大腦X檔案：從神經科學解密大腦運作與怪奇病例

恐懼Fear
愛荷華大學的研究人員是在一九九○年代初期第一次接觸到ＳＭ（使用姓名縮寫是為了保護她的隱私）。他們形容這位三十歲的女子智力中等，個性開朗。雖然這種形容平凡無奇，但大學的科學家們卻對ＳＭ的一個奇怪缺陷深感興趣：她無法判讀別人臉上的情緒。對於恐懼來說特別是如此：ＳＭ就是無法從別人的臉上表情看出對方感到害怕。
對大部分人來說，憑別人臉上表情判別對方的情緒是一種自然能力，是一種我們在幾乎所有社會互動中都極端倚重的技巧。因此研究人員對ＳＭ的這項缺陷深感好奇，說服她參加一些測試。很快地，他們明白到她的問題顯然比讀不懂臉部表情還要深切。在在看來，恐懼是一種她完全陌生的情緒。
我們可以用ＳＭ在接觸愛荷華大學科學家前不久碰到的一件事作為例子。某晚大約十點，她在回家途中走過一個毒品和罪惡充斥的地區（這種地區會讓很多人在晚上即使開車經過都會感覺不自在）。當她行經公園時，一個被她形容為「狀似剛吸過毒」的男人從一張長凳上把她叫住。
我們大部分人碰到這種情形，都會低下頭，繼續往前走（八成會走得比原來快一點）。不過ＳＭ不疑有他地走向那個男人。她靠近之後，他突然跳起來，揪住她的襯衫把她甩到長凳上。然後他拿出一把刀抵住她的喉嚨，咬牙切齒地說：「我要宰了妳，婊子！」
如果和ＳＭ易地而處，你會是什麼感覺？換成是大部分人，這時候一定會心跳加快，呼吸變急和變淺，頭腦被恐慌淹沒。
但ＳＭ完全不是這個樣子。對於那個男人的威脅，她只是說：「如果你準備殺我，你必須先穿過我的上帝的天使那關。」大概是因為被她的鎮定反應嚇倒，又或許他本來就沒有想要對ＳＭ怎樣，那男人放她離開。她繼續以悠閒步伐走回家，就像沒有什麼特別驚心的事發生過。她是有憤怒的感覺，但沒有感到恐懼。
ＳＭ沒有魁梧體格，也不是因為受過任何特殊武術訓練讓她能夠在被人用刀子抵住喉嚨時仍然處變不驚。但恐懼看來不是她的情緒組成之一。她記得兒時也曾有害怕的時候，但長大之後完全不懂得害怕。
科學家們用了好些方法想要引起ＳＭ的恐懼情緒，有些方法符合科學慣例，有些不太符合。例如在聽說她不喜歡蛇和蜘蛛之後，研究人員把她帶到一間珍禽異獸寵物店，讓她和一批滑行的生物共處。但ＳＭ不但不覺得害怕，反而不斷要求讓她把蛇握在手裡，不理會別人告訴她這些蛇很危險。她甚至想要觸摸一隻狼蛛（這種事連我們之中沒有蜘蛛恐懼症的人大概也會怕怕）。
研究人員又把ＳＭ帶到肯塔基州路易斯維爾（Louisville）韋弗利山療養院的一間鬼屋，那裡是美國靈異迷公認最讓人毛骨悚然的地方之一。雖然我們很多人大概都能夠毫不害怕地走在一間鬼屋裡，但那些穿著鬼怪服裝從幽暗角落跳出來的人至少會嚇你一跳，我們之中一些人甚至會小聲尖叫。但ＳＭ在鬼屋裡四處走動時都是面帶微笑，又常常對著那些企圖嚇她一跳的「鬼」發笑。她甚至碰了碰一隻鬼的頭，想知道鬼怪服裝穿起來是什麼感覺。
最後研究人員讓ＳＭ看了好些恐怖電影，例如《七夜怪談西洋篇》（The Ring）和《厄夜叢林》（The Blair Witch Project）等。她覺得這些電影有娛樂性和刺激性，但不嚇人。在觀看六部被歸類為恐怖片的電影的過程中，她流露出害怕反應的次數為：零。
因為沒有能力體驗恐懼，ＳＭ成為了今日最知名的醫學奇珍之一。現年五十歲中旬，她過去二十五年來受到密集研究，希望可以藉由她讓我們明白健康的人會害怕的原因。
不過有一件事情對於瞭解ＳＭ的病症極為關鍵：她還患有一種很罕見的遺傳性疾病，稱為「皮膚黏膜類脂沉積症」（Urbach-Wiethe disease）。「皮膚黏膜類脂沉積症」通常並不致命，但是會損害大腦，特別是損害太陽穴附近的大腦部位。該部位被稱為顳葉（temporal lobe）。顳葉深處是一個稱為杏仁核（amygdala）的區域，而這個區域對於瞭解恐懼情緒也許具有關鍵性，因為ＳＭ就是少了杏仁核。

大腦裡的杏仁

杏仁核之所以叫杏仁核，是因為它的樣子有一點像杏仁。你看著大腦表面的時候看不見它，需要一把解剖刀和一些技巧才能見著。
事實上杏仁核是一對，兩邊的顳葉各有一個。就像大腦的很多其他部分那樣（大腦是兩個大致對稱的腦半球構成），杏仁核是神經科學用單數名詞來指成雙結構體的奇怪習慣的受害者。
每個杏仁核被認為包含著大腦約八百六十億個神經元的其中一千兩百萬個（神經元是大腦的基本建材）。儘管如此，杏仁核並不是一個觸目的結構體。在十九世紀初期以前，它甚至不被認為是一個腦區。
然後，又要等到二十世紀中葉，科學家才開始把杏仁核和某些腦功能聯繫起來。不過自此之後它便聲名大噪。

猴子、麥斯卡林和杏仁核

一九三○年代，德裔美國心理學家克魯爾（Heinrich Klüver）愛上了致幻藥物麥斯卡林（Mescaline）。麥斯卡林是從美國西南部和墨西哥一種稱為烏羽玉（peyote）的土生小仙人掌提煉而成，其效果很多方面都類似迷患藥。麥斯卡林會讓克魯爾發生興趣，是因為它可以產生鮮明幻覺。不過，他的熱忱看來不只是出於醫學專業：他做實驗的方法常常是給自己服用這種藥物。
隨著他對麥斯卡林的探索持續進行，克魯爾開始好奇這種藥物影響的是大腦的哪個部分。他猜是顳葉。這是因為他注意到，給猴子注射大劑量麥斯卡林的話，會讓猴子產生類似顳葉癲癇的症狀的副作用—這種癲癇是顳葉引起。
為了測試這個假設，他找來一個年輕的神經外科醫師布西（Paul Bucy），讓他切除猴子的一部分顳葉。克魯爾的想法是，如果顳葉是麥斯卡林發揮效力所必需，那麼切除顳葉就會讓這種藥物失效。他有所不知的是，這個實驗將會讓他的名字出現在今日的每一本神經科學導論性教科書。
克魯爾和布西的第一個實驗對象是一隻侵略性強的猴子， 名叫「 極光」（Aurora）。布西切除了「極光」左、右顳葉的大部分。之後，兩位科學家對於「極光」出現的行為改變感到震驚。突然之間，這隻野性和難駕馭的猴子變得乖巧順服。牠表現出一系列不尋常的行為，但最突出的是牠不再會憤怒或恐懼。當克魯爾和布西發表這個研究結果，它成為了第一個把顳葉和強烈情緒關連在一起的知名研究。顳葉受損引起的效果後來被稱為「克魯爾─布西症候群」（Klüver–Bucy syndrome）。
二十年之後的一九五○年代，英國神經心理學家魏斯克蘭茨（Larry Weiskrantz）發現，只是切除猴子的杏仁核一樣可以複製克魯爾和布西看見的很多效果。歷來第一次，這個本來寂寂無名的腦區受到了研究者的關注。
魏斯克蘭茨認為，杏仁核也許對於讓猴子知道一件事情是好是壞非常重要——這種觀點和現代神經科學家一致。不過之後的很多科學家忽略了杏仁核和正面情緒的關連，主要專注於負面情緒。有一種情緒特別被愛拿來和杏仁核拉在一起：恐懼。

瞭解恐懼

很多可證明恐懼和杏仁核有關的證據來自對被稱為恐懼制約（fear conditioning）的學習（Learning）的研究。這些實驗設法把研究對象（通常是老鼠）不認為是好或壞的東西（如嗶嗶聲響），連結於老鼠認為是絕對不好的東西（如輕微電擊）。方法是在給老鼠一點點電擊以前反覆播放嗶嗶聲響。
如果你這樣做的次數夠多，那麼到最後，每次嗶嗶聲響起，老鼠就會流露出害怕跡象（不管有沒有緊接著給牠電擊都是如此）。讓一個本來中性的刺激越來越能引起反應，這過程稱為制約。制約是透過學習，把本來在心靈裡無甚關係的兩件事情連結起來。由於在我們目前的討論中，這種學習涉及恐懼反應，因此這個過程被稱為恐懼制約。
當科學家開始研究杏仁核在恐懼制約的作用時，很多人得到類似結果：杏仁核或它連接到大腦其他部分的神經路徑如果受損，有關恐懼的學習就會被擾亂。例如，如果你破壞了老鼠的杏仁核，然後設法要讓牠認識一個危險的信號，牠們將學不會這種連結。不管你多少次在電擊老鼠之前播放嗶嗶聲，老鼠在聽到嗶嗶聲之後都不會有害怕反應。
其他以杏仁核完整的老鼠所做的研究顯示，在嗶嗶聲響起時，杏仁核神經元會更加活躍。然後，以人所做的研究也有類似結果：當人在學習害怕什麼時，杏仁核會介入。各種證據都顯示，杏仁核在學習恐懼一事上有其角色。它看來可以幫助我們創造記憶，讓我們認得這世界上有潛在危險性的事物。

杏仁核作為威脅偵測器

所以我們已經肯定，杏仁核在學習恐懼一事上扮演關鍵角色。但在經驗恐懼一事上又如何？它有助於產生恐懼情緒嗎？證據顯示答案是肯定的。當我們光是面對某些威脅時，杏仁核就會變得活躍，另外，透過創造我們經驗過的可怕事物的回憶，它幫助我們在一開始便辨識出威脅和做出反應。
對於可怕事物的典型反應，是所謂的「打或跑」（fight-or-flight）反應。理由很簡單。當你碰到有威脅的事物時，身體會反射性地讓你緊繃起來並充滿精力，讓你可以起而戰鬥或轉身跑掉。這一類反應在史前時代應該相當重要，因為那時候我們最常遇到的威脅都是生死攸關（例如被獅子追趕）。因為「打或跑反應」能夠在這些處境中幫助我們的身體用一種自我保存（self-preserving）的方式來行動，它也幫助我們的物種渡過危機四伏的歲月，存活了下來。
在啟動「打或跑反應」一事上，杏仁核可說扮演核心角色。這個過程在人體接收到感官（例如眼睛）傳來的環境資訊時展開。當附近有什麼潛在危險性或威脅性，杏仁核的神經元就會發送信號給大腦其他部分，讓這些部分使得你充滿能量、警戒和恐懼。例如， 杏仁核的神經元會去到另一個稱為下視丘（hypothalamus）的結構體（那是大腦中一個小而複雜的部分，可以透過控制激素的釋放量改變你的身體狀態），指揮心跳和呼吸的加速。你的瞳孔會擴大，你的肝臟會開始分泌更多葡萄糖，而那些對當前一刻並不重要的活動（例如分泌口水以消化食物）則會受到抑制。
所有這些生理變化都是有道理的。它們是要確保高含氧量、肌肉準備好收縮、身體有供活動的足夠能量（採取葡萄糖的形式）、瞳孔因為有夠多的光進入而看得清楚環境的重要特徵，以此為你的身體準備好戰鬥或逃跑。
這是一種複雜的反應，發生的速度快得不可思議，可以幫助我們應付種類繁多的危險。但不幸的是，大腦對於什麼事情才是真正危險和有必要啟動「打或跑反應」並不是非常有鑑別力。我們大部分人其實都沒那麼經常碰到需要打或跑的威脅。但我們的大腦並沒有利用人類歷史現今這段相對和平的時期來放鬆它偵測威脅的能力。代之以，它常常因為一些小摩擦甚至只是我們的焦慮思想，就讓我們以「打或跑反應」來回應。
不過，自從人類物種誕生以來，「打或跑反應」就是我們生存技術的本質部分，這讓我們被迫把它的好處和壞處一起收下。事情本來有可能更糟糕。當運作良好時，我們的威脅偵測機制讓我們能夠馬上偵測出任何也許有危險性的東西，並在幾秒鐘之內做出反應。不過，這樣的能力雖然厲害，但杏仁核還有一個更厲害的特徵：它看來可以在我們甚至還沒有意識到危險之前就偵測到威脅並啟動「打或跑反應」。

恐懼Fear
愛荷華大學的研究人員是在一九九○年代初期第一次接觸到ＳＭ（使用姓名縮寫是為了保護她的隱私）。他們形容這位三十歲的女子智力中等，個性開朗。雖然這種形容平凡無奇，但大學的科學家們卻對ＳＭ的一個奇怪缺陷深感興趣：她無法判讀別人臉上的情緒。對於恐懼來說特別是如此：ＳＭ就是無法從別人的臉上表情看出對方感到害怕。
對大部分人來說，憑別人臉上表情判別對方的情緒是一種自然能力，是一種我們在幾乎所有社會互動中都極端倚重的技巧。因此研究人員對ＳＭ的這項缺陷深感好奇，說服她參加一些測試。很快地，他們明白到她...

一本好讀的導論，對於大腦的複雜性和神奇有精采說明，適合任何對科學、醫學和人之所以成為人感興趣的讀者。讀來像一部短篇偵探小說集，《大腦X檔案》結合了神經科學的經典案例和探尋大腦祕密的最新技術找到的發現。
──芬格（Stanley Finger）博士，華盛頓大學聖路易校區心理學暨腦科學榮譽教授，著有《神經科學的起源》（Origins of Neuroscience）、《大腦背後的心靈》（Minds behind the Brain）、《加爾：心靈的博物學家、大腦的先知》（Franz Joseph Gall: Naturalist of the Mind, Visionary of the Brain）

一本內容翔實、好讀和投入的書，適合任何對大腦如何運作感興趣但又不知道從何入手的人閱讀。
──柏奈特（Dean Burnett）博士，著有《快樂的腦》（Happy Brain）和《蠢笨的腦》（Idiot Brain）

這本書清晰地解釋了我們認為人類對大腦這個最神祕物體的所知。丁曼把古典案例和現代研究編織為容易消化的段落，為日新月異的神經科學領域提供了一本卓越的入門書籍。
──科斯坦迪（Moheb Costandi），著有《神經可塑性》（Neuroplasticity）和《你不可不知的五十個腦科學知識》（Human Brain Ideas You Really Need to Know）

針對腦的運作和神經科學當前議題，一部高度清通好讀的入門書……對這個領域一個神奇的導論。
──安姆托（Frank Amthor），阿拉巴馬大學心理學教授，著有《給笨蛋讀的神經科學》（Neuroscience for Dummies）

一本好讀的導論，對於大腦的複雜性和神奇有精采說明，適合任何對科學、醫學和人之所以成為人感興趣的讀者。讀來像一部短篇偵探小說集，《大腦X檔案》結合了神經科學的經典案例和探尋大腦祕密的最新技術找到的發現。
──芬格（Stanley Finger）博士，華盛頓大學聖路易校區心理學暨腦科學榮譽教授，著有《神經科學的起源》（Origins of Neuroscience）、《大腦背後的心靈》（Minds behind the Brain）、《加爾：心靈的博物學家、大腦的先知》（Franz Joseph Gall: Naturalist of the Mind, Visionary of the Brain）

一本內容翔實、好讀...

一九○八年，戈德斯坦（Kurt Goldstein）正在德國一間精神病醫院擔任住院醫師，任期快結束的時候，他遇到了一個極不尋常的病例。當時戈德斯坦從醫學院畢業不過五年，注定輝煌的事業才正要開始。幾十年後，他將會成為備受推崇的神經心理學家和大有影響力的作者。他是最早其中一個鼓吹用全方位取向治療精神病患的人，主張有必要把病患視為一個個人（更精確的說法是視為一個有機體），而不只是一批症狀的集合體。第一次世界大戰期間，他創辦了一間根據這種全方位取向哲學運作的醫院，專門治療腦損傷的軍人。有數以千計的軍人在那裡接受過治療。後來，戈德斯坦因為其猶太人的身分而不見容於納粹，被迫離開德國。不過，在他當住院醫師早期，他已經見識過此生中最奇特的病例。

該病人是一名五十七歲的女性，兩年前曾經中風，左手臂因而癱瘓。一段時間之後，左手臂恢復活動能力，但卻出現了奇怪的併發症：她的左手看似有了獨立意志。有些時候它明明白白和她唱反調，另一些時候則是頑強地干涉她用右手進行的活動。她形容她的左手「自行其是，為所欲為」。當她要用右手拿一杯飲料時，她的左手會搶過杯子，倒掉飲料。當她晚上躺下要睡覺時，左手會把床單扯掉。有一次這隻手甚至掐住她的脖子，想要把她掐死！

戈德斯坦知道有其他左、右手互相衝突的病例，但都沒有這個女病人的情況如此極端。她的左手是那樣不受控制，她開始相信它是被惡靈附身。

戈德斯坦絞盡腦汁要解釋這個現象。最後他斷定，女病人的行為必然是因為腦子內部的溝通受到擾亂，大概是因為右腦的感官區及運動區無法和左手臂的活動協調（右腦通常是控制左手臂的活動）。不過總的來說，這個病例還是讓年輕的戈德斯坦備感困惑。

此後，出現了數以百計類似的病例。在很多這一類病人中，他們其中一隻手看來特別叛逆，就像婚姻不快樂的妻子遇到丈夫說什麼都要反駁。例如，有一個病人每次給襯衫扣上鈕釦，另一隻手就會堅定地解開鈕釦。如果他拿起一本書來讀，空著的手就會突然把書搶過去，啪一聲把書砸在桌上。當他用叉子把食物送到嘴巴，那隻壞心眼的手會把叉子搶過去，扔得遠遠。有時這隻手還會變得暴力，攻擊患者本人或附近的其他人。

這種現象後來被稱為異手症（alien hand syndrome），這是因為那隻怪手的意圖是如此難猜透，常常讓病人難以相信手的活動是出自他們腦袋的命令。他們感覺自己和那隻手不相連結，有時，唯一能夠讓他們相信這隻手仍然是身體一部分的，是看見它連在身體上。事實上，如果你矇上病人的眼睛，然後讓他們的「異手」按上述的方式行動，他們常常會以為是別人的手在作怪，而不是他們自己的手所為。

異手症很罕見，通常被認為和某種腦損傷有關——要麼是中風之類導致的突然損傷，要麼是阿茲海默症之類導致的漸進性退化。通常，受損的部分被認為是制止不想要的運動的大腦部分，又或是讓兩個腦半球可以溝通以協調肢體活動的大腦部分（每個腦半球主要是控制身體另一邊的手）。所以，即使戈德斯坦未能清楚理解異手症的機制，但他的猜測雖不中亦不遠矣。

第一次讀到有異手症這回事時，我是個大學生，修了一門談到一些神經科學基本知識的心理學課程。那是我第一次真正接觸大腦研究，而異手症讓我瞠目結舌。我不只以前從未聽過這種疾病，也完全無法想像大腦能夠產生出那樣不尋常和反直覺的行為。我為之著迷。我不能說我就是在這一刻決定要研究大腦，但它斷然讓我想要多瞭解這個神祕得不可思議的器官。不多久之後，我就決定攻讀神經科學博士學位。但在為大腦癡迷這件事情上，我絕不孤單。到了我開始全時間研究它的時候，神經科學已經到達風靡大眾的程度。

有少數人（例如科學迷和神經科學家）當然總是對大腦深感興趣，但神經科學在一九九○年代和二○○○年代卻爭取到了更廣泛的注目。在一九九○年代，新的神經成像技術（指任何可以讓科學家製作大腦影像的方法）讓人們第一次製作出腦部活動的影像，而這些彩色影像同時激起科學家和一般大眾的好奇。另外，在一九九○年代，設計來影響腦功能的抗憂鬱藥物在醫學治療中變得異常流行，讓操縱腦部以治療精神失調的可能性一派樂觀，或者僅僅是讓我們過上盡可能最快樂的心靈生活。新的技術成就也許諾著未來更驚人的進步。

這些發展促進了對於神經科學的熱情。人們開始明白，如果我們人格的基礎和我們行為的理由可以追溯到大腦，那麼理解我們自己的最好方法也許就是透過獲得更多有關大腦如何運作的知識。突然之間，學習精神科學蔚為時髦。

不過，新誕生的大腦迷們很快就意識到，有關大腦的精確資訊不是那麼容易獲得。很多精神科學著作的程度都太深，不是一般人所能瞭解——甚至不是新入行的神經科學家所能瞭解。雪上加霜的是，那些專為大眾而寫的東西有時會適得其反：把事情太過簡化以致未能精確道出腦的樣貌或功能。出現在大眾媒體的資訊往往譁眾取寵，讓讀者對精神科學真正能夠做到些什麼有所誤解。

我寫這本書的目的，是為了滿足各位想多瞭解大腦的興趣，並且不走向太深奧或太簡化的極端。本書是為沒有精神科學背景的讀者而寫，事實上甚至不要求讀者有任何科學背景。同時，我也設法避免那種會讓人對大腦有不精確或不完整瞭解的過度簡化說法。我努力呈現當前神經科學研究令人興奮的發現，但也不誇大它的成就或潛力。

本書分為十章，每章介紹一種不同的腦功能。在解釋這些功能的過程中，我會提供各位對大腦運作的基本瞭解，介紹一長串的腦區和機制等等。待讀罷本書，各位將擁有足夠的神經科學背景知識，從而能夠閱讀介紹新發展的著作，和朋友聊腦功能，也許甚至能更好地理解各位所做的一些事情背後的理由。

即使如此，神經科學終究是一門範圍廣大的學科，雖然我們對於大腦已經明白了不少，但它有更多東西是我們還無法解釋的。所以本書必然只是一個導論，不是對大腦裡裡外外一個詳盡無遺的嚮導。事實上，我希望本書可以讓各位對大腦所做的有趣、古怪和神奇的事情有足夠思考，以致在讀畢之後會比剛開始有更多的問題。因為這些問題將會促使各位繼續學習神經科學。不過，即使各位為所有這些問題找到了答案，你們對於大腦不明白的事情仍然比明白的事情多上幾倍。事實上，完整解釋大腦不太可能是我們有生之年可達成的壯舉。即使是最偉大的神經科學家，對於大腦究竟如何運作仍然只是略知一二。

不過，本書理應能夠幫助各位更明白腦殼內那三磅重的起皺物質的特徵和怪癖。大腦遠遠談不上完美，但它有一種無可匹敵的能力，可以把很多分派給它的工作做好。這是有人會把人生投入於教導別人認識大腦的眾多理由之一：我想不出來世界還有什麼事情比這更有趣，更值得我花時間去談論和為文介紹。

一九○八年，戈德斯坦（Kurt Goldstein）正在德國一間精神病醫院擔任住院醫師，任期快結束的時候，他遇到了一個極不尋常的病例。當時戈德斯坦從醫學院畢業不過五年，注定輝煌的事業才正要開始。幾十年後，他將會成為備受推崇的神經心理學家和大有影響力的作者。他是最早其中一個鼓吹用全方位取向治療精神病患的人，主張有必要把病患視為一個個人（更精確的說法是視為一個有機體），而不只是一批症狀的集合體。第一次世界大戰期間，他創辦了一間根據這種全方位取向哲學運作的醫院，專門治療腦損傷的軍人。有數以千計的軍人在那裡接受過治療...

導論

第1章　恐懼
第2章　記憶
第3章　睡眠
第4章　語言
第5章　難過
第6章　運動
第7章　視力
第8章　快樂
第9章　疼痛
第10章　注意力

跋
鳴謝
參考文獻

導論

第1章　恐懼
第2章　記憶
第3章　睡眠
第4章　語言
第5章　難過
第6章　運動
第7章　視力
第8章　快樂
第9章　疼痛
第10章　注意力

跋
鳴謝
參考文獻