大脑可塑性意味着我们每天都会变成一个不一样的人

导读：大脑的“可塑性”是现代科学最重大的发现之一，但神经科学家大卫•伊格曼（David Eagleman）认为这个词具有误导性。

北京时间11月13日消息，据国外媒体报道，大脑的“可塑性”是现代科学最重大的发现之一，但神经科学家大卫•伊格曼（David Eagleman）认为这个词具有误导性。塑料借助模具成型后，就会维持特定的形状不变，而大脑的物理结构处于连续不断的变化之中。

不过伊格曼也没法对这个词避而不用，“所有文献都这么写，保守起见，我也只能这么写了。”伊格曼也不赞同将计算机比作大脑，并创造了“livewired”一词（live意为“活的”，wired意为“连线”），以强调大脑的“硬件”和“软件”是密不可分的。

伊格曼体内似乎蕴藏着惊人的能量。他既是斯坦福大学的教授，又是一名小说家，还是PBS（美国公共电视网）《大脑》节目的主持人，此外还是HBO美剧《西部世界》的科学顾问。如今他还是硅谷公司NeoSensory的CEO。该公司研发的小装置可以将数据输送给大脑，让人们可以通过皮肤“看”和“听”。

外网Nautilus近日对伊格曼展开了一场采访，探讨了神经元如何与彼此进行竞争、人类能否拥有全新的感官体验、以及他为何相信“你就是你的大脑”等问题。

你说我们对大脑的可塑性几乎一无所知。大脑每天都会经历“重新布线”吗？

在人的一生之中，大脑每时每刻都在重新接线。你的大脑中有860亿个神经元，神经元之间的连接更是多达1015次方。这些连接的强度会不断变化，并且会不断断开和重连。所以说，与一周前、或者一年前的你相比，此时的你已经是个不同的人了。你了解到我的名字叫大卫之后，你的大脑物理结构就会有所变化，这就是记忆的过程。

在一周时间里，大脑的连接方式是只会稍有变化、还是会产生显著区别？

两种都有。目前在疫情期间，每个人都会经历许多变化。我们的生活突然不再按部就班，必须重新思考某些事物，充分发挥创造力。大脑会自己建立起一套世界模型，借此预测接下来可能发生的事件。然而突然之间，我们的预测都变得不靠谱起来。在封城期间，唯一的安慰便是我们可以充分利用大脑的可塑性。只要你没生病，大脑就能从疫情中获益，因为我们每天都要用新鲜事物挑战自己，而这对于大脑来说恰恰是最重要的。

有一项已经开展了几十年的研究，受试者是一群终身生活在女修道院中的修女，均同意在死后将大脑捐献出去。研究人员在解剖时发现，有一部分修女患有阿尔茨海默症，但这些修女在世时，别人根本看不出她们得了病。这是因为，她们无时无刻不在“挑战”自己。修女们有职责和杂务在身，还要经常和他人打交道。而对大脑来说，最大的挑战就是其他人（当然，这种挑战是有益的）。因此在她们去世前，她们的认知系统始终非常活跃。尽管她们的大脑结构受到了疾病的蚕食，但大脑中一直在不断铺设新的路径。

你在书中写道，我们大脑中的各组神经元之间一直在争斗不休，想争夺对大脑特定部分的控制权？

下至单个神经元，各个层面上都存在竞争关系。就好比森林里看似宁静而美丽，但每棵树木和灌木都在为了阳光而竞争，所以有些灌木长得矮宽，有些则把所有能量都用在长高上，伸展枝叶，吸收尽可能多的阳光。神经元之间的关系也正是如此。当一个神经元向另一个神经元传递信号时，也是以神经元之间相互斗争作为大背景的。如果从这个角度看问题，很多事情就说得通了。一旦大脑的某个部位暂时闲置，就会迅速被其它部位占领。

能举个大脑中竞争的例子吗？

我们总把大脑后部负责视觉的部位称作视觉皮层。但如果你失明了，或者甚至只是蒙住眼睛、在扫描机器里待一段时间，我们就会观察到，负责触觉和听觉的脑区开始侵占视觉脑区。如果是天生失明，这部分脑区就会被整个挪作他用，如负责触觉、听觉、单词记忆等等。所以我们不应给各个脑区贴上“这部分是负责视觉的”之类的标签。

那大脑只是在收集信息，然后进行重新组织整理吗？

大脑的神奇之处在于，它并不在意数据的来源，因为大脑内部的所有信息都是由微弱的电化学尖峰表示的。大脑中的每一个神经元每秒都会激发10至上百次，大脑根本不知道某个数据究竟是来自光子、还是耳朵接收到的空气压缩波、还是口鼻感受到的分子混合物。但它就是能弄清楚如何建立反馈回路，将指令发送给对应的肌肉，从而使输入发生特定改变。

你提出了一项有趣的猜测，称我们做梦是为了保护视觉想象力。你是说如果我们不做梦的话，就有可能失去这项能力吗？

没错。如今我们可以用电力照明，但在人类进化史上，99%的时间里都是无法做到这一点的。你只能生活在黑暗中。黑暗对听觉和触觉没有影响，但对视觉来说就很不利了。考虑到脑区互相占领的速度，视觉皮层很快就会被其它脑区所占。数年前，我的学生唐•沃恩（Don Vaughn）和我研究出的一套模型显示，做梦似乎是一种在夜间保护视觉皮层不受侵占的方式。其中涉及到了一条非常特殊的回路。每隔90分钟，大脑中部的神经元就会变得活跃一下，展开一些活动。这些活动本身没什么特别的，但似乎是种保护性的激活机制，就好像“现在是晚上了，你正处于睡眠模式。我们得让这部分脑区保持活跃，不然就会被隔壁脑区攻占掉。”

这么看做梦可真不浪漫！别人都说梦是灵魂之窗，你却说做梦只是为了保持视觉皮层活跃。

我有时也会追求浪漫，但大多数时候只追寻真理。我们分析了25种灵长类动物的大脑可塑性以及夜间的快速眼动睡眠长度。结果发现，两者之间有很强的相关性，大脑可塑性越强，所需的快速眼动睡眠就越多。顺便一提，快速眼动睡眠在婴儿时期出现得最多，因为这一阶段的大脑可塑性非常强，最需要好好保护视觉皮层。

假如有某颗行星不会自转，不会有半天时间都处于黑暗之中，这颗行星上的生物就不会做梦了吗？

我们这样会做梦的物种在宇宙中也许十分罕见。假如你生活在一颗永远处于白昼、或永远处于黑暗之中的行星上，就不需要担心这个问题了。或者说，假如你所在的行星自转速度很快，昼夜每隔90分钟就会轮换一次，那也用不着做梦。

据说有些人由于出生缺陷、或者手术原因，缺少了半边大脑，但仍然能正常生活。这真的可能吗？

只要是在7岁左右之前摘除的，就没有大碍。我曾经和几名幼时做过大脑半球切除术的年轻人交谈过，从交流中根本觉察不出他们少了半边大脑。只不过与被切除的一侧大脑对应的另一侧身体往往略有些跛。但他们的认知能力并没有问题。这说明即使大脑缺失了一半结构，整个大脑系统也能设法正常发挥功能。

动物中也有一些大脑可塑性的例子。比如有一条狗生来就没有前腿，于是学会了只用后腿走路。

这只叫“信念”（Faith）的狗可以像人类一样用后腿走路。这是因为，她必须去找食物，也必须到母亲身边去，所以她不得不搞明白怎么用后腿行走。这说明狗的大脑并未受基因限定、只能控制狗的身体，而是怎么可行就怎么控制。纵观动物王国，身体类型、骨骼长度、肌肉组织、翼爪形状可谓千奇百怪。大自然不会为每一种生物单独设计一套大脑，只需从生物基因着手即可。只要对某个基因稍加改动，形成的身体结构就会大大不同。

人类大脑是如何重新“布线”、弥补缺失的感觉的？

这个问题让我不由得思考，人类能否创造出新的感觉？大脑能否从全新的数据流中获取有用信息？这种情况叫做“感觉替代”。我们在一些失聪者身上进行了这种尝试。我们制作了一件背心，上面布满振动马达，会产生类似手机那样的振动。背心接收到声音之后，便会将声音转换成特定的振动规律。马达按振动频率从低到高排列，与内耳的排布方式相同。这样一来，我们就相当于用躯干部分的皮肤代替了内耳。结果发现，失聪者仅凭皮肤感受到的振动规律，也能获取外界的声音信息。皮肤似乎没什么大作用，却有着出色的计算能力，可以传递大量数据。

皮肤为何如此擅长计算？

因为皮肤非常敏感，万一有苍蝇落在你身上、或是有什么东西在你身上爬来爬去，你都能感觉到。皮肤的“带宽”非常合适，可以向其中传输大量数据。如今大家都在研究如何借助可穿戴设备、向人眼或耳朵中传入更多信息。但眼睛和耳朵应当另有用途，皮肤倒是一条现成的信息传输渠道。

为失聪人群研制这类设备是一方面，但我们的感觉体验也有可能得到进一步强化。就算我们的感觉一切正常，也有改进、甚至改变的空间。

感觉拓展也是一个令我很感兴趣的领域。例如，我们能否把自己的视觉扩展到红外光或紫外光波段呢？曾经有一天晚上，我的工程师给我戴了一根红外线腕带。我正在黑暗中走过两栋房子，突然感到手腕处传来一阵振动。我不禁纳闷：这是怎么回事？哪里来的红外线。于是我跟着腕带的振动，一直走到了一台夜视监控摄像头跟前，四周围了一圈红外LED灯。在正常情况下，我们完全看不到红外光。但你可以从“引擎盖是热的”判断出一辆车刚刚停下。我们会从世界中接收到各式各样的温度信息。这一点很值得我们进行深入探索。

除了感官拓展之外，我们能否创造一种全新的感觉呢？如果你能像感觉到颠簸、转向、滚动和方向一样，能够通过皮肤直接接收股市、推特、或者你正在操控的无人机传来的数据，会是怎样一种感受？目前有许多实验正在考察这一点。这能否为大脑创造一种全新的体验呢？

我们未来能够绘制出某人大脑中的全部神经连接、并据此判断此人是个什么样的人呢？

也许能吧。不过无论是好是坏，我们这辈子都看不到了。但从理论上来说，你有过的每一种体验都会记录和存储在大脑之中。这不仅仅与神经元之间的连接强度有关，而是深入到细胞层面。信号通路的确切分布、生物化学的系统层级、一直到细胞核中的基因表达，这些全都代表着你在这个世界中的经历。从理论上来说，也许再过300年，你就能读取别人大脑中的信息了。

有人并不赞同将脑海中的一切事物都归结于脑科学。有些人称其为“神经狂热症”、甚至“神经垃圾”。你如何看待这种批评？

这种批评毫无依据。现在确实有很多“神经垃圾”，有些人做了点影像学研究，就开始宣称“瞧这块脑区亮起来了，我们已经找到了‘感激’或‘慷慨’的神经依据”。这根本不是真正的科学。但“你就是你的大脑”这一点是毋庸置疑的。无论是你所经之事、所成之人、还是所见之物，你生活中发生过的每一件事都存储在你的大脑中。

例如，有些人患上帕金森综合征之后，就变成了难以自控的赌徒。一些机智的医生意识到，这与他们服用的药物有关。这些药物会提高大脑中的多巴胺水平，从而解决患病引发的运动问题，但也将他们变成了好赌之人。假如对神经递质加以改动，就会改变你的行为方式和风险回避程度。所以并不是他们有意选择变成了赌徒，而是当大脑发生变化时，整个人也会随之而变。

按照这种逻辑，许多老生常谈的哲学问题就显得无关紧要了，比如自由意志、或者灵魂体验的起源、或者自我的本质等等。这些说到底都只是大脑中的神经元被激发而已。

我们不妨走一条中庸之路，既能弄明白这些问题，又不必说这只是一堆神经元而已。大脑中的每一个细胞都极其复杂。每个细胞都包含一套完整的人类基因组。在一套极其复杂的生物化学系统中，有成百上千万的蛋白质受其管理。你大脑中的每一个神经元都复杂得远超想象，而人脑中的神经元有860亿之多。所以如果说“你只是一堆神经元”，那就太大事化小了。事实上，你的体内可是有着一整个乾坤呢。

那我们能否把所有主观体验都归结于大脑功能呢？

当然可以。你可以通过吸毒获得完全不同的体验，也可能因脑损伤产生幻觉。我们知道这都是因为大脑所致。但还没有理论能很好地解释意识体验究竟是怎么回事，比如肉桂在你闻来是什么味道、或者夕阳在你眼中有多美等等。

意识似乎是由大脑产生，但也有可能另有来处。假设你生活在沙漠中的一个原始部落，有一天你在沙中发现了一台收音机，而你此前从未见过这种东西。你发现只要旋转按钮，就有声音从中传出。然后你把螺丝拆下，发现只要改变里面的线路，声音就会被搅乱。你也许能总结出，声音是由这些线路产生的。但你不会意识到，远处城市里有一座座信号塔，也不可能感觉到、甚至疑心过电磁辐射的存在，但恰恰这才是声音的真正来源。

这么说来，也许并非一切事物都是由大脑产生的，我们也许只是在“收听”从别处传来的意识。

我不是这个意思，我只是说在神经科学中存在这种可能性，我们必须予以考虑。

大脑还有很多未解之谜，其中你最想弄清哪一个问题呢？

说到底还是意识的问题。我们可以造出非常精密复杂的机器，但我并不认为电脑有内在的主观体验，但我们却拥有这种体验。也许这就是生而为人的关键所在。我们不仅没有理论能很好地解释这一点，甚至想象不出这套理论该是什么模样。（叶子）