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！

【節目黃金預告】
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★節目主持人★
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★節目來賓★
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