大脑的一天（企鹅·鹈鹕丛书008）

前言

我父亲热衷于将他周围的一切事物拆解开来，研究它们是 如何运作的，像是他的汽车、电视、喷气式发动机，或人的身 体和大脑。从我记事起，父亲就会心怀敬畏地思考电的本质、 人类的本性、信仰以及那随时可能到来的死亡。他的思考不带 任何固有的假设，而正是因为没有一种简单的解决方案，父亲才会沉醉于这种智力挑战的深刻性和丰富性。正如詹姆斯·瑟 伯(James Thurber)曾经说过:“知道一些问题要比知道所有的 答案更好。”我认为我肯定很早就沾染上了这种探究并与他人分享问题的单纯的快乐，我此后的学术选择无疑是受此影响而做 出的。科学被描述成一系列已知的事物，没有给进一步的思考留下空间：变形虫一分为二；说到蒸馏水就会让人想到按照模版绘制的实验仪器，包括靠笔直的试管连接起来的锥形瓶，却从未有人解释这二者的关系，练习本上只要求把图画得干净整洁，仅此而已；时间和空间的物理现象被浓缩在纸带机中——机器不断打出白色的纸条，纸条上每隔一定间距被打上小圆点。

尽管教育在数字时代里发生了变化，但我想，在科学教学中依 然有可能向学生展示比那些稀松平常的原理更遥远和不确定的 地平线。就我个人而言，一些重大的问题困扰着我们所有人(但 可能对于青少年来说更是如此)，如发动战争的原因、爱情的本 质、自由意志、命运，以及重要的，自身个体性的本质。在我 看来，这些问题似乎可以在古代世界的历史和文学中找到更好 的答案。因此，一沉醉于拉丁文、希腊语、古代历史和数学等 维多利亚式的“旧学”，我就怀着巨大的宽慰放弃了科学。

古希腊世界尤其给人提供了探索人类境况中重大问题的 机会，而这样做必然会引发人们对于哲学更普遍的兴趣。然 而，我在牛津大学读大一时，被教导对语言要强调所谓的修辞 分析。我依然能回忆起，在一个周六的早晨，我坐在博德利图 书馆中，一边费力地研读着一整章有关定冠词“the”的内容， 一边怀疑自己选错了专业。正因如此，我之后转而学习正处于 发展阶段的心理学专业，并且越来越喜爱偏生理的研究方向。 我头一次对一门科学感到着迷，它不只有着单一答案，而且可 以用基于经验的研究结论，来回答我还是一个中学女生的时 候曾提出过的问题。令所有人(包括我自己在内)感到惊讶的 是，我摇身一变成为了一名神经科学家，这多亏了我之后的导 师简·梅兰比(Jane Mellanby)博士以及药理学主任威廉·佩 顿(William Paton)教授的大力支持和鼓励。这便是我异常大 脑机制(尤其是与神经退行性疾病相关)研究生涯的开端。

但早年那种对心灵的痴迷从未消失过，与之相伴的还有对 于人类意识那一直悬而未决的困惑 :意识是什么?意识是如何 产生的?这两个问题或许可以归结为同一个问题。然而，如果 某人声称他能回答这一问题，那我应该期待他展示给我什么 呢?一只会表演的老鼠?一幅大脑扫描图?或者一个公式? 即便是猜想性和远见性的情形，也都无法抓住意识的本 质，或者说意识精髓的部分— 主观性。因此，除了完成日 常的实验工作外，我还经常与哲学家交流，具体来说是现在已 故的苏珊·赫尔利(Susan Hurley)。我和苏珊一起组织了一系 列在哲学家和神经科学家之间的广泛讨论，并且于 1987 年出 版 了 这 一 系 列 讨 论 的 成 果 ， 题 为 《 头 脑 波 纹 》( M i n d w a v e s )。 这些内容广泛的讨论常常持续到晚上，它对我的吸引力在于， 我得知了，某些两个学科共有的话题，如记忆，显然可以通过 一系列完全不同的议程、关注重点和视角来探讨。更重要的 是，作为一名神经科学家，我认为的问题是可能会忽视现 象学这个至关重要的主观性，是它让人们给神经科学对意识的 探索贴上了“职业局限”(CLM, Career Limiting Move)的标签。

正是对“心灵”和“意识”的主观性的不断反思，促成 我之后分别于 1995 年和 2000 年创作了《通往心灵中心之旅》

(Journey to the Centres of the Mind)和《大脑的隐秘生活》(The Private Life of the Brain) 两本书。人们可以在“失去理智”的同 时保持神志清醒，这使我着迷于以下两个想法:一、“心灵” 和“意识”两个词绝不是同义词 ;二、弄清这两个概念是如何 在神经科学的意义上相互关联的可能会使人们取得一些进展。 因此，《大脑的隐秘生活》一书主要是一种理论尝试(尽管基 于一系列的实证数据)，这一理论既包括探索大脑在生理上是 如何产生“心灵”和“意识”的，也包括我们如何才能通过将 不同的客观事件与其对应的主观性相连接，发展出一套系统来 研究这些时而存在关联、时而相互独立的现象。我后得出结 论，我们需要某种类似于罗塞塔石碑(Rosetta Stone，一种双 语参考系)的东西，来帮助我们如同用生理学术语一样，清晰 地用现象学术语来描述它们。

的研究对象既不是宏观层面的某个脑区，也不是微观 层面的突触集合，而是一种直到 20 世纪 90 年代才被人们发现 的、在中间水平上的“介观尺度”(meso-scale)大脑活动进程: 神经元集合。这种集合有点像将石头扔进水中所产生的涟漪， 一旦触发，大量(百万级)的神经元会同时在亚秒级时间水平 上产生一连串的活动。这种毫秒级的快速活动意味着我们无法 用经典的脑成像技术探查到神经元集合，这使得我们必须依赖 诸如血流等间接的测量手段，因此通常只能得到秒级分辨率的 数据。然而，随着人们开创性地将电压敏感显像剂引入脑成像 领域，我们可以直接观察到神经元的活动，这使得人们终可 以实时观测到这些脑细胞极其短暂的关联活动。

当我创作《大脑的隐秘生活》一书时，对神经元集合的研究尚处于萌芽阶段，我无法准确说出它们如何为发展出意识的 神经连接理论提供至关重要的基础。事实上，当我回顾这本书 的版本时，我感到有些困惑，虽然我在书中提到了这一术 语，但“集合”一词甚至都没有在索引中被强调。但我现在渴 望能从理论走向现实，并在我自己的实验室中开展对神经元集 合的监测。通常来讲，阻碍研究进行的困难是无法找到正确的 人，当然，还要找到资金。幸运的是，在这项研究中，这些困 难并没有我预想的那样严峻。我组内一位名叫艾德·曼(Ed Mann)的才华横溢的研究生，在 2001 年的夏天主动远赴日本 学习光学成像技术，并在市川(Ichikawa)博士的实验室中受到 了慷慨的招待，因此当他回到牛津大学后，我们便可以建立我 们自己的研究系统。同样重要的是对高度专业化的设备和之后 的实验提供资金支持。这部分资金初来自辉瑞公司，后续的 经费则分别由邓普顿基金、心智科学基金会以及欧洲麻醉学会 提供。曾经一度看似不可能的梦想如今变成了现实，在过去的 十五年中，我们对许多曾经仅仅是假设的想法进行了检验。正 因如此，本书才得以与世人相见。

尽管本书在一些适当的地方，会不可避免地涉及哲学、心 理学、神经科学和物理学的新近研究成果或相关内容，但它绝 不仅仅是对意识研究领域所做的一个详尽的综述。遗憾的是， 由于我们加入了更多真实的实验，相比《大脑的隐秘生活》， 本书不可避免地有些偏技术性。当然，为了尽可能地帮助一般读者顺畅地阅读本书，我将专业读者可能希望读到的这类内容 放在了注释中。

本书的主旨在于倡导一种对意识的跨学科研究方法，这 一方法的核心假设是，神经元集合可以提供一种描述框架，这 种描述框架应该能够让我们将现象学术语和生理学术语对应 起来。因此，关于不同主观心理状态有代表性的例子似乎 不是某些人认为的实验情境，而是那些我们每个人都非常熟悉 的事物 :典型的一天中的不同阶段。我们的计划是通过经历生 活中一个个“跌宕起伏”的事件— 醒来、吃饭、工作、玩耍、 遭遇困难以及做梦等— 来看一下我们何以可能在大脑中(更 确切地说是在神经元集合中)，将特定的主观状态与一种截然 相异的对客观事件的量化描述建立联系。

由于《大脑的一天》这本书的大部分内容都来自我们正在 编写或已经发表的，使用了光学成像技术的文章，因此我想在 此感谢那些在这个项目上工作了数年的小组成员，以及我们 所引用的出版物的联合作者。此外，我想特别感谢一位新近的 研究者斯科特·巴丹(Scott Badin)，他极大地提高了我们对 神经元集合研究的精确度，他的工作成果在本书中自始至终 发挥着重要的作用。另外，我也想特别感谢弗朗西斯科·法玛 尼(Francesco Fermani)博士，他是一位理论物理学家。我们 三人以酒会友，共同度过了许多个愉快的夜晚。法玛尼博士 试图在经验数据之上建立数学模型，我将在本书的后一章中对此进行描述。后，我想特别感谢伊恩·德文希尔(Ian Devonshire)博士，他开发出活体大脑光学成像，让我们不再 仅仅是从切片中观察大脑，而且他对本书的成书做出了不可估 量的贡献。他参与了本书的事实查证和编辑，以及确保参考文 献具有时效性和一定的代表性。

本书得以成书，还多亏了企鹅出版社编辑们的鼎力相助。 史蒂芬·麦格拉斯(Stefan McGrath)初委托我创作这本书， 劳拉·斯蒂克尼(Laura Stickney)则不辞辛劳地阅读了一版又 一版的草稿，终由萨拉·戴(Sarah Day)出色地完成了编辑 工作。后，我要一如既往地感谢我的经纪人卡罗琳·米歇 尔(Caroline Michel)，感谢她一贯的热情和友善。有些人来不 及具体说明，但同样功不可没，我也要感谢他们对本书所做的 贡献:约翰·施坦因(John Stein)教授、克莱夫·科恩(Clive Coen)教授以及查理·摩根(Charlie Morgan)先生，他们提供 了无尽的智力挑战和严厉的爱。我的母亲朵蕾丝(Dorice)现 在自己也是一名作者，她在我身上更是倾注了无条件的爱。 后，让我们回到我父亲这里，是他给了我和我弟弟真正的好奇 心和勇气来探索这些重大的问题。无论父亲在哪里，我相信他 一定知道我有多么感念他。

苏珊·格林菲尔德 牛津，2016 年 3 月 27

每个人都拥有自己独特的、无法与他人直接分享的主观意识世界。我们的物理大脑究竟是如何产生如此丰富多样的意识的？国际著名神经科学家苏珊·格林菲尔德通过追踪大脑一天的活动，讲述了科学界关于意识的*发现，向读者揭示了“意识”的科学奥秘。

从早上醒来，外出遛狗，到办公室工作，夜里做梦，作者探索了我们的日常经验是如何被转化为细胞、分子和化学信号的，并由此探究了大脑如何塑造我们的独特自我这一永恒的谜题。

苏珊·格林菲尔德（Susan Greenfield)

英国科学家，牛津大学林肯学院高级研究员，专注于神经科学在基础领域的应用研究，如科技发展对大脑的影响、大脑如何产生意识，以及神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病的创新治疗方案的开发。1998年，她成为英国皇家研究所首位女理事。著有《人脑之谜》等。

前言

章  在黑暗中

第二章  醒来

第三章  遛狗

第四章  早餐

第五章  在办公室

第六章  家里的问题

第七章  做梦

第八章  度过夜晚

第九章  明天

注释

每个人都拥有自己独特的、无法与他人直接分享的主观意识世界。我们的物理大脑究竟是如何产生如此丰富多样的意识的？国际著名神经科学家苏珊·格林菲尔德通过追踪大脑一天的活动，讲述了科学界关于意识的*发现，向读者揭示了“意识”的科学奥秘。

从早上醒来，外出遛狗，到办公室工作，夜里做梦，作者探索了我们的日常经验是如何被转化为细胞、分子和化学信号的，并由此探究了大脑如何塑造我们的独特自我这一永恒的谜题。

苏珊·格林菲尔德（Susan Greenfield)

英国科学家，牛津大学林肯学院高级研究员，专注于神经科学在基础领域的应用研究，如科技发展对大脑的影响、大脑如何产生意识，以及神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病的创新治疗方案的开发。1998年，她成为英国皇家研究所首位女理事。著有《人脑之谜》等。

为我们了解大脑内部世界提供了诱人的线索。——《星期日泰晤士报》年度科学类图书

极少数探究日常生活现象中意识思维和情感的脑神经科学家。——《金融时报》年度好书

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