《脑科学的故事》

这本书并不是一本简化版的教科书，而是寓教于乐。作者力图通过一个个有趣的，甚至是在令人感到匪夷所思的故事中间，来介绍脑科学的基本知识

2004年的年初，退休以后，开始考虑退休的生活怎么过的问题。由于我长期从事和脑科学有关的科学研究和教学工作，所以对脑和心智的问题产生了浓厚的兴趣。就产生了以脑和心智的科普写作，作为余生事业的想法。

在这十几年来，我已经出版或者今年年底前要出版的一共有八本书。其中六本是自己写的，两本是翻译的，现在正在写第九本。就其内容来讲，可以分为四类。第一类是给大众，特别是青少年看的，有关脑和心智的故事。我写作这类书的目的主要是引起读者的兴趣和好奇。内容不求齐全，每一篇都是从一个故事出发，最后，说明其中的一个科学道理。这就有点像在浩瀚的脑海边上拾取一个个美丽的贝壳，把它收集起来展示。让读者在赏心悦目之余，产生对大自然的热爱。那么这类书一共有四本。

第一本是2011年上海科学技术出版社出版的《脑科学的故事》。这本书是从脑科学的一些先驱的奠基性研究中发现的故事讲起，也讲了记忆、情绪、脑的可塑性和脑的多学科研究。特别是从视觉研究中间收集了不少很有趣的故事，来介绍脑科学的基本知识。这本书并不是一本简化版的教科书，而是寓教于乐。我力图通过一个个有趣的，甚至是在令人感到匪夷所思的故事中间，来介绍脑科学的基本知识。这里我就来介绍两个有趣的故事，想要知道更多故事的读者，可能就得读读这本书。

如果你到过墨尔本的科学博物馆的话，那么你会发现，有一间称为“埃姆斯魔屋”的很奇怪的小屋子。这个屋子前面的墙壁上有一个小洞，你可以一个眼睛从这个洞里面看进去。你会看到对面墙壁的两侧，立了两个人。一个是巨人，而另一个是侏儒。但是如果你跑到这个房子里面去看的话，根本就没有什么巨人和侏儒，只是两个普通人。但是这个房子的结构有点奇怪。这个房子并不是一个长方体，而是一个梯形的形状。它的后壁是斜的，左边深，右边浅，上面的屋顶也是倾斜下来。但是，地板上面的方块也不是一样的大小。实际上，远的地方的方块比较大，近的地方的方块比较小。因为你是从一个眼睛看进去的，所以就没有了双眼的视差。你就丧失了用一个眼睛看感到的立体感，一个眼睛看你感不到立体感。

所以，因为设计很巧妙，它使得后面的梯形的墙壁落在你的视网膜上面的投影，是一个长方形。这样的话，你就会误以为这间房子还是一个正常的房子，你以为左面和右面是一样深。这样的话，因为这两个人立在里面，一个人离你比较近，他在视网膜上面的像就比较大；而一个人在那比较远，他在视网膜上面的像就比较小。但是我们人的脑子先天和后天的经验所得到的知识是什么？如果说两个一样远近的物体，落在视网膜上面的像有大有小的话。那么像大的那个对象就大，像小的那个对象就小。所以这样的话，那些就会让你误以为站在离你近的人是一个巨人，而离你远的人是一个侏儒。这说明我们人的看并不是单单依靠落在视网膜上面的那个像，而是依靠脑子。所以脑子实际上是对于投在视网膜的像，进去以后它要经过加工进行了重建。

所以，诺奖得主克里克，他说：“看是一个主动的构建过程，大脑可以根据以往的经验以及眼睛所提供的有限而模糊的信息做出最好的解释。进化可以确保大脑在正常情况下非常成功地完成此类任务，但情况并非总是如此。心理学家之所以热衷于研究视错觉，是因为视觉系统的这种部分功能缺陷，恰恰能为揭示该系统的组织方式提供了某些有用线索。”所以我们这种视错觉，实际上是在非常人为的情况下面产生的。我们通常哪会看到这样奇怪的形状的房子。但是另外对于动物来讲，要能够在非常短的一个瞬间做出正确的反应，这是事关它的生死存亡。如果为了得出精确的判断需要花费很长的时间，那么在它得出判断之前可能早就给天敌吃掉了。

这本书里边我另外来讲一个故事，就是用舌头来代替眼睛。因为我们知道许多盲人，他之所以看不到东西，并不是由于他的脑子坏了，而只是他的眼睛坏了，就是外面的信号进不到脑。他在做梦的时候，他还可以梦见图像，甚至还可以梦见颜色。所以讲，这些眼睛瞎了的盲人仅仅是因为外界的信号进不到脑。事实上面我们知道图像只是到视网膜为止，进了视网膜以后，一直到脑，这都是神经性，都是神经脉冲，都是电信号。所以就算眼睛坏了，如果你能够把相应的电信号再传送到脑里面去，那么他还是可以感受到外界的刺激。也许我们可以讲，他还是能够“看到”外面的东西。所以这方面的一个很有名的专家叫做巴赫-利塔，他说：“脑可以学会从其他感觉器官传来的许多神经脉冲序列中间提取出同样的消息。假定这个感官能够携带从一个摄像机这样的眼睛替代物中过来的信息的话。”

那么，他工作中间最使人好奇的工作，就是他是利用舌头作为接受面。为什么用舌头？这是因为，第一，舌头的感受器就暴露在表面，它是除了嘴唇和手指尖以外，对空间分布最敏感的一个器官，它的空间分辨率非常高。第二，嘴巴里面都是唾液，所以用电极放在舌头表面上接触最好。所以这样的话，他就把12×12，144个电极做成一个很小的电极，放在舌头上面。然后就从摄像机的144个像素上面的电信号传到这个舌头上面来。受试者就利用这个来代替眼睛看东西，他这样做效果还是相当不错的。其中，第一个用这种装置的是一个盲人运动员，叫做怀海迈耶。他甚至还登上了珠穆朗玛峰，他甚至用这个东西和人家能够玩剪刀、石头和布的游戏。

那么究竟感觉如何？我们先来看一看他们的一个研究生的亲身体验。用她的话我想来说明，就是她带了这个装置以后，她是如何感受的，她的感受究竟是什么？这个研究生叫做贝克。他做实验的时候是把一个小的摄像机放在她的额头上面，所以这个摄像机完全是随着她的脑袋的运动而运动的。然后这上面有一个电线，收到她的舌头上面。那么她坐在一个实验桌旁边，就像这个实验桌，这个实验桌边上都是铺了丝绒，所以有东西在上面动的话是没有声音的。她说：“我坐在一张用黑布，实际上是丝绒蒙起来的桌子旁边，周围也都是黑色的幕布，在我的面前放了很多蜡烛、小球，还有我不熟悉的东西。我的右手、右臂和头上绑了不少导线，我的嘴里放满了电极，蒙上了双眼。”就她是看不到的，不能用眼睛看。所以在听上去有点像黑弥撒中间的一幕，但是实际上比这还要稀奇。“我是要用舌头来看东西。卡姆就坐在我的前面，她告诉我她手中拿有一个球。但是当她把球在台布上面滚来滚去的时候，我听不到任何的声音。她说球就要向我滚过来了，可能滚到我的右侧，也可能滚到我的左侧，也可能直奔我而来。但是不论是我的眼睛，还是我的耳朵我都无从知晓。现在就靠舌头了。除了嘴唇以外，身体上没有哪个部分有比舌头上更多的触觉神经末梢。摄像机看到的图像就传送到了我润湿而导电性良好的舌头表面。当卡姆把球滚过来的时候，我被蒙上了眼睛，双眼是一无所见。但是从我的舌头上传来一层刺痛感。当她把球向我滚来的时候，我的手伸向左边，我抓住了球。巴赫-利塔好像是对的。但是，实验室里我对我真正体验到的是什么还是有点拿不准。这些图像有股发酸的电池兮兮的味道，好像酷暑阵雨的冲击。它们确实给我什么东西在什么地方的感觉，但是这就是视觉吗？”

那么对于这个问题，科学家之间也有点争论。就是美国加州大学旧金山分校的一个搞神经可塑性的权威，叫默策尼希。他评论说，这个装置是一个非常好的替代装置，但是对它这个是不是真正就是视觉呢？他有怀疑，他说：“如果没有刺激视网膜，那么在我看来，这就好像不大可能是在看。”不过巴赫-利塔他说：“我完全不同意。视神经一点也没有什么特别的地方，脑并不在乎信息是从哪儿来的，你一定要视觉输入才能看吗？不，如果你能够对光起反应而且有知觉，那么这就是视觉。”所以他认为这个舌头的装置，也不一定非得要限于视觉代偿。他说：“不管什么物理量，只要是我们可以测量的，都可以传输到脑。脑就都可以学会使用它们。”

这本书，《脑科学的故事》得到了2015年上海市科普教育创新奖成果奖的二等奖，和2016年的上海市科学技术奖的三等奖。