人类,虽然几乎一致地认为有某种程度的心理解读,但它是怎么发生的,则极少有一致的看法。有一种“臆测学说”认为:人们建立常识性假说,用以解释别人为什么做其所做。我们都用自身的经验建立一整套解释别人行为的定律,正如物理学家应用规则与定律来解释观察到的现象一样。

另一种很有影响的学说,主要为戈德曼这样的哲学家所支持,叫做模拟学说。它基于这样的理念:人们通过心理上模拟别人想什么、感到什么、做什么——一句话,设身处地——来了解别人的心灵经历。镜神经元的发现,极好地支持了这一学说。

随着对镜神经元可能与复杂的解读心理有关这样的猜测的增长,人脑是否也有镜神经元便成为热烈辩论的问题。解决这问题可不容易:植入人脑的电极不灵敏。

首先发现人类有类似F5系统的某种证据的是意大利费拉拉大学的鲁夏诺 · 法迪伽(Luciano Fadiga)。他在测量手上特定肌肉的兴奋性时发现,当自愿者观察抓握动作时,模拟该动作所需的肌肉似乎就进入工作状态,好像它们正在准备做同样的动作。“令人感到兴趣的是,兴奋起来的肌肉的型式,随着观察到的动作而变化。”法迪伽说。这虽然提示人脑可能也存在F5系统,但它在何处,仍无所知。

接着,里左拉底与南加州大学的斯科特 · 格拉夫顿(Scott Grafton)先后作了脑成像研究。两者都发现,观看试验者捡起并抚弄物品,大脑左颞后部有两个区域,即上颞沟与紧接其上的Broca区域很兴奋。洛杉矶医学院的马柯 · 亚科博奈(Marco Iacoboni)随后的研究证实:随便哪位自愿者看到某人连续敲击手指,并试图模拟他们看到的动作时,Broca区也都很兴奋。

镜神经元与语言的演化产生有关

Broca区被激活的发现,引起人们双重的兴趣。首先,猴类的F5被认为是人类Broca区的类似物。但更引发人们想象力的是,F5主要与手的动作有关,而Broca区则传统上被认为是产生语言的脑区。这就提出了“镜神经元系统或许与语言有关,而语言或许与解读心理有关”的问题。

里左拉底与阿比比(Arbib)认为,镜神经元可能已提供了由“做”到“交流”的桥梁。行动者与观察者之间所关系可能发展成为发送信息与接受信息的关系。在整个交流过程中,发送者与接受者对他们之间所交流的内容必须有共同的认识。能用镜神经元解释这个演进么?里左拉底与阿比比认为,答案是肯定的。

他们提出,猴脑中联系着识别动作与产生动作的区域,正好是人脑中联系着产生语言的区域,这可能并非巧合。他们认为,人类语言之所以有可能发展产生,是由Broca区的前身F5——被赋予了识别其他猴子的动作的反映机制,这是发展交流以至产生语言的先决条件。它使我们“准备好语言”,阿比比说。

在即将出版的《欧洲神经科学杂志》上,法迪伽著文认为:在大部分时间里,当你只是进行观察活动时,脊髓的强烈抑制会使你自己的运动神经元不能兴奋。但有时前运动皮质会允许轻微的兴奋——就像你看着某人费劲地打开一包油炸土豆或解开一个结时感到的抽搐那样。

阿比比说,这轻微的兴奋,用一种原始对话向动作者暗示,观察者能知道正发生着什么事。他说,“这种原始的对话形成语言的核心。或许,我们演化出的某种原始的交流形式先是以信号为基础的,然后才建立了语言。”设想打造石器的早期人类,当他把他的技艺进行示范表演时还需交流一些其他事情;或者,他要在暗处或远处与别人沟通。在这两种情况下,应用信号或姿势都不是很有效的。如果大脑能让曾使早期灵长类动物用手势或咂嘴的方式进行交流的神经器发展出语言,那就好得多!

令人激动的新闻是,镜神经元的分布可能不限于运动神经元区。例如,伽利斯就提出其他脑区也有镜神经元。最近,多伦多大学的生理学家威廉姆 · 哈钦森(William Hutchison)及其同事对正在接受脑外科的患者进行了研究。他们发现,当患者的手指被针刺时,以及当他看到试验者针刺自己的手指时,被认为感知痛觉的脑中的神经原元被激活了。

伽利斯把这看作令人神往的远及(far-reaching)神经机制的初步证据。这能解释我们怎么能“感”别人之所感吗?它能证实同情后面的感觉吗?

拉马彻德兰还认为,镜神经元有比通常认识到的更大的作用。这些兴奋的神经细胞不仅在姿势与语言之间提供了原来没有找到的连结环节,而且,它们在解释人类学习、创新和文化方面大大前进了。“它们在人科动物身上的出现与演进,是决定性的一步。”

镜神经元及其促进模拟学习的方式,有助于解释为何我们的大脑在150000年前即已充分长大,而工具的使用、艺术与数学的发展只是40000年前的事。拉马彻德兰断言,这些文化发明可能是意外地出现的,但由于我们有令人惊愕的、善于模仿和学习的大脑,它们就迅速传播开来。猴镜神经元系统的进一步完善,使这一切成为可能。

拉马彻德兰承认,镜神经元可能不是故事的全部,但他坚持它们是故事的大部分。看似与人类发展无关的语言、模拟学习和心理解读,全都显示是通过这些奇妙的神经细胞而发生联系的。“这些全是人类的特性。镜神经元可以提供解开所有人类特性之谜的钥匙。”

[New Scientist,2001年1月27日]