二元性之谜
令科学家捉摸不透的额叶是大脑坚守自身奥秘的所在。多年以来，最吸引人们的还是大脑的二元性之谜——无论是在科学界还是在新闻界。为什么大脑由左右两部分组成，它们有什么不同？这是我们读懂和理解本书试图阐述的心智特质的核心。
天才和智慧、才华和能力，这两对特质同样令人敬畏，但又截然不同。我们知道它们并非“连体儿”，你可能具备其中一种而缺少另一种。我们也知道，它们的峰值表现对应不同的年龄段：年轻人往往更有天才和才华，老年人通常更富智慧和能力。
这两类特质如此紧密相联又如此各自为政，它们的大脑机制是什么？它们在大脑中如何互相参照和联系？我们现在就来研究这个问题。
如前所述，能力及其最高形式——智慧——取决于包含描述性信息和规范性信息的可用模式。这些模式能让我们将看似棘手的新问题识别成过去遇到的、已经解决的问题的变体。
但当你面对的情况和大脑存储的模式丝毫不符时会发生什么呢？基于之前的讨论，我们已经知道模式的形成是一个长期复杂的过程，不能简单地以“是/否”来进行二元区分。这意味着一种模式可能已经部分形成，也可以被部分使用。我们稍后再讨论其中的微妙之处，现在为了清晰起见，让我们先考虑一个简化的可能性范围。假设一个人遇到了一个问题，暂且不论其认知体系是否找到了相应的模式，或者按斯蒂芬·格罗斯伯格的说法，不论先前形成的吸引子是否产生了“自适应共振”。现在我们要考虑两类情况：熟悉的情况和陌生的情况。大脑如何应对这两类挑战呢？
让我们进入大脑半球探索二元性的奥秘。二元性是大脑最根本、最普遍的属性之一，它渗透在大脑各处，从脑干到新皮质。每一个组织、胞核和神经通路都具有二元性。过去，我们认为这种二元性是为了体现完美对称。现在，我们知道大脑的对称只是粗略和局部的。没错，大脑的对称性高于非对称性：相比两个完全不同的主题，将大脑的两个半球理解成同一个基本主题的两个变量更好。而且，大脑的两个半脑也不能离开对方独立运转，它们在每一个层面都通过丰富的神经通路相连，包括皮质和皮质下结构。就皮质而言，连接左右半脑的神经通路形成了一个叫作“胼胝体”的大型组织。胼胝体和其他神经通路能确保左右半脑持续进行交流，或者进行无数平行的交叉对话。
从根本上说，大脑的运转基于一个整体而不是两个分离的部分。但这种统一是相对的。我们将看到，左右半脑在结构和生物化学方面的微妙差异会转化成它们之间重大的功能区别。
只有少数大脑组织逃过了二元性规则，包括内分泌腺、松果体和脑垂体，后两者是深埋在大脑中间的胞核小集体。松果体独特的单一地位——与二元性截然相反，使得17世纪伟大的哲学家勒内·笛卡儿宣称它是身体和心灵相遇的地方，希望以此解决他所创造的身心二元论难题。今天，我们知道松果体起到的作用要小得多，但并非不重要，它生产褪黑激素并协助调节睡眠周期。另一个逃过二元性规则的大脑组织，也就是脑垂体，负责分泌和释放各种激素。
很少有话题比大脑的二元性更加引人关注，更能激发稀奇古怪的猜测。为什么我们需要两个大脑半球？为什么两个比一个好？多年来，研究人员提出了许多理论和假设来解决这些问题，但总会出现相反的证据挑战它们，而且经常能战胜它们。
语言和大脑：误解的根源
对左右半脑功能的探索，一直以来受到一些公认假设的主宰。第一个假设是，差异仅限于皮质，也就是大脑半球。第二个假设是，这些差异只和大脑的功能相关，左右半脑在结构上和生物化学上是相同的。第三个假设是，左右半脑的差异只存在于人类身上，其他物种的左右半脑在结构上、生物化学上和功能上都是对称的。
事实证明，这三个假设与其说是澄清了真相，不如说是掩盖了真相，而且最终都被证明是错误的。这反而促使神经心理学和认知神经学修正了一个最为根深蒂固的信条：语言和非语言功能的区分是左右半脑的本质差异。
为了找到这种误解的根源，我们需要研究某些关于语言以及左右半脑的事实。大家早就知道，左脑在语言中起到的作用要比右脑强，因而被称作“语言优势半脑”。相关证据非常充分。在成年患者中，中风、脑外伤或其他脑损伤都会破坏语言功能，在伤及左脑时会造成“失语症”，在伤及右脑时则不会。（我们很快就会了解，儿童患者的情况远没有这么清晰。长期以来，大脑两半球功能特化理论学家忽视了这一现象的重要性。）
通过神经外科手术对左颞叶进行电刺激，会使病人产生类似幻觉的语言体验：病人确实能听见声音，而且是可理解的词语甚至短句。听觉幻觉在精神分裂症里十分常见，通常也表现为符合语法规则的言论而不是莫名其妙的声音。这可能反映了左脑比右脑更容易受精神分裂症影响的事实。受控于左颞叶的癫痫发作会产生相似的听觉幻觉（这就是为什么颞叶癫痫有时会被误诊为精神分裂症的原因）。
左利手的儿童比右利手的儿童更容易患上一种语言发育障碍——失读症，这可能反映了左脑的早期损伤及其导致的惯用手转变（一种常被称为“病态左撇子”的现象，用以区分天生遗传的左撇子）。如果说左脑的功能失调造成了失语症（语言口吃障碍），那么左脑体积异常增大则关系到一种古怪的多语症，这种鹦鹉学舌似的长篇大论常见于威廉斯综合征。所有这些证据都指向左脑是产生语言的“所在”。不过，证据基本上来自成年患者，因而扭曲了大脑半球特化的全景，也掩盖了它一些非常重要的方面。
相反，右脑损伤则被认为会削弱不依赖语言的心智过程，比如面部识别障碍（“脸盲症”）和音乐欣赏障碍（“失音症”）。
这些和其他类似的发现形成了有关左右半脑功能差异基本性质的主流假设。由于语言在人类社会的重要作用，术语“语言优势半脑”被简缩成“优势半脑”，这就暗示了左脑在某种程度上更加重要。相比之下，右脑通常被称作“次优势半脑”，暗指其较低的地位和较高的可忽略性。即便在今天，外科医生在给左脑动手术时非常谨慎，但在给右脑动手术时往往更加漫不经心。
注意，这些重要对比——被视为抓住了左右半脑之间的功能差异——并非发生在听觉信息和视觉信息之间，而是发生在基于语言的过程（比如说和写）和不涉及语言的过程（比如听觉和视觉）之间。 [1]
但即使是这种过分简化的理解，也进一步沦为了只言片语，可以说是过分简化。它渐渐发展成了左脑是语言半脑而右脑是视觉空间半脑的观点。很多研究大脑的科学家，以及很多治疗脑疾病的临床医生、心理学家和内科医生在概念上可能仍旧认同这种观点，因为最先进的知识通常要用很多年的时间才能慢慢进入临床领域。但它显然是错误的。新的科学证据对这种观点提出了质疑，迫使我们去采用一种全新的方法来理解大脑的二元性。
我会解释一下原因，但不会讲太多技术细节。和很多其他研究一样，我们在探索左右半脑差异的过程中，清晰的思路和逻辑推理往往比晦涩的技术知识更具指导性。逻辑推理表明，语言和非语言心智过程的区别，只对拥有语言能力的生物有意义。人类是唯一具备这种能力的物种，至少在狭义的语言上如此。因此，语言和非语言之间的功能区分也只对我们有意义。事实证明，这种必然结论引发了一个巨大的理论及经验问题，几乎是为语言敲响了丧钟——大脑半球特化的视觉空间理论。
事实上，长期以来的主流假设一直是：只有人类的大脑才存在左右半脑的功能性差异。这种假设符合逻辑、合情合理，至少表面上如此。但另一种假设同样根深蒂固，即使表面上讲不通，很多科学家也对它不甚满意。这种不合情理的假设是：人类大脑的左右半脑在结构上和生物化学上均是彼此的镜像。这一观点让科学家备感困惑，原因很明显：左右半脑之间的功能差异必须具备一定的物质基础。这种结构上完美对称的流行假设不但匪夷所思，而且违反常识，它意味着两个完全相同的结构将产生两种截然不同的功能集合。
出于强大的神经影像技术的推动，许多优秀的神经学家开始研究大脑左右半脑的结构性差异，以此解释其功能性差异。由于当时进行这种研究的动机是解释左脑和语言之间的联系，因此研究的重点集中在大脑的“语言区域”。早期的大部分研究主要是诺曼·贾许温德（Norman Geschwind，可以说是北美行为神经学之父）及其同事对语言皮质区进行的高精度测试。
此后不久，研究结果就显示出了左右半脑的结构性差异。大脑中有两个区域对语言特别重要：负责语音辨别的“颞平面”和控制语言清晰度的“岛盖部”。在右利手个体当中，两者的左脑部分都比右脑部分要大。还有什么能更好地解释左脑的语言主导权呢？
但很快，研究人员发现，在类人猿的大脑里，这些组织的分布也是左边大于右边，类人猿并没有“语言”（尽管在20世纪80年代，科学家教会了明星猩猩可可使用简单的信号语言）。此外，古人类学通过对颅腔模型（颅骨内侧表面的印记）的研究表明，南方古猿已经具备一个不对称的大脑。随着研究的进行，科学家找到了左右半脑之间的很多其他差异，包括大脑形态和大脑的生物化学过程，它们没有一个是人类独有的。左右半脑之间的这些差异把我们和其他物种联系在一起，而不是把我们区分出来。我们和其他灵长类动物共享其中的大多数差异，而且有些差异甚至存在于诸如大鼠和小鼠之类的低等非灵长类哺乳动物之中。
人类和其他物种的大脑都显现出左右半脑的差异。这包括从大脑的鸟瞰图（“总体神经解剖”）到分子的所有层面。在总体神经解剖层面，这些差异指的是右脑拥有更大的前突触，而左脑的后突触更加明显[所谓的“雅克夫列夫转矩”（Yakovlevian torque）]，以及颞平面和岛盖部大小不同（左边更大）。在更为精细的大脑结构层面，左右半脑的皮质厚度有所不同（右脑比左脑更厚，起码男性是如此）。在最精细的微观结构（用科学术语来说叫“细胞结构学”）层面，左右半脑的梭形细胞数量不同，右额叶的梭形细胞数量要远远多于左额叶。在生化神经通路层面，左右半脑的差异主要体现在多巴胺和去甲肾上腺素上，两者均是在大脑信号传输中起关键作用的化学物质（神经递质和神经调质）：左脑的多巴胺通路稍多一些，右脑的去甲肾上腺素通路（去甲肾上腺素能神经）稍多一些。最后，在分子层面，天冬氨酸受体的微观亚基在左右海马体的分布并不对称。天冬氨酸受体对记忆和学习有着重要作用，因为它们能通过谷氨酸的调节在神经元之间传输信号，谷氨酸是大脑里最普遍的一种神经递质。我们知道，海马体是对记忆特别重要的大脑组织。而且毫无例外，我们和其他哺乳类动物都存在这些海马体。
因此，原本有希望提供答案的解释很快变成了困惑之源，换个角度来看，假如你相信不同的功能具有不同的结构，那么不同的结构就对应着不同的功能。但就黑猩猩或大猩猩而言，更别提大鼠和小鼠了，功能上的差异并非语言和非语言的差异。尽管我们感叹其他哺乳类动物的心智水平，也认识到它们所具有的复杂的交流方式（例如狼的嚎叫和鲸鱼的歌声），但这些并非语言！
当然，那些深信动物也有语言的固执的浪漫主义者可能对我的观点不屑一顾。他们甚至可能推翻我的观点，其他物种也存在海马体差异，这相当于证实了动物也有语言的结论。如果是这样，他们最好做好将这个观点发扬光大的准备。阿尔贝托·帕斯夸尔（Alberto Pascual）及其同事最新的研究证明，大脑的不对称也存在于一群果蝇身上，这使它们明显优于大脑对称的果蝇。两类果蝇都能形成短期记忆，但只有大脑不对称的果蝇能有效形成长期记忆。因此，大脑不对称似乎是物种演化史上一种非常基本的古老策略，要比语言的出现早数百万年。除非你相信果蝇也有语言！
越来越明确的是，我们需要一个新的概念框架转变我们对大脑二元性的思考。大量新发现必然会让研究人员开始探索新范式。左脑对语言的支配地位无可争论，但如何用这个事实解释左右半脑之间的差异值得商榷。看起来，左右半脑在语言中的不同作用，只是某些更基础但还未被发现的差异派生出的一种特殊情况，在人类和其他物种身上观察到的这种差异都有意义。这种差异是什么呢？
情况常常如此，当严谨的科学迷失方向，人们就会随意用简易的比喻填补空白。人们提出了许多广泛流传的说法；左脑是“连续的”，右脑是“同步的”；左脑是“分析性的”，右脑是“整体性的”。这些说法的问题在于，它们只是比喻，是诗化的称谓而不是科学的工具。我们几乎不可能通过明确的实验去检测它们，或者用卡尔·波普尔（Karl Popper）的名言说，去“证伪”它们。科学无法证实这些说法的真伪，即使大体上也不能，它们的随意性足以让德尔斐神谕蒙羞，也不能作为真理被接受。因此，比起严谨的科学论述，这些笼统的说法在大众媒体领域更受欢迎。科学的探索必须继续下去。
[1] 人们仍旧无法理解，口语和书面语在根本上同根同源，并且在很大程度上受相同的脑组织调节。这导致教育学习障碍领域出现了各种各样的误解。例如，人们普遍不知道，大多数失读症（阅读障碍）从属于语言障碍症（口语障碍）。这反过来造成了被误导的诊断和矫正。
一种新范式：新情况和旧情况
我对大脑二元性的兴趣在一个和当时神经学主流理论截然不同的理论中达到顶点，它关注的是新旧差异。我认为，要想理解左右脑的不同，必须采取一种动态的方法研究大脑的活动过程而不是观察其静态结构。我们的心智生活永远处在不断的变化之中，而“学习”是关键词。我指的学习远非课堂练习，而是指理解外部世界的过程——以及内部世界，包括各种丰富、多样的表现形式。这种学习通常不会像奇迹一样突然发生，也不是从无知到完美认知的突然转变，它通常是一个过程。
我断定左右半脑在这一过程中起到的是不同但互补的作用，而且在认知新旧事物的过程中，左右半脑的分工是不同的。右脑负责认知新事物，大胆且敢于冒险，是未知和神秘领域的探索者。左脑储存知识和稳定的模式识别装置，使个体能够高效处理常规的情况。
早在20世纪60年代末，我就有了新奇-常规二分的想法。当时我还是一个初出茅庐的神经心理学助理，和亚历山大·罗曼诺维奇·卢里亚在莫斯科布尔登科神经外科研究所一起工作。就是在这里，我发现了儿童左脑损伤的破坏性影响远比成年人要小，而右脑损伤的破坏性影响远比成年人要大。我认为，如果这些观察结果是准确的，那么它们的应用范围将相当广泛。它们表明了在认知发育的过程中，认知控制明显经历了从右脑转移至左脑的过程，这种转移可能会贯穿一生。
但这些观察结果在当时仅仅是一些有趣的临床观察，缺少扎实可靠的理论依据。无论是证实还是驳斥这一观点，显然都需要更加系统的证据。科学界经常出现这样的情况，一个具有启发性的发现会成为系统化研究的出发点。但我不得不暂停了这样的研究，因为要谋划逃离苏联来到纽约安家。
右脑更适合处理新情况而左脑成为常规心智知识库的原因，肯定和它们之间微妙的结构差异有关。基于最新研究，我的结论是，左右半脑之间存在两个微妙但影响深远的结构差异。
第一个差异和不同类型的皮质在半脑表面的分布方式有关。右脑似乎偏爱多模态联合皮质，左脑则更喜欢特定模态联合皮质。这两类皮质都参与复杂信息的处理，但方式不同。特定模态皮质仅限于处理通过一个诸如视觉、听觉、触觉之类的特定感官系统到达的信息。特定模态皮质将我们周围的世界拆分成不同的心理表征。打个比方，你可以想象一个三维空间中的物体投射到x、y、z坐标，从而形成三部分表征：这就是特定模态联合皮质处理输入信息的方式。相反，多模态联合皮质负责整合通过各个感官渠道到达的信息，将我们周围的多媒体世界合成图像，重新组合在一起。
第二个差异和左右半脑不同皮质区的连接方式有关。左脑似乎倾向于邻近皮质区之间的局部连接。相反，右脑更喜欢遥远皮质区之间的远程连接。左脑的连接性更像出租车：你乘坐它们从城市的一头到另一头，但不会从大陆的一端到另一端。右脑的连接性更像飞机：你乘坐它从大陆的一端飞到另一端。从这个观点出发，梭形细胞的故事尤其有趣。你可能还记得我们在前一章提过，梭形细胞负责在分隔很远的大脑区域之间传递信息。在我们研究过的所有物种中，梭形细胞在右脑中的分布都远远多于左脑，这与本章提出的半脑连接性的观点相符。
显然，新奇-常规理论范式主要适用于右利手个体。大多数大脑半球特化研究的对象都是右利手个体。因此，左利手个体的大脑半球特化研究目前仍只是一种猜想。对于那些习惯使用左手和两只手都灵巧的个体来说，大脑半球特化的差异并不明显。有趣的是，随着雅克夫列夫转矩的减小或完全消失，它们在结构上也更加相像。有60%~70%的左利手个体大脑半球特化的轮廓与右利手个体的近似。合理的假设是，右脑负责认知新事物，左脑负责常规认知，而这些人的半脑动态是从右向左。有30%~40%的左利手个体，大脑半球特化的轮廓大致与右利手个体相反。也许我们可以得出以下推论，这些人的左脑负责认知新事物，右脑负责常规认知，半脑动态是从左向右，而不是从右向左。但随着时间的过去，大脑半球的动态可能会依据惯用手而改变，不过一半大脑负责认知新事物，另一半大脑负责常规认知，这一点依旧有效。
新奇-常规假设的意义更为深远，它们完全推翻了人们以前对左右半脑作用方式的认知。完全不同于认为大脑半球的功能是固化的，新奇-常规假设预示着左右半脑之间的联系是持续变化的。今天的新情况到明天会变成旧情况，今天要费尽脑力解决的问题总有一天能通过模式识别立即解决。新奇-常规假设还对传统神经心理学的另一个默认信条提出了挑战，即人类大脑的功能性组织都一样。但对一个人来说全新的情况，对另一个人来说可能很熟悉。因此，新奇-常规假设意味着人类大脑运转方式中存在的个体差异要比以往想象的程度更高。
我的想法可能是错的。事实上，起初我自己都半信半疑，怀疑它的准确性。但它肯定符合波普尔的可证伪性原则（可证伪性是所有严肃科学的必要条件），这使它得以区别于当时流行的很多其他大脑半球特化理论。我的想法能推断出简单明确的可证伪结论。如果它不成立，整个理论就会像纸牌做的房子一样坍塌。任何一个形成新模式的过程——无论它是描述性的（学习新概念）还是规范性的（学习如何解决一类新问题），都必须先调用右脑然后再调用左脑。这种“心智重心”的转移一定是渐进的，而且其转移的方向一定是高度可预测的、有规律的和定向的：从右向左。
我的观点中还有一个值得关注的地方——也是非常重要的一点，因为突然涌现的证据表明，人类以外的其他物种的大脑同样不对称——新旧之别不仅对人类有意义，而且对所有具有学习能力的动物都有意义。动物也能形成模式识别机制以应对生存环境。我的牛头獒布里特会响应任何一名办公室职员发出的熟悉命令（“坐下”、“过来”、“下来”和“不行”），尽管其实是我教会了它这些。它也知道不能进入公寓的某些区域，比如厨房或浴室。
布里特还掌握了一种辨认看门人的奇特本领。在我们居住的曼哈顿中城，很多看门人会给附近的狗狗扔饼干吃。布里特会在任何一个看门人面前停下，即使它遇见的是一个特殊建筑入口的特殊看门人。它蹲在好心人的面前，朝他投去渴望的眼神，一动也不动，等着他的饼干。它只有面对看门人时才会表现出这种行为。我至今也没搞清楚它究竟是如何区分看门人和其他人的，但它的确能做到，这是人类以外的其他物种也能掌握自学模式的有力佐证。
我举了那么多狗狗模式识别的例子，是因为我对这类动物了如指掌。毫无疑问，很多其他物种中也存在相似的例子，因为它们也能分辨出新奇的和常规的事物。因此，新奇-常规假设至少原则上可以揭开哺乳动物进化过程中大脑二元性的秘密。探索理解人类自身的道路听起来可能还很遥远，大脑二元性如何适应进化过程是认知神经学面对的最根本也最难解的谜题之一。与基于语言-非语言差别的大脑理论相比，新奇-常规假设看起来能使我们更接近谜底。