拉马钱德兰：如何从神经异常中窥探大脑的秘密
在神经科学家v.s.拉马钱德兰眼中，异常的认知或行为是一把钥匙，让我们得以一窥大脑运行的秘密。拉马钱德兰潜心研究认知神经科学三十多年，将他一生中大部分研究的精华汇集成一本书——《会讲故事的大脑》。
大脑中的黑箱
初中物理课有一个经典的题型：假设一个密封的箱子，里面的情况未知，尝试连接或断开不同的开关，观察每种情况下哪些灯泡会亮，在不打开箱子的情况下，推导出箱子内的电路图。这就是黑箱问题。
初中物理电路黑箱例题
我们的大脑也是一个黑箱。即使现在已经清晰地知道了大脑的解剖结构，但是关于它内部是如何运作的，我们还是知之甚少。
那我们能否像解决电路黑箱问题一样，通过实验来推测大脑的运作方式呢？这就是v.s.拉马钱德兰一直以来在做的事。
拉马钱德兰同数百名大脑不同部位受到损伤或有基因异常的患者打过交道，这些患者患有各种不同寻常的神经系统疾病。起初，这些疾病总是令人百思不得其解，但通过恰当的实验，拉马钱德兰将复杂的概念变得通俗易懂。
通常，当一个临床谜团被解开之时，其解释总会揭示一些正常、健康的大脑如何运作的新知识，并对我们最珍视的心智能力提出意想不到的见解。
脸上的手指地图
网友们常常拿“幻肢”来开玩笑，但是很多人不知道，在截肢患者中，幻肢是一种普遍存在的感觉。
当患者因截肢而失去手臂时，他可能仍会明显地感觉到那只手臂的存在——失去的那只手臂就像幽灵一样纠缠着患者的身体，徘徊在之前手臂的位置。更糟糕的是，很多患者会感到幻肢疼痛、痉挛或是瘫痪，这种痛苦还无法用止痛药缓解，持续多年也难以消退。
当拉马钱德兰决定从神经科学的角度来研究这个问题的时候，他还不知道自己的研究成果将为证明人类大脑具有惊人的可塑性和适应性提供前所未有的证据。
这项影响深远的研究从一个简单的实验开始。
拉马钱德兰的实验对象是一位名叫维克托的患者。维克托在左臂肘部以下被截三周后前来寻求拉马钱德兰的帮助，因为他的幻肢手臂频繁发痒，让他痛苦难忍。
拉马钱德兰首先确认了维克托的神经系统没有任何问题：他的大脑完好无损、思维清晰。然后拉马钱德兰蒙住了维克托的眼睛，开始用棉签触碰他身体的各个部位，让他说出感受到了什么，以及是哪个部位感受到的。维克托的回答刚开始都很正确，直到拉马钱德兰开始触碰他的左脸，匪夷所思的事情发生了。
他说：“医生，我感觉到了幻肢手臂。你在触碰我的大拇指。”
当触碰到他的下颌时，他则说：“我觉得有个尖锐的物体正从小指划到手掌心。”
通过重复这个过程，拉马钱德兰发现他的脸上有一整张被截手臂的“地图”。这张幻肢地图清晰地描绘出了手指的形状，且出奇地精确、一致。
维克托脸上的幻肢“地图“：p 代表小指，t 代表拇指，b 代表大鱼际，i 代表食指
维克托说他之前从未在脸上发现这只无形的手，当他知道后，他马上找到了一个方法来好好利用这只手：现在他可以通过抓挠脸上的相应部位来缓解一下幻肢手臂的频繁发痒。
为什么会出现这种情况呢？拉马钱德兰开始“破案“。
他找到的第一个线索是大脑的解剖结构。
人体左侧的整个皮肤表面被映射到大脑皮质上一个被称为中央后回的地方，沿着大脑的右侧延伸。如此一来则可以形成一张地图，通常用覆盖在大脑表面的人形图来表示。而脸部在地图上恰恰就位于手部旁边。
中央后回外皮表面的彭菲尔德地图
想象一下手臂被截去以后会发生什么：手臂不在了，但大脑中的地图还在，它仍在忠实地执行着自己的工作——夜以继日地呼唤着手臂，但它永远得不到应答。这很可能就是幻肢现象产生的原因。
接下来发生的事情有两种可能的解释。
第一种可能，脸部地图的感觉输入信号主动侵入手部对应的空白区域。来自脸部皮肤的神经纤维会延伸进入脑中的手臂地图，建立强大的新突触。由于这种交叉连接，脸部的触摸信号不仅与往常一样激活脸部地图，还激活了大脑皮质中的手部地图。最终的结果是，每次患者的脸被触摸时，他都能感觉自己的幻肢手臂被触摸。
第二种可能是在截肢之前，脸部的感觉信号输入不仅被传递到脸部地图，而且部分被传递到手部地图。但是这些异常连接通常情况下受到手本身的正常基线活动的持续约束或抑制。然而，截肢揭开了这些沉默突触的面纱，所以接触脸部就会激活大脑中手部地图区域的细胞，这反过来会让患者体验到缺失的手臂受到碰触的感觉。
不管这两种理论中哪一种是正确的，我们都可以得到一条关键的信息。在此之前医学界普遍认为，成年人的大脑是缺乏可塑性或重塑能力的，但是拉马钱德兰的研究成果有力地证明了，大脑中的反应地图有可能移动几厘米之远，因此成年人的大脑也是具有可塑性的！这为得脑卒中或遭受创伤性脑损伤的患者点亮了希望的曙光。
而拉马钱德兰紧接着做的第二个幻肢实验，更是进一步论证并拓展了神经学，特别是神经康复领域的理论边界。
让瘫痪的幻肢动起来
对于健全人来说，移动肢体到某个指定姿势是一个这样的过程：
大脑的运动皮质通过脊髓向肌肉发送信号，该信号的副本会同时被传至小脑和顶叶——有点儿像电子邮件的抄送。小脑接收来自全身肌肉和关节感受器的感觉反馈，顶叶将运动信号与来自肌肉、皮肤、关节和眼睛的感觉反馈信号进行比较，如果它们探测到预期运动和实际运动之间有任何不匹配，就会对运动信号进行修正调整。这种实时的反馈驱动机制被称为伺服控制回路。
如果手臂被截肢，而大脑前部的运动指挥中心“不知道”手臂不见了，所以它们继续向缺失的手臂发送运动指令信号。同样，它们继续将这些信号抄送给顶叶。这些信号流入位于顶叶的身体意象中心，流至孤独地等待着信号输入的手部区域。这些抄送自运动指令的信号被大脑误解为幻肢实际上活动了。
为什么健全人想要移动手部且故意保持不动时，不会产生同样强烈的幻肢活动的感觉呢？经大脑成像研究证实，这是因为来自皮肤、肌肉、关节感受器的感觉反馈及眼睛的视觉反馈，一致证明手臂实际上并没有活动。尽管运动皮质正在向顶叶发送“活动”信号，但感官反馈提出了强有力的反对意见，因此，健全人不会有幻肢活动的真实感觉。
然而，如果手臂缺失，你的肌肉、皮肤、关节和眼睛就无法提供这种有效的反对证据。没有感官反馈的反对意见，顶叶收到的最强信号便是手的运动指令。因此，就会体验到幻肢实际在运动的感觉。
但有些患者的情况截然相反：他们感觉自己的幻肢“瘫痪”了
拉马钱德兰发现，这种情况的患者往往在截肢前经历了因周围神经受损而导致的瘫痪。在截肢前，患者有手臂，但手臂却毫无知觉，拉马钱德兰推测这导致了患者的习得性瘫痪。
为了验证他的猜想，拉马钱德兰设计了一个简单的实验：将竖直的镜子放在一个纸箱的中央，纸箱的顶部和前部都被去掉了。他让受试者站在箱子前面，双手放在镜子的两侧，从一个角度向下看，就会看到一只手在镜中的反射精确地叠加在另一只手的感觉位置上。换句话说，受试者会产生一种错觉，觉得看到了自己的两只手，然而事实上，只是看到一只真实的手和一只由镜子反射出来的手。
移动幻肢的反光镜箱
患者将瘫痪且疼痛的幻肢左臂“放置”在镜子后面，而将完整无损的右手放在镜子前面。当他通过观察镜子右边来观察右手的反射，他产生了错觉，认为幻肢重新长出来了。真实移动的右手会让患者感觉幻肢在移动，并且是多年以来第一次有这样的感觉。这种锻炼减轻了许多患者的幻肢痉挛和其他幻肢疼痛症状。
一个简单的反光镜箱竟能令幻肢消失。这是怎么做到的？目前还没有人证明这种机制，以下是拉马钱德兰的猜测：没有关节或肌肉反馈，没有运动指令信号的副本，而反光镜箱输入的视觉反馈又不一致，当面对如此杂乱的感觉输入时，大脑放弃了，最后它说，“算了，根本就没有手臂”。大脑无奈地否定了手臂的存在。拉马钱德兰实现了医学史上第一个成功的幻肢截断案例。
20 世纪80 年代流行的旧观点认为，大脑由许多专门的模块组成，这些模块从人类出生起就为执行特定的任务而存在。而拉马钱德兰等人的研究证明，大脑中所谓的模块并不是孤立地完成工作的，它们之间有着大量的交互，远远超过之前的猜想。一个模块运行的变化，例如因损伤、成熟、习得和生活经验发生的变化，可能导致与它相连的许多其他模块的运行发生显著变化。令人惊讶的是，一个模块甚至可以接管另一个模块的功能。大脑的神经连接不是固定不变的，而是高度可塑的——不仅仅在婴幼儿和孩童时期，而是贯穿于每个人的一生。
心灵感应和按摩幻肢
汉弗莱失去了一只手，后来成为幻肢。就像其他患者一样，每次触摸他的脸，他都会感觉失去的手好像有了感觉。
但是拉马钱德兰这次决定尝试一个新的实验。他让汉弗莱看着他轻抚他的学生助理的手，这时汉弗莱惊讶地叫道，他不仅看到，而且自己的幻肢还真正地感受到被抚摸！
要弄清这背后的原理，得从一种被称为镜像神经元的特殊神经细胞讲起。这些神经细胞不仅在你执行动作的时候活跃起来，而且在你观察其他人执行相同动作的时候也会被激活。这些细胞所做的是让你有效地感同身受，“读懂”他人意图——明白他人到底想做什么。你可以用自己的身体意象来模仿他人的行为。就其本身而言，镜像神经元是自然赋予我们的最接近于心灵感应的东西。
对于健全人来说，负责触摸与疼痛的感觉镜像神经元在被激活后，手部的皮肤和关节感受器发出的空信号（“我没有被触碰”）会阻止镜像神经元信号到达意识觉知。空信号和镜像神经元信号同时出现，高级大脑中心将其解释为“可以感同身受，但不是真正地感受他人的感觉”。
而在这场实验中，汉弗莱的镜像神经元以正常方式被激活，但是手部不再能发出空信号来否定这一切。汉弗莱的镜像神经元活动完全进入意识体验中，这使他切实感觉到了被抚摸。想象一下：唯一能将你的意识与他人意识分开的可能是你的皮肤！
看到发生在汉弗莱身上的这一现象后，拉马钱德兰又测试了其他三位患者，得到了同样的结果，这被称之为“习得超级共情”。令人惊讶的是，有一些患者仅仅通过看着他人接受按摩就感觉自己的幻肢不再疼痛了。这在临床上可能有所帮助，因为显而易见，我们不能按摩患者的幻肢。
这次实验的结果引发拉马钱德兰思考另一个有趣的问题：如果患者是臂丛神经（连接手臂和脊髓的神经）被麻醉，而不是截肢，那么当他仅是看着他人被触碰时，他麻醉的手会有被触碰的感觉吗？实验证明，答案是肯定的。这一结果意义非凡，因为它表明，要达到超级共情的效果，大脑不需要进行声势浩大的结构重组，将手臂麻醉就足够了。
这又一次证明，大脑连接是动态的。大脑是由模块组成的，但这些模块不是固定的实体，它们通过与彼此、与身体、与环境，甚至与其他大脑间的强大互动而不断更新。
一场惊心动魄的心智探奇
关于幻肢的一系列研究只是拉马钱德兰在神经科学领域的众多学术成果之一，他还有更多有趣故事等待我们去阅读：
神奇的联觉——联觉者以非凡方式体验平凡世界，他们能够品尝颜色，看到声音，听到形状或者触摸情感，或者产生这几种感觉的超现实混合“通感”。
孤独症的成因——研究结果有力地证明，孤独症儿童有一个功能失调的镜像神经元系统，这有助于解释孤独症的许多特征，也许将来能帮助我们找到一种方法让他们“回来”。
神经美学与审美偏好——毕加索画的鸽子为什么比鸽子全彩照片更“吸睛”？男性的大脑为何更喜欢金发女郎胜过黑发女郎？为什么我们的大脑不仅偏爱对称的脸，还偏好漫画这样的夸张刺激？
虚构症、盲视现象、病感失认症、柯立芝效……
《会讲故事的大脑》汇集了拉马钱德兰多年来大部分研究的精华，一个个案例、一场场实验，环环相扣，妙趣横生，让读者跟随这位学术大拿的脚步，一窥人类生来便感到好奇的内在精神生活。
拉马钱德兰的宝贵不仅在于他在神经精神病例上的见多识广，更在于他千锤百炼出来的最顶尖科学家进行科学探索的思考路径，以及一个伟大科学家的素质和襟怀。
正如本书特邀审校赵思家所说：“这本书提醒每一个人，我们的大脑是多么不凡，而拥有一个平凡的大脑是多么幸运。”
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