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撰文 | 王昱
审校 | 黄雨佳
作为人体最重要、最复杂的器官，大脑的整体结构早已经在各种科普的轮番轰炸下广为人知。我们的大脑左右分成了两个半球，左脑主语言、逻辑、计算；右脑主空间感知、面孔识别和艺术创造力。并且左脑主要接收右眼的视觉信息，控制右侧身体运动；右脑主要接收左眼的视觉信息，控制左侧身体运动。
人类对左右脑功能分区的了解是一个逐步积累的过程。例如，1861年法国神经外科医生保罗·布洛卡（Paul Broca）发现了一名无法说话但能理解语言的患者。这名患者随后右侧身体开始瘫痪，患者去世后的尸检显示，他大脑左半球有损伤。19世纪中叶一批类似的发现是左右脑分工的最早直接证据，人们首次了明确语言功能主要位于大脑左半球。
20世纪初，医生为治疗严重癫痫或脑肿瘤，曾进行单侧大脑半球切除手术。研究发现：切除左半球的患者往往出现严重语言障碍，而切除右半球的患者虽然语言能力基本正常，但会出现空间感知、面孔识别等问题。其实，哪怕到今天，大脑半球断离术也是一种极端场景下的激进医疗方案。
其实，在这些实验证据之外，关于左右大脑的分工，还有一个更加直观、甚至有些令人细思恐极的例子：裂脑实验。
分裂大脑
从外侧看，我们的大脑表面布满沟壑，这是为了在有限的颅腔体积内尽可能扩大大脑皮层的表面积，容纳更多神经元。但如果从左右大脑半球中间的缝隙向内深入，你会看到大脑半球终究还是连接在一起的，连接左右大脑半球的部位叫胼胝（pián zhī）体。如果胼胝体被破坏，左右大脑半球之间的神经信号传递就会受阻。
红色位置为胼胝体。图片来源：LSDB
但切断胼胝体并不会明显影响大脑的功能——至少从动物实验上看是这样。
20世纪50年代，美国芝加哥大学的神经科学家罗杰·斯佩里（Roger Sperry）在实验室中切断了猫的胼胝体，也一并切断了它的视神经交叉。虽然左脑主要接收右眼的视觉信号，右脑主要接收左眼的视觉信号，但传递视觉信号的神经束在两个脑半球之间存在交叉，因此左脑也能收到一部分左眼的视觉信号，右侧也是一样。当视神经交叉和胼胝体被一并左右切断后，眼睛的视觉信号传不到对侧半脑，猫的左、右脑就分别只能收到左、右眼的视觉信号了。
当视神经交叉和胼胝体被一并左右切断后，猫的左、右脑就分别只能收到左、右眼的视觉信号了。图片来源：Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man. Scientific American, 217(2), 24–29.
在胼胝体被切断后，实验猫起初看起来并没有什么特别的异常，但它却在后续的实验中出现了不对劲的地方。斯佩里团队遮住猫的左眼，让它只用右眼学习一个任务，实验猫正常学会了。但当他们反过来，遮住猫的右眼，让它只用左眼完成任务时，实验猫竟仿佛完全没有接触过任务目标，需要重新学习。这说明切断胼胝体后，左右大脑半球的功能相对独立。后续的猴实验也验证了这一点。
不管怎样，至少动物实验说明切除胼胝体不会对正常的心智功能造成影响。这也促使医生考虑通过切除胼胝体来治疗极端不可控且危及生命的癫痫。癫痫发作的本质是大脑局部神经元异常同步放电，这种异常放电会从一个脑半球扩散到全脑——但如果切除胼胝体，切断左右脑的连接，是不是就能将癫痫控制在一个脑半球中了？
在那个连大脑前额叶都敢切的年代，临床上的行为总是显得非常激进。人类的胼胝体切除手术（或者说裂脑手术）在争议中取得了成功，手术几乎完全消除了癫痫发作，甚至单侧发作也消除了。患者在术后恢复一段时间后，看上去也大体正常。当然，临床手术不同于动物实验，医生保留了患者的视神经交叉，手术只切断了胼胝体。所以裂脑人左脑仍主要享有右眼视觉，右脑仍主要享有左眼视觉。
这些裂脑人是斯佩里团队宝贵的机会。
一个身体，两个意识
斯佩里团队招募了10名因癫痫而接受裂脑手术的患者，并对其中4名进行了长期、多测试的深入检查。
他们发现，手术并未改变患者的气质、性格或一般智力。首例患者术后30天虽无法说话，但随后也逐渐恢复，而且大部分患者术后苏醒即能开玩笑、说绕口令。但裂脑手术终归还是有影响的，患者变得偏好使用由左半球控制的右侧身体，术后较长时间内左侧身体自发活动极少，对刺激无反应（如左半身蹭到物体无察觉，左手持物否认其存在）。
为了验证裂脑人是否会出现实验动物身上那种左右脑相对独立的情况，斯佩里的学生迈克尔·加扎尼加（Michael Gazzaniga）想到，可以给患者左右眼分别展示不同的画面。在这种情况下，左脑享有右眼的视野，可以用右侧身体做出回应；右脑享有左眼的视野，可以用左侧身体做出回应。
实验示意图。图片来源：Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man.Scientific American, 217(2), 24–29.
结果，当研究人员向裂脑人右眼（左脑）展示桌子上的物品时，裂脑人能用右手指出物品所在的位置，也能口头报告看到了什么。但是换到左眼（右脑）后，裂脑人虽然能用左手指出所在的位置，嘴上却说什么也看不到。裂脑人的左手和语言冲突了，这也验证了一直以来语言功能集中在左脑的观点。
斯佩里团队后续又进行了一系列实验。1967年他们给《科学美国人》（Scientific American）写了一篇名为《人类的裂脑》（The split brain in man）的文章，其中他们发现单独的左脑负责抽象思维、符号关系和细节的逻辑分析，特别是时间关系。它能说话、书写和进行数学计算。右脑虽然沉默无言，但它在具体思维、空间意识和对复杂关系的理解能力方面则优于左脑。比如右脑更能识别旋律，更好地区分声音和语调。
总之，这就像一个身体里有两个意识。左脑意识会说话，会算数，能感知触觉，但空间感知能力很差，甚至用右手画不出一个3D立方体。右脑意识不会说话，只能听懂简单的指令，但会通过微笑等方式响应外界刺激，可以控制左手用积木拼图，绘制3D立方体。
这些发现，以及后续更加深入的研究，让斯佩里获得了1981年的诺贝尔生理学或医学奖。
左右脑有不同的擅长方面。图片来源：Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981
极端疗法
但作为这一切的前提，裂脑手术本身仍在继续发展。2021年，一篇发表于《世界神经外科》（World Neurosurgery）的论文回顾了胼胝体切开术的发展历程。到今天，胼胝体切开术被视为一种姑息疗法，适用于药物难治性癫痫且病灶切除术不可行的病例。学界也逐渐意识到，胼胝体本身是癫痫发作在左右脑间扩散的重要通路，而胼胝体切开术对某些类型的癫痫疗效甚好。
如今，学界对胼胝体切开术的态度从多年忽视转变为重视，原先被忽视的伦理争议又重新显现。在经历胼胝体切除手术成为裂脑人后，患者每个半球似乎会拥有各自独立的感知、概念和行动冲动。虽然非常罕见，但确实有裂脑人左右大脑冲突的报道。
曾有裂脑人在穿衣服时，会用一只手提裤子（想穿衣服的大脑一侧）而另一只手往下拉（不想穿衣服的一侧）。还有报道称，他曾用左手抓住妻子并猛烈摇晃，此时他的右手前来相助，抓住了那只具有攻击性的左手。这种来自大脑内部的冲突确实会让人感到有些恐怖，“一个身体，两个意识”的伦理争议到今天仍没有停止。
这些争议恐怕一时半会也停不下来。毕竟意识本身的成因，至今也没有足够令所有人都满意的答案。如果有人找到了问题的答案，应该值得一个诺贝尔奖。
参考链接：
Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man. Scientific American, 217(2), 24–29. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0867-24
R. W. Sperry. THE GREAT CEREBRAL COMMISSURE. Scientific American, Vol. 210, No. 1 (January 1964), pp. 42-53 (12 pages). https://www.scientificamerican.com/article/the-great-cerebral-commissure/
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1981/press-release/
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1878875020319471?via%3Dihub
https://en.wikipedia.org/wiki/Split-brain#cite_note-1