1961年，美国科学家加扎尼加作为一名研究生率先开展了对裂脑人（也就是联系人脑两半球的神经纤维束断开了的病人）的研究，并持续进行了半个多世纪。这一研究深刻改变了人们对脑两半球功能偏侧化和如何交流的认识。对破解脑如何产生心智之谜的不懈追求，使他参与创立了当代最活跃的前沿科学之一 — —认知神经科学，并被公认为“认知神经科学”之父。
美国科学家加扎尼加
和裂脑结缘
加扎尼加走上裂脑研究之路可以说纯出偶然。1960年暑假，加扎尼加来到了斯佩里实验室。机缘凑巧，当时正值该实验室开始对裂脑动物进行研究。所谓裂脑，就是通过手术切断联系大脑两半球的神经纤维束——胼胝体。他们想知道当把猫脑或猴脑的左右两半球分开以后，训练一侧半球学会某种行为，另一侧半球不做任何训练是否也能自然学会这种行为？结果是否定的。加扎尼加立即被这一研究吸引住了，并全心投入了此项研究。他想出了一种通过向兔一侧颈动脉注射麻醉剂使一侧半球陷入睡眠，而同时保持另一侧半球清醒的方法来研究这个问题，这给斯佩里留下了很好的印象。因此，第二年春天加扎尼加就被加州理工学院生物系录取，成为一名研究生。
加扎尼加被下列问题所吸引：如果把人的胼胝体也断开的话，那会怎样？不过，当时人们普遍认为人和动物不一样，不会产生类似动物的裂脑症状。其根据是：20世纪40年代初，罗彻斯特大学在药石无效的情况下，切断了病人的胼胝体以阻断癫痫发作从一个半球扩展到另一个半球，手术大大减少了癫痫发作，同时在术后也没有发现有什么副作用。然而，斯佩里实验室发现裂脑猴的左手不知道它的右手正在干什么，那么裂脑病人会不会也有这种现象呢？加扎尼加决定对罗彻斯特的病人重做检查。但当他做好一切准备后，医生却反悔了。他不得不把对裂脑病人的实验推迟到大学毕业以后。
斯佩里知道加扎尼加对裂脑人感兴趣，就指派加扎尼加去观察裂脑病人是否有裂脑效应。这次的病人是当地一位名叫W. J.的病人。加扎尼加的任务是观察W. J.在胼胝体断开之后在行为上有没有什么变化。
首战告捷
为了找出裂脑人的左右两半球在功能上有没有什么不同，传统的检查方法已经不管用了，必须另辟蹊径。加扎尼加设计了下面这样的实验：让病人注视屏幕正中的一个光点，然后在光点的一侧显示某个图片100毫秒，并要病人回答看到了什么。当在光点的右侧显示一个方块时，W. J.回答说他看到了一个方块；而当方块显示在光点的左侧时，W. J.说他什么也没有看见。这时加扎尼加心脏狂跳，他回忆说当哥伦布发现新大陆时狂喜的心情大概也不过如此。 “在同一个头颅里有两个心智在分别工作，一个会说话，而另一个则不会说话！”
接着，加扎尼加稍稍把试验做了一点改变，不再要求病人口头报告看到了什么，而是用手指（不论左右手）指点方块所在的位置。当方块显示在光点的右侧时，病人用他的右手正确地指点了方块的位置；而当方块显示在光点的左侧时，他依然能够用他的左手正确指点位置，尽管他说他没有看到任何东西。这正是加扎尼加期望得到的结果。
当胼胝体完整时，左右两半球能交换信息；而当胼胝体断开以后，就只能各行其是了。由于只有左半球有言语中枢，因此当右半视野中的对象信息传送到左半球时，会说话的左半球会讲看到了什么；左半视野中的对象信息尽管传送到了右半球，但是不会说话的右半球无法用言语来表达，而能说话的左半球对此一无所知，只能说没有看见。但是右半球控制的左手却能够指点右半球看到了的对象的位置！加扎尼加的这一工作开启了此后半个世纪的对裂脑人的研究！当他把这一结果报告给斯佩里听时，斯佩里非常感兴趣。
那么，是不是有右半球擅长而左半球不行的事呢？加扎尼加给W. J. 4块6面有不同图案的积木，要他按照某张样张把这4块积木排成样张所示的图形。W. J.的左手很好地完成了任务，而当他只用右手时却怎么也做不好，这时，左手甚至要抢着帮右手来做。为了不让左手“抢功劳”，加扎尼加甚至不得不在开始时就让W. J.坐在自己的左手上！在处理空间关系上，右脑强过左脑！更有甚者，当放任病人的双手时，它们甚至互相拆台，就好像在病人的头颅里有两个不同的心智在互相斗争以实现自己的观点。这不禁使笔者想起金庸笔下周伯通的“双手互搏”之术：
说来非常巧的是，多年以后加扎尼加的一位裂脑病人J. W.还真能做到“左手画方，右手画圆”，虽然J. W.并非要学“双手互搏”的绝技，甚至从来也没有读过《射雕英雄传》。看来金庸先生还真有先见之明，不过条件是“老顽童”必须是一位裂脑病人！
乘胜追击
初战告捷令人振奋，但是接下来更多的病例却表明大多数裂脑病人并不像W. J.一样不会用右手处理空间关系，尽管他们往往在手术以后要经过一段时间才能学会。这究竟是怎么回事呢？
为了研究这个问题，加扎尼加手术切断猕猴的胼胝体和视交叉。加扎尼加把术后的猴子的右眼蒙了起来，在杆子的顶端挂上一串葡萄给猴子看，这时只有左半球能接受到这个信息，左半球控制的右手就能毫无差错地去拿葡萄。然而如果把猴子的右手绑了起来，逼着要猴子用左手去拿葡萄就有问题了，因为控制左手的右脑并没有看到葡萄。右脑不得不利用其他线索：看到葡萄的左脑指挥不了右手，但是它能让猴子转身朝向葡萄，这时身体中的本体感受还是能使右脑知道目标的大致位置，从而伸出左臂去摸索，尽管此时右脑依然不知道左手要摸的是什么东西。但是一旦左手摸到了葡萄，就像我们在黑暗中摸到了东西一样，就能顺利地拿到葡萄了。这样，看起来裂脑病人的半球好像也能控制同侧手，其实它是给出某些线索通过对侧脑来做到这一点的。
右脑是通过什么途径知道要它做什么的呢？加扎尼加设计了进一步的实验：这次他要另一位裂脑病人D. R.先用左手做一个OK的姿势，也就是拇指和食指弯成O形，而其他三个手指微弯上翘的姿势，病人就做不来了。但是如果让病人先用右手做这个姿势，然后才要她用左手做，她就能做到。所以加扎尼加猜测这是因为前一个动作建立起一个模板，右脑利用这一点作为线索，而控制左手做同样的动作。由于病人总是在无意识地做出和检测到这些线索，这就使许多裂脑病人在手术后不久就能在行为上表现出好像他们没有分裂的头脑似的。
正如加扎尼加多年后所总结的那样：在科学上取得成功除了辛勤工作之外，还需要有一点运气。加扎尼加和斯佩里的运气确实很好，他们研究的第一位裂脑病人W. J.不仅胼胝体断开，而且还有右额叶的脑损伤，阻碍了同侧感觉/运动系统的反馈机制，消除了这些线索，从而使裂脑效应明显地表现了出来。
重起炉灶
研究生生涯总有结束的时候，1968年，他来到纽约州立大学石溪分校任教。在一次演讲会上，一位神经外科医生威尔逊告诉他自己有一些裂脑病人，问他是否有兴趣研究这些病例。这真所谓“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫”，竟然有无人研究的裂脑病例！他建立起自己的裂脑病例队伍。不过，这些病例散布在新英格兰各处，加扎尼加干脆买了一辆拖车，把它改装成一间流动实验室，这样他和自己的研究生就可以开着车到最偏远的地方去做实验。
重大突破
威尔逊医生在一次手术中切断了病人P. S.的整个胼胝体，不过保留前联合的完整。虽然如此，他的表现和加州的裂脑病人完全一致：会说话的左脑完全讲不出显示给他右脑看的图片。但是他的右脑除了不会说话之外，不仅能懂得显示给它看的名词，还懂得显示给他看的命令。这和以前人们认为只有左脑才有意识，而右脑在认知能力方面十分低下的想法很不一样。如果向他的右脑提问：他的右脑知道自己的名字，还能回答以后想做什么工作，所以他的右脑无疑有自我觉知。不过，有趣的是，他的左脑和右脑对后一个问题的答案竟然可能不同！
有一天，在拖车实验室里对病人P.S.进行实验，他们给他的右脑看“站立” “挥手” “笑”等词，而P. S.也照命令行事。加扎尼加问P. S.为什么会这样做。能用语言回答的左脑并没有看到这些词，他会说些什么呢？结果他用想伸伸腰来解释为什么站起来，用他以为看到了一个朋友来解释他为什么挥手，而用实验人员很滑稽来解释他为什么笑。
在下一次实验中，他们事先准备好了一些图片来进行测试。他们让P. S.的左脑看到一只鸡爪，而让右脑看到雪景；然后要他的左、右手分别从一堆图片中挑选出和他之所见最匹配的图片。结果他的右手挑的是一只鸡，而左手挑的是一只铲雪的铲子。当问他为什么要这样挑时，会说话的左脑回答说是因为看到了鸡爪所以挑选鸡，而挑铲子是因为要用它打扫鸡厩！
根据这些实验，加扎尼加提出左脑起到解释者的作用，它总要在事后为主体的行为找出貌似合理的解释。虽然左半球对右半球为什么如此行事一无所知，但是它会猜测、把事情合理化、找出某种因果关系，使回答尽量能和左半球之所知相容。
这是裂脑人研究上的一个重大突破。他的这一理论得到下面这个实验的进一步支持。他们让一位裂脑病人V. P.的右脑看一张把人推入火堆的图片。然后问病人看到了什么，病人回答说：“我不确切知道看到了什么，我想我只是看到了一闪白光。”然而当问病人情绪上有什么变化时，病人回答说：“我讲不清这是为什么，我只是觉得有点害怕。或许是我不太喜欢这间房间吧，也可能是你使我感到不安。”管情绪的一条回路是皮层下的，并没有受到切断胼胝体的影响，由于右脑看到的怕人景象所产生的情绪也影响到了左脑，但是左脑并不知道其原因，只能根据当时环境编出一套理由来解释。
他们又让裂脑病人看一系列图片，然后再给他看另一叠图片，其中有原来看到过的，也有和此关系密切然而是新的图片，以及完全无关的图片。他们要病人分辨这些图片是否曾经看到过。病人的左脑和右脑都能认出看到过的图片。但是左脑还把与此有关的新图片也当成看到过的，而右脑则不会。因此，左脑看来牺牲了精确性，而从它接收到的错综复杂的素材中通过推理编造出一个逻辑上讲得通的故事——左脑是一个解释者。
新的开始
加扎尼加接受康奈尔大学医学院的邀请到该院任教。一位住院医生将一群右顶叶有损伤的病人介绍给加扎尼加，这些病人的症状非常奇怪，如果实验人员在他面前要求病人注视实验者的鼻子，然后分别举左手或右手的手指要他辨认，他能毫无困难地做到，但是如果同时举起两手，那么病人就会只看到实验者的左手，就好像实验者根本没有举起右手似的。那么，这时有关左半视野的信息有没有进入病人的脑呢？他们设计了下列实验：同时给病人的两侧半视野闪现两张图片，然后要病人判断这两张图片是否相同。结果病人确实能正确判断，但讲不出左半视野中显示的是什么。觉知不到的信息却帮助做出有意识的判断！
从裂脑人研究到对忽略症和盲视病人的研究，把加扎尼加引向脑如何产生心智的问题。这个问题吸引了无数哲人的思考，现在终于可以开始着手用科学的方法来进行研究了。
认知神经科学的诞生
当加扎尼加深入研究脑如何产生心智问题时，急需一位心理学专家共同讨论。和他康奈尔大学办公室相邻而居的，正巧是被后人称为20世纪最伟大的心理学家之一的米勒。他们一见如故，成了好朋友。米勒的专长是语言心理学，他感到当时在心理学研究中否定对内心过程研究的想法是不对的。有三年时间，他们定期在洛克菲勒大学的酒吧里讨论脑怎样产生心智的问题，他们的经历正好互补，加扎尼加给米勒讲临床发现，而米勒则给加扎尼加讲新的实验方法和思想。
有一次，加扎尼加带米勒一同去查房，这是米勒以前没有经历过的。这些病人由于脑损伤所表现出来的认知缺陷正是正常人由于脑的局限性而犯错的放大版。正是这无数次讨论使他们意识到他们所讨论的问题应该成为一门新学科的主题，“认知神经科学”这个名称就是他们在出租车的后座中提出来的！研究脑如何产生心智的问题终于有了自己的专门学科 — —认知神经科学。几年以后，加扎尼加在达特茅斯大学建立起了第一个认知神经科学研究所，还创办了一本国际期刊《认知神经科学杂志》。
任重道远
自从对W. J.进行研究到现在，半个世纪已经过去了。加扎尼加回忆说：至今我还依然在努力寻找对这一基础性的原创发现的正确认识。我深知我只是参与了这一长征，还没有走到终点。也没有人走到了终点，今后在一段时间里都不会有人走到终点。
裂脑研究表明我们每个人实际上都有多个心智，但是脑如何把这些许许多多局部的处理综合成一个统一的心智，一个带有个人特征的心智，这依然是个谜，而这也是神经科学的中心问题。科学家在21世纪正在向探索脑如何产生心智这一世纪之谜发起冲击。
（本文摘编自顾凡及著，《发现大脑：谁开启了我们的心智之旅》，上海科技教育出版社，2022年出版。标题为编者所加。）
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