大腦的祕密檔案

我們對於腦袋裡到底在想些什麼，有著無盡的好奇。

如同醫師要檢查病患的骨骼可以拍攝Ｘ光影像，現在腦部掃描技術讓人清楚地看到腦中的思想、記憶甚至是情緒！

我們可以「看見」當腦部接收到笑話時，某些區域變得明亮；而想起不愉快回憶時，又有某些部位變得陰暗。

隨著解開的祕密檔案越來越多，我們除了理解大腦對單一訊號的反應，也更進一步看見恐懼的情緒如何在腦中蔓延，還有學習語言、想像未來或是感同身受等等這些複雜的反應，是如何在大腦中運作。

本書帶領讀者走訪神經科學家的實驗室與各種詭異奇特的腦傷病人，看看科學家如何運用許多最新的掃描影像技術，研究人類的各種行為模式，並且追蹤不正常的腦部到底如何產生古怪的行為。

所謂的「閱讀困難」，可能是因為腦部將聲音轉換成視覺時發生短路；暴食、厭食或酗酒，可能是因為腦部的報酬系統出了問題因而不知節制；習慣性的說謊、暴力罪犯，很可能始於神經系統的病變。

這是一本簡單明瞭的神經科學入門書，搭配精彩易懂的圖片及解說，帶領讀者深入奧妙的大腦，一窺那每個瞬間都有不同變化的腦中祕密。

瑞塔．卡特（Rita Carter）

是作家、新聞記者和神經心理學與神經精神醫學的講師，長期為英國和美國知名報紙和雜誌撰寫醫學和科學報導。她曾因醫學報導的鞭辟入裡，兩度獲得醫學記者協會（Medical Journalist's Association）頒發的傑出獎。《大腦的祕密檔案》曾入圍英國科學書籍年度重要獎項隆普蘭克科學書籍獎（Rhone-Poulenc Prize for science books）的決選名單。

譯者介紹
洪蘭

加州大學河濱校區實驗心理學博士，曾任教於加州大學河濱分校、中正大學和陽明大學，目前為中央大學認知神經科學研究所所長。已翻譯近四十本生物科技及心理學方面的好書，包括《心智拼圖》、《天生愛學樣》、《大腦當家》、《真實的快樂》、《站在學生前面》、《學習要像加勒比海盜》、《養男育女調不同》和《教養的迷思》等，曾獲頒吳大猷科學普及著作獎翻譯類金籤獎，並著有《講理就好》等十四本書。近年來有感於教育是國家的根本，而閱讀是教育的根本，前後去過台灣大大小小近一千所中小學作推廣閱讀的演講。

自序

我寫本書的第一版時，因為當時──1990年代後期──沒有一本書像這本書一樣，而我認為應該有才對。在接下來的十年中，我們看到功能性大腦造影的出現，從猴子大腦正子斷層掃描（PET）的模糊影像到人類認知清晰的功能性核磁共振圖。第一次，我們在大腦中看到了我們主觀世界的機制。

我那個時候想（現在還是一樣），大部分人以為神祕不可理解的大腦內在世界，其實是科學史上最令人興奮的揭祕。在當時，對大腦的了解還是很零碎，《大腦的祕密檔案》則是想把這些碎片兜起來，放在心理學和演化學的架構之下，來找出它的意義。

我把這個跟早期地球的地圖來相比，十二年之後，這地圖已經詳細了很多，在這一版中，我把先前的空白填補了起來，並把經過更多探索後的輪廓描繪得更鮮明，同時重繪過去假設不對、現已被新的實驗改正過來的地方。過去因造影技術的關係，不清楚的圖片已被更清楚的所取代，包括這幾年發展出來的擴散張量磁振造影（diffusion tensor imaging, DTI）所看到的神經纖維束走向和連接。我也新增加了鏡像神經元和大腦的預設活動這些主要的新發現。

第一版是給像我這樣對人的心智怎樣運作有著不可滿足的好奇的人所寫的，我們想要知道最先進的研究結果，因為大腦是這個世界上最有趣、最令人著迷的東西，它也可以幫助許多不同領域的學生來了解他們自己的器官，我希望這一版能像上一版一樣，被學生當作課本和科普書。

美國前總統布希（George Bush）在1998年宣布1990~2000年為「腦的十年」（Decade of the Brain）。這十年間的進步當然非常驚人，但是現在回頭看，現代神經科學其實才剛起步而已。用神經元的脈衝來找出高層次認知功能如利他行為、同理心或道德，用大腦掃描來偵測說謊，或把某人大腦電流的輸出放入電腦中，然後從電腦螢幕上看這個人心智的運作情形，就像科幻小說所描繪的一樣，今天我們可以做到這些，而且已經可以感到它的實際和商業用途了。我們要怎麼樣來運用這些新知識還待未來顯示。腦的十年可能過去了，但是「心智的十年」（Decade of the Mind）才正要開始。

新版譯序
更多的了解，更好的決策

從老布希總統說「這是腦的十年」之後，匆匆已過了二十年。這二十年間腦科學的進步非常大，但是「只緣身在此山中」，我竟然沒感覺到，直到這次遠流要增訂《大腦的祕密檔案》，來問我能否抽出時間翻譯，我才驚覺到知識又累積到可以出增訂版的時候了。我雖然剛開完刀，學校又在學期中，體力和時間都不允許，但是還是把這個工作接下來了，因為讓別人補譯，那個感覺就像我的身體接了一隻別人的手一樣，很不自然。每個譯者翻譯的風格不同，我自己非常不能忍受坊間有些出版社為省時間和稿費，請好幾位譯者，一人譯一章，再合起來出版，那種讀起來前言不對後語的感覺會抵消獲知的快樂。

在翻譯的過程中，一方面很高興有這麼多新的科學知識被發現，可以幫助妥瑞氏症、過動症等孩子的父母了解自己孩子行為異常的原因，另一方面暗自決定一定要抽時間去運動，好活到人腦的解碼。1963年美國總統甘迺迪遇刺後，有個調查暗殺事件的華倫報告（Warren Report）出來，但因涉及當時還活著的人，所以五十年後才將報告公諸於世。我當時在北一女念高二，我們對英俊有為的美國總統被刺都有很大的好奇心，同學們互相約定要活到這份報告解密；現在華倫報告馬上要解密了，我反而希望能活到看到大腦的解碼。

大腦實在是一個非常有趣的東西，它主宰著我們的一舉一動，而且影響一生一世。比如說，有些孩子有自制力，有些沒有，這差別除了基因的關係之外，竟然是小時候父母有沒有好好的教孩子控制情緒。實驗發現從小被鼓勵自我控制的孩子，比亂發脾氣沒人管的孩子情緒成熟得多，因為不斷刺激大腦中抑制杏仁核這個情緒中心的細胞時，這些細胞會變得更敏感，更容易激發，也更能控制杏仁核的活化；而很少活化情緒控制迴路的人，長大後變得不會控制情緒，因為他們的神經迴路在發展的關鍵期沒有得到適當的營養和照顧。

單是這個發現就足以改變台灣教養孩子的方式，父母不能再把孩子交給傭人帶了，因為孩子不會聽傭人的話。小時候沒有教好情緒控制，長大後會任性、不遵守秩序。任性不是個性，自私也不是自信，父母當然了解一個任性、自私的孩子在現代講究團隊精神的社會是找不到工作的。書中像這種新知不勝枚舉，值得一讀再讀。

為人父母不可不知大腦的發展情形，教學的老師更要知道學生學習時大腦的機制，才能事半功倍。大腦是這個世界最後一塊蠻荒之地（frontier），希望閱讀這本書的人都能對自己的大腦有更多的了解，做出更好的決策，過一個更有意義的人生。

前言
探訪神奇的新興領域

人類大腦的神祕面紗終於慢慢地、一層層被揭開了。一直到最近，我們還無法直接檢驗這個帶給我們思考、記憶、感覺和知覺的地方，它們的本質只能靠觀察它們的效應來推論。現在，新的造影儀器和技術，使我們可以看見心智的內在世界，就像當年Ｘ光的發明讓我們可以看到包在肌肉裡的骨骼一樣。進入二十一世紀之際，腦功能造影技術打開了我們心智的疆野，就像當年第一艘駛向海洋的船開展了全球疆域一樣。

特定區域的腦部活動會創造出特定的經驗與行為反應，而畫出大腦地圖這個挑戰，目前吸引了全球最優秀的科學家日以繼夜的工作。本書的目的就是想把這些新訊息帶給大眾，包括原來不具背景知識，或對科學沒有興趣的人。

每一個人都應該為這些新發現感到興奮，因為它大大的增加了我們對腦與心智這個最古老、最基本的謎樣關係的了解，同時深入探討為什麼我們會做出某些異常的行為。舉例來說，精神疾病的生理原因現在已經比較清楚，如果看到有人被強迫念頭縈繞，使得大腦某些地區瘋狂地活動，或是看到憂鬱症患者黯然無光的腦後，沒有人還會認為這是心理墮落而非生理上的疾病。同樣的，如今可以觀察到憤怒、暴力和幻覺的大腦運作機制，甚至可以偵測到複雜心智行為的生理訊號，如仁慈、幽默、冷漠、無情、合群、利他、無私、母愛以及自我意識。

繪製大腦地圖的知識不但在學術上有其重要性，對於醫療和社會的實用性也很重要，這使我們可以重建自己的心智，使得以前在科幻小說中才可能發生的事，現在已經可以逐漸實現了。就像人體基因研究可以讓我們操弄基本的生理歷程，大腦的地圖也可以提供導航的工具，讓我們能夠精確地控制腦部的活動。

不過，基因工程需要發展很多新技術才可能達到目的，但是標示大腦地圖只要改進現行技術例如藥物、外科手術、電流和磁場的操弄或是心理的介入就可以達到，只是目前受到技術的限制，仍然停留在「揮棒落空」的階段。然而，當大腦地圖完成時，將可以很精準的鎖定心智活動，使我們的心情和由心所導致的行為有很大的可塑性，甚至我們可以改變知覺，選擇住在一個虛擬實境中，幾乎完全不受到外在環境的影響。

當然，在歷史上，人們一直想要達到這個夢想──用藥物、尋找刺激和禪坐的方式來改變我們的意識，而現在，透過大腦地圖有可能達到這個目的，而且沒有壞的副作用。這對於個人、社會和政治上的意義非常重大，這個新世紀我們所要面對的最大道德倫理挑戰，就是要決定該怎麼應用這個新工具。

真正研究大腦地圖的人非常厭惡這種討論。這些居於科學研究頂尖地位、經常得在混亂中搶奪研究資源的人，對自己研究的應用潛力通常是三緘其口。有一個原因是，神經科學是一個新興的科際整合領域，學者來自各個不同的學門，有物理學家、放射學家、神經科學家、分子生物學家、心理學家和精神科醫生，甚至有哲學家和數學家的參與。除了眼前這個共同找出大腦功能的任務之外，他們還沒有發展出整體的意識或共識。許多神經科學家也很害怕，萬一他們的研究成果被專以煽情、聳動為訴求的小報拿去大作文章，下場就會跟那些研究基因的學者一樣。人體基因組計畫不時成為頭條新聞，被攻擊詆毀的結果，現在基因學家的一舉一動都受到嚴密的監控。大腦研究實在不需要像這樣的「關愛眼神」。在 1997年的大腦地圖會議中，我是唯一與會的記者，當時有一位學者高舉《時代》雜誌的封面，上頭是有關神經心理學的報導，警告大家這就是隨便對外行人談話的後果。那份報導並不正確，太過誇張，而錯誤的訊息深入人心後，不是科學家出面澄清就可以改正過來的。

學者們三緘其口的後果是外界對這種研究產生誤解和恐懼。每次有相關訊息洩漏出去（如女性兩個大腦半球之間連接的胼胝體比男性厚，或是犯了謀殺罪的死刑犯大腦額葉有病變），都造成很多不正確的猜測和誤導。

這本書的一個目的就是引起人們重視大腦研究在社會上的應用，另一個目的則是找出那些長久以來對於腦 心智與意識之謎有貢獻的行為神經科學領域。當然，大腦地圖只是目前腦科學研究的一部分，其他研究例如單一神經細胞的功能、神經傳導物質的產生和流通、大腦各個部位的互動等，在本書中也都有所提及，但我的重點放在大腦地圖上。

比較樂觀的學者認為，假如能夠知道每一分鐘大腦零件在做些什麼、它跟其他部位的互動又是什麼時，我們可能就會知道人類的本性和經驗了。也有人認為，這種化約主義的研究方式，永遠不可能解釋為什麼我們會有這種感覺、為什麼會這樣做，更不要說能讓我們知道意識之祕。他們認為，大腦地圖所提供的心智訊息，就好像地球儀可以告訴我們天堂和地獄一樣，是完全不可能的。

本書所敘述的研究並不能釋疑何謂存在的本質，但是可以提供解決的線索。請記住，這些研究是心智探索的初步成果，我們現在對大腦的看法可能就跟 六世紀時的世界地圖一樣，不正確且不完整。大多數此處提到的實驗都比我寫的更複雜，有些以後很可能被推翻，這是因為很多研究太新了，還沒有足夠時間接受別的實驗室複驗。還有很多事情是科學家不知道的，這本是先進科學的正常現象；每一個人都在猜測事實會是如何。很多頂尖的科學家願意把他們的想法、理論在這裡與讀者分享，你也可以從他們分歧的意見中發現，要達到最後的共識，這個領域還有長遠的路要走。

那些繪製古早時期地圖的人，為了填補未知的地方，會用中古世紀的知識來吹牛。有一位製圖師在圖上很自信地寫道：「這裡是龍住的地方。」我試著把龍排除在大腦地圖之外，但是其他人一定會看到龍形及其他誤導的路標和可疑的地標。我想，這種事情在處女地域是無法避免的，所以只喜歡走清晰路徑的人，必須等到導遊出現以後才可能展開遊覽；但是，喜歡探險的人請讀下去，我會帶你進入一個神奇的新領域。

〈策劃緣起〉 迎接二十一世紀的生物科技挑戰

〈新版譯序〉 更多的了解，更好的決策

〈譯序〉 掌握大腦的祕密

〈新版序〉 迎向心智的十年

〈前言〉 探訪神奇的新興領域

第1 章 逐漸浮現的大腦面貌—20

第2 章 完美的分離—58

第3 章 在表面型態之下—88

第4 章 可以變化的陰晴圓缺—130

第5 章 每個人的獨特世界—176

第6 章 跨越演化的鴻溝—226

第7 章 記憶的心智狀態—262

第8 章 通往意識的高地—294

參考文獻—332