今天要幫大家介紹的，仍然是貓與諾貝爾獎的故事；但是今天的故事，比上次的故事更加撲朔離迷，因為這次的內容中，將會出現令人匪夷所思的「裂腦貓」以及「裂腦病人」。


還有今天故事的科學家主角史派瑞（Roger sperry）也是奇耙一位，初出茅廬踏入學術界的史派瑞，起手式就來了個大義滅親，把自己的老師給滅了。這滅師到底是怎個滅法呢？以下就來為大家細說分明！


《大腦好好玩》第十集聲音＋文字版：
https://www.mirrormedia.mg/story/20200212cul003/


上次我們提到過：1981年的諾貝爾生醫獎得主有三位，分別是 David Hubel、Torsten Wiesel、以及 Roger Sperry。既然上週已經介紹過休伯爾和威澤爾，今天的主角自然就是這第三位的 Roger Sperry。


這第三位主角史派瑞，各位可別以為他就比較小咖。事實上，若從當年的獎金分配來看，就可以知道史派瑞可不是省油的燈。當年的獎金，其實是休伯爾和威澤爾拿了二分之一，而另外二分之一，則是由 史派瑞獨拿。這位史派瑞究竟做了什麼事，可以獨拿一半的獎金呢？


史派瑞，生於1913年的美國康乃狄克州。在大學時代，史派瑞可以說是一位全能學生──大學的體育獎學金得主，而且擅長各種體育活動（包括籃球、棒球、美式足球和田徑等）。在學術方面，他的大學主修科目原本是英語，但在因緣際會下，最後走向了心理學與腦科學。


他的研究之路，是從他大學時代的一門普通心理學開始的。當年他的普通心理學老師，是一位語言心理學家史泰森（Raymond Stetson），為美國心理學之父威廉詹姆士（William James）的學生。


當年由於史泰森不良於行，史派瑞便時常主動幫忙載著他的老師史泰森到處活動；也因此，史派瑞不時就有機會可以和老師以及其他教授們們一起午餐並參與心理學討論。這樣的耳濡目染之下，他對心理學產生了濃厚的興趣。

大學畢業後，他取得了心理學碩士學位，並在芝加哥大學生物學家懷斯（Paul Weiss）的指導下取得了動物學博士學位，開始對大腦展開研究。


--
大義滅親
--


史派瑞的第一項重要學術成就，就是大義滅親。滅了什麼親呢？就是滅了自己博士班老師懷斯的理論。


懷斯當年提出的理論認為：從感官進入大腦的神經連結，以及從大腦傳到肌肉的神經連結，一開始都是隨機且雜亂無章的；只有在歷經學習之後，井然有序的神經連結才會成形。


換句話說，懷斯認為：從感官進入大腦的神經連結，以及從大腦傳到肌肉的神經連結，其中充滿了可塑性以及可互換的特質。


這樣的理論即使在今天，乍聽之下都似乎沒什麼問題，對吧？但是，史派瑞當年透過一系列的實驗結果，發現這個理論其實並不完全正確。


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老鼠左右腳神經對調實驗
--


比方說，史派瑞曾經做過一個實驗；他以手術的方式，把老鼠左腳的感覺神經和右腳的感覺神經對調。對調完之後，他電擊老鼠的右腳，結果發現，老鼠被電右腳的時候，左腳會抬起來；重點是，不管電了幾次、電了多久，老鼠始終都是這個反應。也就是說，老鼠無法重新學會新的配對。


這個結果顯示，懷斯原本的學習理論似乎不完全正確。史派瑞的實驗結果告訴我們，當神經連結的「大方向」已經定型之後，似乎就不能再改變。雖然細部的微調仍有可能發生，但是左腦控制右側肢體、右腦控制左側肢體的這種「大方向」連結，似乎是寫死而無法改變的。


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青蛙視神經重新生長實驗
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史派瑞用來大義滅親的另一項知名實驗，就是青蛙的視神經重新生長實驗。這項實驗和剛剛的老鼠實驗很類似，都顯示出神經連結的「大方向」似乎是固定寫死的。


在這個青蛙實驗中，史派瑞把青蛙的視神經切斷，然後把青蛙的眼球在眼窩中順時針旋轉 180 度，接下來觀察青蛙的視神經再重新生長、連回腦中時，會長成什麼樣子？會連到什麼部位去？


結果發現，青蛙的視神經重新連回腦中時，竟然連到了一模一樣的腦區位置。即使青蛙的眼睛已經旋轉了 18 0度，視神經還是長回到之前的腦區位置。這個結果代表什麼意思呢？


大家可以想像一下，假設眼球裡面視網膜有兩個區域，一個叫做甲區，另一個叫做乙區；甲區位於眼球的上方，乙區位於眼球的下方。這兩個區域分別連到腦中的不同位置，甲區連到了 A 腦區，乙區則連到了 B 腦區。


史派瑞切斷視神經後，把眼球旋轉 180 度，所以現在甲區從眼睛的上方變成了下方，乙區則成下方變成了上方。現在問題來了，當視神經重新生長時，被移動過位置的甲區，應該要連到原本的A腦區，還是B腦區？


如果視神經的重新連結會受到經驗和環境的影響，那現在跑到下方的甲區，應該要連到 B 腦區才對；但如果視神經的重新連結是由天生的生物條件所決定，那甲區可能就還是會連回A腦區。結果發現，由眼睛上方被轉到下方的甲區，還是連回了 A 腦區。


史派瑞因此推論，神經連結可能是由某種化學物質的指引；因此不管怎麼長，都會連回原本應該要去的地方。這種方式的神經重新連結，也導致了青蛙完全無法適應新回復的視覺。因為如果你把蒼蠅擺在青蛙的上方，牠就會看到蒼蠅出現在下方，而把舌頭往下方射出。


由此可知，神經連結的「大方向」似乎是依據生物化學物質的指引在生長，而學習與經驗只能對神經連結進行微調，並無法改變神經連結的「大方向」。


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裂腦貓
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在大義滅親之後，史派瑞於 1952 年開始研究另一個跟大腦有關的問題。他想要知道，為什麼用一隻眼睛學過東西之後，當我們用另一隻眼睛再看到同樣的東西時，我們不用再學一次就已經會了？


比方說，我們如果閉上右眼，然後只用左眼學習某幾個單字。學會之後，我們可以閉上左眼，然後用右眼看剛剛學過的字，結果我們依然可以輕鬆記得剛剛學會的字。


為什麼會如此呢？史派瑞想出了一種可能性：每隻眼睛中的資訊都同時被傳到了左右半腦，既然整個腦都儲存了相關資訊；所以學習過後換一隻眼睛來看，也不會有影響。若真是如此，如果我們想辦法把資訊只侷限在一個半腦之中，這種跨眼睛轉換資訊的現象是不是就會消失呢？


為了測試這個可能性，史派瑞決定把兩個半腦間的資訊流通管道通通切斷。兩個半腦間的流通資訊管道有哪些呢？最主要的管道有兩個，一個就是視神經交叉，另一個就是胼胝體。


首先我們先來看一下「視神經交叉」。所謂的視神經交叉，就是來自左右眼的視神經，有一部分會跨過中線然後送到對側的半腦。如果我們把視神經交叉切斷，那麼左眼的訊息就只會進入左腦，右眼的訊息就只會進入右腦。


另外一個阻止訊息在兩個半腦中流通的辦法，就是切斷「胼胝體」。胼胝體就是連結兩個半腦之間的神經纖維（胼跟胝的意思，都是手腳上的厚繭的意思），腦中的胼胝體，英文叫做 corpus callosum ，拉丁文的意思就是很硬的身體、或很硬的物體，所以翻譯成胼胝體，算是意思十分到位，而且還頗有文學素養。


總而言之，胼胝體，就是連結兩個半腦之間的神經纖維；由於這些神經纖維很多，而神經纖維又很硬，因此稱為胼胝體。


史派瑞在一項實驗中發現，如果只切斷視神經交叉，或是只切斷胼胝體，貓用單眼學過的東西，還是可以用另一隻眼睛展現出來。


但是，如果把貓的視神經交叉和胼胝體都同時切斷，這種跨眼睛學習轉換的現象就會消失。也就是說，如果貓的視神經交叉和胼胝體都同時切斷，那麼當貓用左眼學過東西後，再改用右眼看東西時，學過的東西就彷彿完全沒學過一樣。由此可知，胼胝體應該就是資訊在兩個半腦中傳遞的關鍵。


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裂腦病人
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史派瑞在發表了上述這些實驗結果後便小有名氣，後來被加州理工學院挖角，最後在 1954 年把實驗室搬到了加州理工。史派瑞搬到加州理工之後，自然受到了來自各領域天才神人的刺激。


比方說物理學家費曼當時就在加州理工。由於費曼老是喜歡到處串門子，高談闊論、發表己見、指點大家該如何做實驗。不服輸的史派瑞，自然想要做出驚人的實驗來和大家一別高低。當時在一位學生葛詹尼加（Michael Gazzaniga）的協助下，他們決定把裂腦貓的實驗，搬到人類身上，也就是打算進行裂腦病人的實驗。


正巧的是，當年醫學界對於癲癇病人的治療正處於實驗階段，而切斷胼胝體在當時算是一種不錯的治療癲癇方式；因為一旦切斷胼胝體，癲癇就只會侷限在一側的半腦，而不會擴散到整個大腦。而這種被切斷胼胝體的病人，就成了史派瑞和葛詹尼加的最佳受試者。


史派瑞和葛詹尼加在測試過這些裂腦病人後，發現了許多有趣的現象。


第一，病人的左腦似乎一切正常。比方說，如果把視覺資訊呈現給病人的左腦，病人可以輕鬆地看見並說出自己看到什麼。比方說，如果給左腦看「工具」（tool）這個字，病人會說自己看到了「工具」這個字。所以，左腦看起來一切正常。


第二，病人的右腦似乎怪怪的。比方說，如果把「工具」這個字呈現給右腦，病人則會說自己什麼都沒看到。但是更奇怪的地方就在於，雖然右腦看不到工具這個字，但是如果要病人以右腦控制的左手來畫出他看到的東西，左手竟然可以畫出工具的樣子來。


此外，如果要病人從一堆物品中選出自己看到的東西，雖然他會堅稱自己沒有看到東西，但是最後卻仍然可以抓出工具來。


為什麼右腦看到東西時，病人會說自己沒看到東西；但是右腦控制的左手，卻又可以透過非語言的方式回答出自己看到什麼呢？


在經過各式各樣的測試之後，史派瑞和葛詹尼加終於提出了他們的理論：由於負責說話的語言中樞主要偏重在左腦，因此當左腦看到資訊時，左腦可以輕鬆地回答自己看到什麼。


相較之下，由於右腦並不是負責說話的語言輸出位置，因此當右腦看到資訊後，並不能夠用語言的型式說出來；但是因為右腦仍然能夠以其他的方式表達（例如：畫畫或抓取），因此當被要求表達自己看到什麼東西時，仍可以用這些非語言的方式表達出來。


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喜歡編故事的左腦
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第三個有趣的發現，就是史派瑞和葛詹尼加的實驗顯示，語言表達所偏重的左腦，似乎就像是一個喜歡說故事的詮釋者一樣，很喜歡把眼前的資訊編湊成一個故事來自圓其說。


比方說，在一項經典的實驗中，他們就發現，如果讓左腦看一張雞爪的影像，然後右腦看下雪的影像，接著叫病人在眼前的一堆照片中找出自己剛剛看到的影像，結果因為病人的左腦看到了雞爪，所以左腦操控的右手自然就就去抓了一隻雞的照片。然後右腦因為看到下雪，所以右腦控制的左手自然就去抓了鏟雪用的鏟子照片。


這時候，實驗人員就問病人，自己看到了什麼，還有為什麼選這兩張照片。此時，由於病人只有左腦可以說話，他就說自己只看到了雞爪，所以當然選了雞的照片。至於為什麼自己選了鏟子的照片，病人則開始胡亂編湊理由說，那是因為雞會有雞屎，所以才選了鏟子要來鏟雞屎。


由於這樣的現象，史派瑞和葛詹尼加便提出了「左腦詮釋者」理論，認為左腦是語言輸出所偏重的半腦，而且有喜歡編故事來合理化眼前資訊的傾象。


除了以上三項重要發現之外，史派瑞和葛詹尼家還找到了一些有趣的現象。比方說，裂腦病人可以在兩個半腦看到兩個不同事物時，同時以左手和右手畫出不同的事物，例如左手畫圓、右手畫方。還有裂腦病人的左右手有時會意見不合，例如右手在扣扣子時，左手前來干擾等等。


聽到這樣的現象，大家是不是想到射雕英雄傳裡面周伯通左右互搏的故事？害我近視的金庸當年是不是有看過這些相關的科學報導，才會寫出了這樣的劇情呢？


以上就是最後一集的內容，《大腦好好玩》第一季劇終。感謝大家捧場！

今天要幫大家介紹的，仍然是貓與諾貝爾獎的故事；但是今天的故事，比上次的故事更加撲朔離迷，因為這次的內容中，將會出現令人匪夷所思的「裂腦貓」以及「裂腦病人」。


還有今天故事的科學家主角史派瑞（Roger sperry）也是奇耙一位，初出茅廬踏入學術界的史派瑞，起手式就來了個大義滅親，把自己的老師給滅了。這滅師到底是怎個滅法呢？以下就來為大家細說分明！


《大腦好好玩》第十集聲音＋文字版：
https://www.mirrormedia.mg/story/20200212cul003/


上次我們提到過：1981年的諾貝爾生醫獎得主有三位，分別是 David Hubel、Torsten Wiesel、以及 Roger Sperry。既然上週已經介紹過休伯爾和威澤爾，今天的主角自然就是這第三位的 Roger Sperry。


這第三位主角史派瑞，各位可別以為他就比較小咖。事實上，若從當年的獎金分配來看，就可以知道史派瑞可不是省油的燈。當年的獎金，其實是休伯爾和威澤爾拿了二分之一，而另外二分之一，則是由 史派瑞獨拿。這位史派瑞究竟做了什麼事，可以獨拿一半的獎金呢？


史派瑞，生於1913年的美國康乃狄克州。在大學時代，史派瑞可以說是一位全能學生──大學的體育獎學金得主，而且擅長各種體育活動（包括籃球、棒球、美式足球和田徑等）。在學術方面，他的大學主修科目原本是英語，但在因緣際會下，最後走向了心理學與腦科學。


他的研究之路，是從他大學時代的一門普通心理學開始的。當年他的普通心理學老師，是一位語言心理學家史泰森（Raymond Stetson），為美國心理學之父威廉詹姆士（William James）的學生。


當年由於史泰森不良於行，史派瑞便時常主動幫忙載著他的老師史泰森到處活動；也因此，史派瑞不時就有機會可以和老師以及其他教授們們一起午餐並參與心理學討論。這樣的耳濡目染之下，他對心理學產生了濃厚的興趣。

大學畢業後，他取得了心理學碩士學位，並在芝加哥大學生物學家懷斯（Paul Weiss）的指導下取得了動物學博士學位，開始對大腦展開研究。


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大義滅親
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史派瑞的第一項重要學術成就，就是大義滅親。滅了什麼親呢？就是滅了自己博士班老師懷斯的理論。


懷斯當年提出的理論認為：從感官進入大腦的神經連結，以及從大腦傳到肌肉的神經連結，一開始都是隨機且雜亂無章的；只有在歷經學習之後，井然有序的神經連結才會成形。


換句話說，懷斯認為：從感官進入大腦的神經連結，以及從大腦傳到肌肉的神經連結，其中充滿了可塑性以及可互換的特質。


這樣的理論即使在今天，乍聽之下都似乎沒什麼問題，對吧？但是，史派瑞當年透過一系列的實驗結果，發現這個理論其實並不完全正確。


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老鼠左右腳神經對調實驗
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比方說，史派瑞曾經做過一個實驗；他以手術的方式，把老鼠左腳的感覺神經和右腳的感覺神經對調。對調完之後，他電擊老鼠的右腳，結果發現，老鼠被電右腳的時候，左腳會抬起來；重點是，不管電了幾次、電了多久，老鼠始終都是這個反應。也就是說，老鼠無法重新學會新的配對。


這個結果顯示，懷斯原本的學習理論似乎不完全正確。史派瑞的實驗結果告訴我們，當神經連結的「大方向」已經定型之後，似乎就不能再改變。雖然細部的微調仍有可能發生，但是左腦控制右側肢體、右腦控制左側肢體的這種「大方向」連結，似乎是寫死而無法改變的。


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青蛙視神經重新生長實驗
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史派瑞用來大義滅親的另一項知名實驗，就是青蛙的視神經重新生長實驗。這項實驗和剛剛的老鼠實驗很類似，都顯示出神經連結的「大方向」似乎是固定寫死的。


在這個青蛙實驗中，史派瑞把青蛙的視神經切斷，然後把青蛙的眼球在眼窩中順時針旋轉 180 度，接下來觀察青蛙的視神經再重新生長、連回腦中時，會長成什麼樣子？會連到什麼部位去？


結果發現，青蛙的視神經重新連回腦中時，竟然連到了一模一樣的腦區位置。即使青蛙的眼睛已經旋轉了 18 0度，視神經還是長回到之前的腦區位置。這個結果代表什麼意思呢？


大家可以想像一下，假設眼球裡面視網膜有兩個區域，一個叫做甲區，另一個叫做乙區；甲區位於眼球的上方，乙區位於眼球的下方。這兩個區域分別連到腦中的不同位置，甲區連到了 A 腦區，乙區則連到了 B 腦區。


史派瑞切斷視神經後，把眼球旋轉 180 度，所以現在甲區從眼睛的上方變成了下方，乙區則成下方變成了上方。現在問題來了，當視神經重新生長時，被移動過位置的甲區，應該要連到原本的A腦區，還是B腦區？


如果視神經的重新連結會受到經驗和環境的影響，那現在跑到下方的甲區，應該要連到 B 腦區才對；但如果視神經的重新連結是由天生的生物條件所決定，那甲區可能就還是會連回A腦區。結果發現，由眼睛上方被轉到下方的甲區，還是連回了 A 腦區。


史派瑞因此推論，神經連結可能是由某種化學物質的指引；因此不管怎麼長，都會連回原本應該要去的地方。這種方式的神經重新連結，也導致了青蛙完全無法適應新回復的視覺。因為如果你把蒼蠅擺在青蛙的上方，牠就會看到蒼蠅出現在下方，而把舌頭往下方射出。


由此可知，神經連結的「大方向」似乎是依據生物化學物質的指引在生長，而學習與經驗只能對神經連結進行微調，並無法改變神經連結的「大方向」。


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裂腦貓
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在大義滅親之後，史派瑞於 1952 年開始研究另一個跟大腦有關的問題。他想要知道，為什麼用一隻眼睛學過東西之後，當我們用另一隻眼睛再看到同樣的東西時，我們不用再學一次就已經會了？


比方說，我們如果閉上右眼，然後只用左眼學習某幾個單字。學會之後，我們可以閉上左眼，然後用右眼看剛剛學過的字，結果我們依然可以輕鬆記得剛剛學會的字。


為什麼會如此呢？史派瑞想出了一種可能性：每隻眼睛中的資訊都同時被傳到了左右半腦，既然整個腦都儲存了相關資訊；所以學習過後換一隻眼睛來看，也不會有影響。若真是如此，如果我們想辦法把資訊只侷限在一個半腦之中，這種跨眼睛轉換資訊的現象是不是就會消失呢？


為了測試這個可能性，史派瑞決定把兩個半腦間的資訊流通管道通通切斷。兩個半腦間的流通資訊管道有哪些呢？最主要的管道有兩個，一個就是視神經交叉，另一個就是胼胝體。


首先我們先來看一下「視神經交叉」。所謂的視神經交叉，就是來自左右眼的視神經，有一部分會跨過中線然後送到對側的半腦。如果我們把視神經交叉切斷，那麼左眼的訊息就只會進入左腦，右眼的訊息就只會進入右腦。


另外一個阻止訊息在兩個半腦中流通的辦法，就是切斷「胼胝體」。胼胝體就是連結兩個半腦之間的神經纖維（胼跟胝的意思，都是手腳上的厚繭的意思），腦中的胼胝體，英文叫做 corpus callosum ，拉丁文的意思就是很硬的身體、或很硬的物體，所以翻譯成胼胝體，算是意思十分到位，而且還頗有文學素養。


總而言之，胼胝體，就是連結兩個半腦之間的神經纖維；由於這些神經纖維很多，而神經纖維又很硬，因此稱為胼胝體。


史派瑞在一項實驗中發現，如果只切斷視神經交叉，或是只切斷胼胝體，貓用單眼學過的東西，還是可以用另一隻眼睛展現出來。


但是，如果把貓的視神經交叉和胼胝體都同時切斷，這種跨眼睛學習轉換的現象就會消失。也就是說，如果貓的視神經交叉和胼胝體都同時切斷，那麼當貓用左眼學過東西後，再改用右眼看東西時，學過的東西就彷彿完全沒學過一樣。由此可知，胼胝體應該就是資訊在兩個半腦中傳遞的關鍵。


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裂腦病人
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史派瑞在發表了上述這些實驗結果後便小有名氣，後來被加州理工學院挖角，最後在 1954 年把實驗室搬到了加州理工。史派瑞搬到加州理工之後，自然受到了來自各領域天才神人的刺激。


比方說物理學家費曼當時就在加州理工。由於費曼老是喜歡到處串門子，高談闊論、發表己見、指點大家該如何做實驗。不服輸的史派瑞，自然想要做出驚人的實驗來和大家一別高低。當時在一位學生葛詹尼加（Michael Gazzaniga）的協助下，他們決定把裂腦貓的實驗，搬到人類身上，也就是打算進行裂腦病人的實驗。


正巧的是，當年醫學界對於癲癇病人的治療正處於實驗階段，而切斷胼胝體在當時算是一種不錯的治療癲癇方式；因為一旦切斷胼胝體，癲癇就只會侷限在一側的半腦，而不會擴散到整個大腦。而這種被切斷胼胝體的病人，就成了史派瑞和葛詹尼加的最佳受試者。


史派瑞和葛詹尼加在測試過這些裂腦病人後，發現了許多有趣的現象。


第一，病人的左腦似乎一切正常。比方說，如果把視覺資訊呈現給病人的左腦，病人可以輕鬆地看見並說出自己看到什麼。比方說，如果給左腦看「工具」（tool）這個字，病人會說自己看到了「工具」這個字。所以，左腦看起來一切正常。


第二，病人的右腦似乎怪怪的。比方說，如果把「工具」這個字呈現給右腦，病人則會說自己什麼都沒看到。但是更奇怪的地方就在於，雖然右腦看不到工具這個字，但是如果要病人以右腦控制的左手來畫出他看到的東西，左手竟然可以畫出工具的樣子來。


此外，如果要病人從一堆物品中選出自己看到的東西，雖然他會堅稱自己沒有看到東西，但是最後卻仍然可以抓出工具來。


為什麼右腦看到東西時，病人會說自己沒看到東西；但是右腦控制的左手，卻又可以透過非語言的方式回答出自己看到什麼呢？


在經過各式各樣的測試之後，史派瑞和葛詹尼加終於提出了他們的理論：由於負責說話的語言中樞主要偏重在左腦，因此當左腦看到資訊時，左腦可以輕鬆地回答自己看到什麼。


相較之下，由於右腦並不是負責說話的語言輸出位置，因此當右腦看到資訊後，並不能夠用語言的型式說出來；但是因為右腦仍然能夠以其他的方式表達（例如：畫畫或抓取），因此當被要求表達自己看到什麼東西時，仍可以用這些非語言的方式表達出來。


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喜歡編故事的左腦
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第三個有趣的發現，就是史派瑞和葛詹尼加的實驗顯示，語言表達所偏重的左腦，似乎就像是一個喜歡說故事的詮釋者一樣，很喜歡把眼前的資訊編湊成一個故事來自圓其說。


比方說，在一項經典的實驗中，他們就發現，如果讓左腦看一張雞爪的影像，然後右腦看下雪的影像，接著叫病人在眼前的一堆照片中找出自己剛剛看到的影像，結果因為病人的左腦看到了雞爪，所以左腦操控的右手自然就就去抓了一隻雞的照片。然後右腦因為看到下雪，所以右腦控制的左手自然就去抓了鏟雪用的鏟子照片。


這時候，實驗人員就問病人，自己看到了什麼，還有為什麼選這兩張照片。此時，由於病人只有左腦可以說話，他就說自己只看到了雞爪，所以當然選了雞的照片。至於為什麼自己選了鏟子的照片，病人則開始胡亂編湊理由說，那是因為雞會有雞屎，所以才選了鏟子要來鏟雞屎。


由於這樣的現象，史派瑞和葛詹尼加便提出了「左腦詮釋者」理論，認為左腦是語言輸出所偏重的半腦，而且有喜歡編故事來合理化眼前資訊的傾象。


除了以上三項重要發現之外，史派瑞和葛詹尼家還找到了一些有趣的現象。比方說，裂腦病人可以在兩個半腦看到兩個不同事物時，同時以左手和右手畫出不同的事物，例如左手畫圓、右手畫方。還有裂腦病人的左右手有時會意見不合，例如右手在扣扣子時，左手前來干擾等等。


聽到這樣的現象，大家是不是想到射雕英雄傳裡面周伯通左右互搏的故事？害我近視的金庸當年是不是有看過這些相關的科學報導，才會寫出了這樣的劇情呢？


以上就是最後一集的內容，《大腦好好玩》第一季劇終。感謝大家捧場！

今天要幫大家介紹的大腦區域，是額葉中的「布洛卡語言區」，以及顳葉中的「維內基語言區」。

《大腦好好玩》第四集語音＋文字版：https://voice.mirrorfiction.com/single/20191119cul001

首先，先來看看布洛卡語言區的故事。提到布洛卡語言區，就要把時間拉回 1840 年的法國。這一年，有一位年紀 30 歲的中年人叫做 Louis Victor Leborgne，大家可能會覺得名字聽起來很熟悉，因為就像是兩個高檔歐洲名牌的結合── Louis Victor 聽起來就像是 LV 的 Louis Vuitton，而 Leborgne 聽起來就像是藍寶基尼 Lamborgini。


很可惜的是，這位 LV 藍寶基尼先生雖然名字自帶名牌，但卻沒什麼人記得他的本名（畢竟 LV 和藍寶基尼都是 1960 年代以後才成名的品牌，所以當時沒有人記得他的本名），但他的暱稱倒是成了心理學教科書中的經典。他的暱稱就是「小唐」，patient Tan，這是一位無法說話、但卻革新了心理學語言研究歷史的頭號人物。


為什麼這位 LV 藍寶基尼先生的暱稱叫做小唐、patient Tan呢？這是因為他完全無法說話，唯一能發出的聲音就是 Tan 的聲音。通常他想要說話的時候，都只能發出一聲的 Tan，或是兩個連音 Tan Tan，僅此而已。


1840 年時，他因為無法說話而來到法國的一家精神醫院檢查。在那之前，他已經有好幾年的癲癇病史，失去語言能力也已經有兩三個月的時間。當時他唯一的病徵似乎就只有語言問題；初步的檢查發現，他的智力及一般行為表現都算正常。例如，他聽得懂醫生的指示；在試圖溝通的時候，也可以透過大量手勢來傳達他的意圖，唯獨發音時只能發出「唐」的聲音。


不過接下來的幾年時間，小唐的情況開始逐漸惡化。比方說，他的右手癱瘓了，後來右腳也癱瘓，最後連視覺和其他認知功能也都變得越來越差。最後到了 1861 年的四月，他的身體出現褥瘡，右半側身體開始發炎腐爛。1861 年的 4 月 11 號，他被安排接受手術。這時候，小唐終於第一次見到了布洛卡醫生。

　
布洛卡登場


布洛卡一見到小唐，就知道自己挖到寶了。當時正是布洛卡所創辦的巴黎人類學會的例會召開時間。而就在幾天之前的 4 月 4 號，也就是布洛卡遇到小唐的七天之前，布洛卡才剛剛在會議上聽到了大腦中究竟有沒有語言區的爭議。


這個爭議起始於第二集提到的「顱相學」。當時我們提到，高爾 1808 年提出顱相學，並主張人類的認知能力有區域化的現象，也就是大腦每個功能各自佔了一塊地區的現象。


當時顱相學在民間和學界引起兩種截然不同的極端反應：顱相學在民間有如秋風掃落葉，橫掃歐美，深受一般民眾和政商上流社會人士的喜愛；另一方面，科學界則視之為偽科學，認為它缺乏證據，也因此使得科學家們大多避之唯恐不及，不想跟顱相學沾上任何關係。


但俗語說，樹大必有枯枝，人多必有白癡。在科學界一面倒反顱相學的同時，就偏偏有幾位科學家對顱相學的說法情有獨鍾。不過雖說人多有白癡，但如果我們把這句話更擴大一點來看，應該可以把它看成是「人多必有異類」的意思；換句話說，人多雖然必有白癡，但人多也必有先知。


接下來我們來看看，當初這幾位在眾人一面倒的反顱相學的時候，跳出來橫眉冷對千夫指、且義無反顧支持顱相學功能區域化的科學家，究竟是白痴，還是先知。

　
顱相學支持者


最早提出類似顱相學的功能區域化主張的人之一，應該是德國醫師蓋斯納（Johann Gesner）。蓋斯納早在 1770 年就發表了一篇論文，記載一位叫做 KD 的病人聽不懂別人說話，自己卻可以流利地說話。他說的話有時候有意義，有時卻會是別人聽不懂的、沒有意義的詞句組合和聲音。


根據蓋斯納當時的觀察，這位 KD 病人的病徵，就只有語言認知異常，而其他認知功能都完全正常；也因此他當時就推論，語言的理解能力可能是位於腦中的某個特定部位。他認為 KD 這位病人應該只有大腦的語言理解區受損，才會出現只有語言理解異常而其他認知能力完好的現象。


事實上，蓋斯納發現的這個病例，根本和一百年後（1874 年）維內基發現的接收型失語症是一樣的，還早了一百年！不過，雖然早了一百年，但是蓋斯納沒有解剖病人KD的大腦，因此沒有獲得證據而錯失了這個可以名留千史的機會。


雖然蓋斯納錯失了以自己名字來命名接收型失語症的機會，但他提出的大腦功能區域化想法卻在數十年後影響高爾，促使高爾提出顱相學。同時，蓋斯納也影響了另外一位法國醫生布依由（Jean Baptiste Bouillaud）。


布依由其實是高爾的學生，因此他支持顱相學，我們一點都不意外。他 1824 年提出了兩個想法：第一個想法和高爾的顱相學一樣，認為大腦功能區域化，主張我們可以從病人的病徵去推論出大腦病變的位置；第二個想法就是大腦側化，特別以語言為例，認為人類的語言區就位於左腦的前額葉。


到了 1848 年，布依由甚至公開提出賭金挑戰，只要有人能找到語言障礙的案例，而且發現大腦的受傷處不在左腦前額葉的話，他就認賠 500 法郎。不過，他的賭金挑戰始終沒有人提出回應，有可能是沒有人找到反例，也有可能是多數科學家都不想理會這種支持顱相學的主張。原因究竟為何，我們現在也不得而知。


布依由的賭金挑戰沉寂了一段時間之後，時間來到 1861 年的四月四號，也就是布洛卡遇到小唐的前七天。這天是巴黎人類學會的例會。這個學術界的活動一如往常，有許多科學家提出了反對顱相學功能區域化的立場。


反對顱相學功能區域化的立場是什麼呢？就是他們主張認知功能在大腦中不可區分。他們認為，整個大腦應該是以分散式的方法同時處理各種認知功能才對；也就是說，應該是大腦每個部分都參與了所有功能。


當這一天眾人持續撻伐顱相學的同時，有一位學者奧布爾丹（Simon Aubertin）跳出來支持顱相學。為什麼他敢力排眾議獨尊顱相學呢？原來奧布爾丹就是布依由的學生，而且還同時是布依由的女婿。這個學生兼女婿的身份，一邊面對來自同儕反對顱相學的壓力，一邊面對來自老師兼岳父的壓力的時候，很顯然老師兼岳父比較重要。不過，有立場而選邊站沒關係，重點還是要看到底有沒有拿出證據。


奧步爾丹四月四號當天不但出面力挺顱相學的功能區域化假說，還把岳父在 13 年前的賭局又再次搬出來和大家嗆聲；此外，他更加碼提出了臨床證據：一位病人因舉槍自殺未遂而把自己的額骨打出一個洞，所幸的是並沒有傷及大腦，但是額骨已經不見了且裸露出大腦。


醫生們對這位病人做了一個簡單的實驗：拿了一塊鐵片在病人在說話的同時對著左前額葉進行按壓，結果發現只要在他講話講到一半時按壓他的左前額葉，講話就會終止；一放開鐵片馬上又開始說話。其他的認知功能則都不受到影響。


這項證據公布時，布洛卡剛好就在場，因而對此印象深刻。七天之後，布洛卡就遇到了小唐這個千載難逢的機會。由於布洛卡對於奧布爾丹的實驗以及整個顱相學功能區域化的爭議都記憶猶新，於是他就決定採取進一步的行動。


很不幸的是，小唐在六天之後（4月17日）就因為敗血病過世。但很幸運的是，布洛卡抓緊機會，隔天親自操刀解剖拿出了小唐的大腦，並馬上把大腦實體標本拿到巴黎人類學會中發表。果然，小唐的前額葉有著一個巨大的壞死區域。


接下來的四年中，布洛卡又持續地搜集病例，最後一共找到了 25 位類似的病人，他們的大腦受損區域也都十分接近。布洛卡在 1865 年才正式提出論文，主張語言表達功能有區域化的現象，而且是側化在左腦的前額葉。


現在回頭來看，這四位早期支持大腦功能區域化的學者究竟是白痴，還是先知呢？最早的蓋斯納，應該可以說是先知無誤，畢竟他提出這個想法的時間比顱相學的高爾還要早。第二位學者布依由，因為他是高爾的學生，而且他只有開賭盤但卻沒提證據，因此我們暫時不予置評。第三位奧步爾丹雖然是布依由的學生兼女婿，但是他提出了新證據，因此還算是精神可嘉。最後的布洛卡實事求是、求證嚴謹，而且是第一位以大量數據和大體解剖來讓證據說話的學者，因此可算是先知一位。


布洛卡是對的嗎？


現在我們知道了布洛卡語言區的發現史，也知道布洛卡所主張的語言表達區位於左腦的前額葉。這一切聽起來，好像是科學歷史美談一樁，好像一切塵埃落定了對吧？但是事實上，案情並不單純。現在我們再來仔細檢視一下，到底布洛卡的主張和證據是否完全正確。


首先我們要看的一項反例，是法國學者莫瑞（Pierre Marie）的發現。莫瑞其實是布洛卡的學生，但是他對語言區的意見卻和布洛卡大相逕庭。1906 年，他在研究後發表論文指出，布洛卡失語症（也就是表達型失語症）的病變腦區，其實比布洛卡所主張的區域更廣。


到了 1980 年代，也有更多的證據顯示，有時候包括腦島、基底核、和顳葉前端等腦區的位置受損時，都有可能出現表達型失語症。這些腦區的名稱和位置，大家不必去深究，重點只是要告訴大家，語言表達能力的區域化，可能並不只侷限在左腦前額葉，而是涉及了更廣泛的區域。


2007 年時，美國加州大學戴維斯分校的一位科學家 Nina Dronkers，用MRI磁振造影來掃描小唐的大腦，結果發現了小唐大腦損傷程度，比布洛卡所觀察到的損傷程度更大。例如，磁振造影發現，小唐腦中的一條叫做上綜束（superior longitudinal fasciculus）的神經纖維受損，由於布洛卡當年沒有將小唐的大腦做切片，因此無法觀察到這個大腦內部的損傷。


除此之外，我先前在麻省理工學院的同事費德藍科（Evelina Fedorenko）也透過 fMRI 功能性磁振造影發現，布洛卡語言區其實可以再被細分成兩個不同的子區域，其中一個子區域和語言有關，另一個子區域則和數學與工作記憶有關。


所以總結來說，布洛卡的研究大致上是正確居多，但仍有一些微小錯誤。正確的地方在於，大腦確實有功能區域化、也有語言表達功能側化在左腦的現象，布洛卡他確實是發現明確證據的第一人。小錯誤就在於，語言表達區並不是只位於左腦前額葉中的單一腦區，更精確一點來說，應該是語言表達區雖然偏重在左腦前額葉，但還涉及了其他多個腦區。

　
顳葉中的維內基語言區


相較於額葉的布洛卡語言區的故事，顳頁的維內基語言區，就相對簡單多了。


在布洛卡發現語言表達區之後的十三年，維內基又發現了另一個語言區，我們現在稱之為「維內基的語言接收區」，位於左腦顳葉和頂葉的交界。當此區出現損傷時，病人的語言理解能力會受損，但仍能流利的說話。不過，由於病人的語言理解能力受損，所以他們說話時，自己也聽不太懂自己說什麼，有時會出現流利但不知所云的說話內容。


維納基語言區的發現大致上和布洛卡語言區一樣，算是大方向正確，但是細節仍有爭議。比方說，我和 MIT 的學者費德藍科一起合作發表的一篇 fMRI 腦造影論文就發現，和語言有關的腦區並不是只有左腦中的布洛卡區和維內基區，還包括了兩側大腦至少 13 個以上的區域。


同樣的，2016 年的一篇文獻回顧論文也指出，傳統文獻中的布洛卡和維內基語言區的定義其實太過籠統，先前大家所建立的理論模型也都太過簡單。例如，很多理論都忽略了皮質下腦區的貢獻，也沒有注意到區域之間的互動關係。


最後總結一下，今天介紹了布洛卡語言區和維內基語言區的發現歷史。布洛卡發現了「表達型失語症」，就是一種無法順利說話表達，但是卻可以正常聆聽和理解語言的病例；維內基則發現了一種相反的失語症，叫做「接收型失語症」，就是可以流利說話，卻聽不懂別人和自己說話的病例。


簡單來說，布洛卡表達型失語症，就是語言的表達過程異常，導致病人無法順利說話。而維內基接收型失語症，則是語言的理解過程異常，導致病人聽不懂語言。布洛卡和維內基所找到的語言區位置大致上正確，但最主要的錯誤在於他們都誤以為自己發現的語言區就是唯一的語言區。


無論如何，他們的發現仍算是瑕不掩瑜，我們可以從這些故事中學到四件事。第一，大腦功能確實有區域化；第二，大腦功能確實有側化；第三，做科學研究要有紮實的證據，才能讓人信服；第四，或許是最重要的一點，永遠不要以為現在的科學知識就一定完全正確。科學研究其實是一個不斷修正錯誤的過程，隨時保持懷疑和批判的態度，大膽假設，小心求證，我們才有機會一步步逼近真相。


《大腦好好玩》第四集語音＋文字版：https://voice.mirrorfiction.com/single/20191119cul001