來源 | 環(huán)球科學(xué)（ID：huanqiukexue）

撰文 | 王昱

審校 | 黃雨佳

作為人體最重要、最復(fù)雜的器官，大腦的整體結(jié)構(gòu)早已經(jīng)在各種科普的輪番轟炸下廣為人知。我們的大腦左右分成了兩個(gè)半球，左腦主語言、邏輯、計(jì)算；右腦主空間感知、面孔識(shí)別和藝術(shù)創(chuàng)造力。并且左腦主要接收右眼的視覺信息，控制右側(cè)身體運(yùn)動(dòng)；右腦主要接收左眼的視覺信息，控制左側(cè)身體運(yùn)動(dòng)。

人類對(duì)左右腦功能分區(qū)的了解是一個(gè)逐步積累的過程。例如，1861年法國(guó)神經(jīng)外科醫(yī)生保羅·布洛卡（Paul Broca）發(fā)現(xiàn)了一名無法說話但能理解語言的患者。這名患者隨后右側(cè)身體開始癱瘓，患者去世后的尸檢顯示，他大腦左半球有損傷。19世紀(jì)中葉一批類似的發(fā)現(xiàn)是左右腦分工的最早直接證據(jù)，人們首次了明確語言功能主要位于大腦左半球。

20世紀(jì)初，醫(yī)生為治療嚴(yán)重癲癇或腦腫瘤，曾進(jìn)行單側(cè)大腦半球切除手術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)：切除左半球的患者往往出現(xiàn)嚴(yán)重語言障礙，而切除右半球的患者雖然語言能力基本正常，但會(huì)出現(xiàn)空間感知、面孔識(shí)別等問題。其實(shí)，哪怕到今天，大腦半球斷離術(shù)也是一種極端場(chǎng)景下的激進(jìn)醫(yī)療方案。

其實(shí)，在這些實(shí)驗(yàn)證據(jù)之外，關(guān)于左右大腦的分工，還有一個(gè)更加直觀、甚至有些令人細(xì)思恐極的例子：裂腦實(shí)驗(yàn)。

分裂大腦

從外側(cè)看，我們的大腦表面布滿溝壑，這是為了在有限的顱腔體積內(nèi)盡可能擴(kuò)大大腦皮層的表面積，容納更多神經(jīng)元。但如果從左右大腦半球中間的縫隙向內(nèi)深入，你會(huì)看到大腦半球終究還是連接在一起的，連接左右大腦半球的部位叫胼胝（pián zhī）體。如果胼胝體被破壞，左右大腦半球之間的神經(jīng)信號(hào)傳遞就會(huì)受阻。

紅色位置為胼胝體。圖片來源：LSDB

但切斷胼胝體并不會(huì)明顯影響大腦的功能——至少從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上看是這樣。

20世紀(jì)50年代，美國(guó)芝加哥大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家羅杰·斯佩里（Roger Sperry）在實(shí)驗(yàn)室中切斷了貓的胼胝體，也一并切斷了它的視神經(jīng)交叉。雖然左腦主要接收右眼的視覺信號(hào)，右腦主要接收左眼的視覺信號(hào)，但傳遞視覺信號(hào)的神經(jīng)束在兩個(gè)腦半球之間存在交叉，因此左腦也能收到一部分左眼的視覺信號(hào)，右側(cè)也是一樣。當(dāng)視神經(jīng)交叉和胼胝體被一并左右切斷后，眼睛的視覺信號(hào)傳不到對(duì)側(cè)半腦，貓的左、右腦就分別只能收到左、右眼的視覺信號(hào)了。

當(dāng)視神經(jīng)交叉和胼 胝體被一并左右切斷后，貓的左、右腦就分別只能收到左、右眼的視覺信號(hào)了。圖片來源： Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man.

Scientific American

在胼胝體被切斷后，實(shí)驗(yàn)貓起初看起來并沒有什么特別的異常，但它卻在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了不對(duì)勁的地方。斯佩里團(tuán)隊(duì)遮住貓的左眼，讓它只用右眼學(xué)習(xí)一個(gè)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)貓正常學(xué)會(huì)了。但當(dāng)他們反過來，遮住貓的右眼，讓它只用左眼完成任務(wù)時(shí)，實(shí)驗(yàn)貓竟仿佛完全沒有接觸過任務(wù)目標(biāo)，需要重新學(xué)習(xí)。這說明切斷胼胝體后，左右大腦半球的功能相對(duì)獨(dú)立。后續(xù)的猴實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。

不管怎樣，至少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)說明切除胼胝體不會(huì)對(duì)正常的心智功能造成影響。這也促使醫(yī)生考慮通過切除胼胝體來治療極端不可控且危及生命的癲癇。癲癇發(fā)作的本質(zhì)是大腦局部神經(jīng)元異常同步放電，這種異常放電會(huì)從一個(gè)腦半球擴(kuò)散到全腦——但如果切除胼胝體，切斷左右腦的連接，是不是就能將癲癇控制在一個(gè)腦半球中了？

在那個(gè)連大腦前額葉都敢切的年代，臨床上的行為總是顯得非常激進(jìn)。人類的胼胝體切除手術(shù)（或者說裂腦手術(shù)）在爭(zhēng)議中取得了成功，手術(shù)幾乎完全消除了癲癇發(fā)作，甚至單側(cè)發(fā)作也消除了。患者在術(shù)后恢復(fù)一段時(shí)間后，看上去也大體正常。當(dāng)然，臨床手術(shù)不同于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，醫(yī)生保留了患者的視神經(jīng)交叉，手術(shù)只切斷了胼胝體。所以裂腦人左腦仍主要享有右眼視覺，右腦仍主要享有左眼視覺。

這些裂腦人是斯佩里團(tuán)隊(duì)寶貴的機(jī)會(huì)。

一個(gè)身體，兩個(gè)意識(shí)

斯佩里團(tuán)隊(duì)招募了10名因癲癇而接受裂腦手術(shù)的患者，并對(duì)其中4名進(jìn)行了長(zhǎng)期、多測(cè)試的深入檢查。

他們發(fā)現(xiàn)，手術(shù)并未改變患者的氣質(zhì)、性格或一般智力。首例患者術(shù)后30天雖無法說話，但隨后也逐漸恢復(fù)，而且大部分患者術(shù)后蘇醒即能開玩笑、說繞口令。但裂腦手術(shù)終歸還是有影響的，患者變得偏好使用由左半球控制的右側(cè)身體，術(shù)后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)左側(cè)身體自發(fā)活動(dòng)極少，對(duì)刺激無反應(yīng)（如左半身蹭到物體無察覺，左手持物否認(rèn)其存在）。

為了驗(yàn)證裂腦人是否會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上那種左右腦相對(duì)獨(dú)立的情況，斯佩里的學(xué)生邁克爾·加扎尼加（Michael Gazzaniga）想到，可以給患者左右眼分別展示不同的畫面。在這種情況下，左腦享有右眼的視野，可以用右側(cè)身體做出回應(yīng)；右腦享有左眼的視野，可以用左側(cè)身體做出回應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)示意圖。圖片來源： Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man.

Scientific American

結(jié)果，當(dāng)研究人員向裂腦人右眼（左腦）展示桌子上的物品時(shí)，裂腦人能用右手指出物品所在的位置，也能口頭報(bào)告看到了什么。但是換到左眼（右腦）后，裂腦人雖然能用左手指出所在的位置，嘴上卻說什么也看不到。裂腦人的左手和語言沖突了，這也驗(yàn)證了一直以來語言功能集中在左腦的觀點(diǎn)。

斯佩里團(tuán)隊(duì)后續(xù)又進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。1967年他們給《科學(xué)美國(guó)人》（

Scientific American

The split brain in man

總之，這就像一個(gè)身體里有兩個(gè)意識(shí)。左腦意識(shí)會(huì)說話，會(huì)算數(shù)，能感知觸覺，但空間感知能力很差，甚至用右手畫不出一個(gè)3D立方體。右腦意識(shí)不會(huì)說話，只能聽懂簡(jiǎn)單的指令，但會(huì)通過微笑等方式響應(yīng)外界刺激，可以控制左手用積木拼圖，繪制3D立方體。

這些發(fā)現(xiàn)，以及后續(xù)更加深入的研究，讓斯佩里獲得了1981年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

左右腦有不同的擅長(zhǎng)方面。圖片來源：Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981

極端療法

但作為這一切的前提，裂腦手術(shù)本身仍在繼續(xù)發(fā)展。2021年，一篇發(fā)表于《世界神經(jīng)外科》（

World Neurosurgery

如今，學(xué)界對(duì)胼胝體切開術(shù)的態(tài)度從多年忽視轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾暎缺缓鲆暤膫惱頎?zhēng)議又重新顯現(xiàn)。在經(jīng)歷胼胝體切除手術(shù)成為裂腦人后，患者每個(gè)半球似乎會(huì)擁有各自獨(dú)立的感知、概念和行動(dòng)沖動(dòng)。雖然非常罕見，但確實(shí)有裂腦人左右大腦沖突的報(bào)道。

曾有裂腦人在穿衣服時(shí)，會(huì)用一只手提褲子（想穿衣服的大腦一側(cè)）而另一只手往下拉（不想穿衣服的一側(cè)）。還有報(bào)道稱，他曾用左手抓住妻子并猛烈搖晃，此時(shí)他的右手前來相助，抓住了那只具有攻擊性的左手。這種來自大腦內(nèi)部的沖突確實(shí)會(huì)讓人感到有些恐怖，“一個(gè)身體，兩個(gè)意識(shí)”的倫理爭(zhēng)議到今天仍沒有停止。

這些爭(zhēng)議恐怕一時(shí)半會(huì)也停不下來。畢竟意識(shí)本身的成因，至今也沒有足夠令所有人都滿意的答案。如果有人找到了問題的答案，應(yīng)該值得一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。

Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man. Scientific American, 217(2), 24–29. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0867-24

R. W. Sperry. THE GREAT CEREBRAL COMMISSURE. Scientific American, Vol. 210, No. 1 (January 1964), pp. 42-53 (12 pages). https://www.scientificamerican.com/article/the-great-cerebral-commissure/

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1981/press-release/

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1878875020319471?via%3Dihub

https://en.wikipedia.org/wiki/Split-brain_note-1

本文來自微信公眾號(hào)“環(huán)球科學(xué)”（ID：huanqiukexue）

如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系[email protected]