第二章 智慧神經科學
繪製大腦地圖
大腦是個奇妙又不可思議的器官，接下來討論時，有幾件事要牢記在心。首先，本書所提供的大腦知識經過高度簡化，屬於粗淺的入門介紹，不是正式教科書。第二，雖然我們會聚焦於幾個特定腦區及其功能，但是要記住，大腦是以整體的樣態連續運作，這點非常重要。最後，我們談的是所謂「正常」的大腦，不僅成熟健康、充分發展，也沒有受重大疾病、先天畸形、身體創傷、老化、不良飲食習慣與糟糕的生活方式影響。
人腦由三個主要區域組成，分別是大腦、小腦和腦幹。大腦有左右兩個半球，各可分為四區，前方為額葉（frontal lobe），後方為枕葉（occipital lobe），中間則是頂葉（parietal lobe）和顳葉（temporal lobe）。
想像一下，把人腦像摺頁地圖一樣攤開來放在桌上，撫平皮質上的皺摺，盡量擴大表面積變大，縮短點與點之間的距離。攤平的大腦大概有二千五百平方公分，跟一塊小桌布差不多。這座心智城市由多個區域組成，智慧的要素就棲居於其中幾區。
心智之旅第一站自然是前額葉皮質。此區毫無疑問屬於優雅的高級區，利社會行為與態度就安居於此。這類行為態度代表我們與生俱來、為共同利益而奮鬥的信念和理解。幫助別人就是幫助自己；每個人都在尋求更偉大、更美好的事物。同理心和利他主義就是利社會態度，具有很深刻的生物學根源。無論是微笑望著孩子快樂地吹熄生日蛋糕上的蠟燭，還是瞥見電影中淒美的一幕而鼻酸哽咽，前額葉皮質中的鏡像神經元都會以和我們所看對象相同的模式發射。無意識軀體模仿能力較強的人，自陳報告的利他主義分數較高。若他們說自己感受到你的痛苦，就是真的感覺到了。至少在他們的大腦裡是這樣。
可見人類的同理心和利他主義非常複雜，不只是兩人的大腦神經元以相同的模式齊射而已。除了部分例外，幾乎每個人都受自身理解他人情緒、意圖、信念和慾望的能力支配，特別是那些感受和想法與我們不同的時候。我們能憑直覺知道他人的想法，是因為我們假設對方的心智運作模式和自己的類似，就算雙方可能會得出不同的結論也一樣。這種推斷力讓我們能夠理解、詮釋、預測他人的心理狀態和行為。少了這項能力，就會失去社會聯繫，智慧也會變得遙不可及。
第二站同樣是前額葉皮質區與鄰近的前扣帶迴皮質區（anterior cingulate cortex）、後顳上溝（posterior superior temporal sulcus）和顳頂交界處（temporoparietal junction），即社會決策能力與實用生活知識之所在。這些拐彎抹角的學究式術語基本上指的是個體對自我與他人的理解，及其應對變化無常的生活和各種問題的方式，是我們用來維繫日常，活出美好人生的「事實」。比方說，內心明白哭泣的孩子或悲傷的寡婦需要安撫和慰藉，而非刻薄的指責或不屑的譏笑等。
第三個智慧主要元素「情緒調節」則落在前額葉皮質和背側前扣帶迴皮質（dorsal anterior cingulate cortex）。情緒調節又稱情緒恆定（emotional homeostasis），而「恆定」就是平衡的意思。我們的身體，應該說宇宙間的萬事萬物都在追求穩定與恆定，從不間斷。人體無時無刻都在調整內部狀態，以達到理想的平衡。例如太熱會出汗，太冷會發抖，需要水或食物會覺得口渴或飢餓。
心理層面也是一樣。若內在狀態動蕩不安，智慧就難以萌芽；若經常生氣或充滿負面情緒，就無法表現出有智慧的一面。西元五世紀的印度僧人覺音論師（Buddhaghosa）曾寫道，持續性的憤怒就像抓起一塊滾燙的煤，打算丟給別人——會燒傷的是你。無論是情緒與認知，還是情緒與思維，都必須維持陰陽平衡。有時的確很有理由發飆或嫉妒，但我們必須巧妙控制這些情緒，將之昇華成智慧。同樣的，長期盲目樂觀或開心到飄飄然也很沒意義。
接下來，我們到前額葉皮質中的內側前額葉皮質（medial prefrontal cortex）晃晃，順帶看看後扣帶迴（posterior cingulate）、楔前葉（percuneus）和下頂小葉（inferior parietal lobule）吧。這些區域與智慧的第四個要素息息相關，亦即反思和自我理解。
「明白人生充滿未知」則位於前額葉皮質區，藏在前扣帶迴皮質下方。這種覺悟不僅能幫助我們學習、接受隨著新知識、新經驗和新見解而來的新思維與新信念，還能磨練我們的心，讓我們更有能力包容、接納他人。少了包容，就不可能展現同理心與慈悲心，也不可能與外部世界建立關係和連結。對智慧而言，包容不同甚至對立的觀點，其重要性不亞於自我反思或利社會態度。那是一種願意從多個角度看待生活與各種人事物，不會立即譴責或加以貶抑的能力。這個世界就像大腦一樣充滿繽紛色彩，而非純粹黑白。你眼前可能有一條路是對的，有一條路是錯的；唯有仔細思考所有選擇，才有機會找出正確的路。
最後一站是前額葉皮質區、前扣帶迴皮質和眼窩額葉皮質（orbitofrontal cortex，位於眼窩正上方，因而得名）。明白人生模稜兩可、充滿未知，卻依舊有所作為與行動的能力，與這些腦區密切相關。
凹凸不平的顱骨與顱內的奧祕
科學發展至今，我們已經得以了解並找出不同智慧要素所對應的腦區位置，知道大腦各區通常會互相協調，共同運作。不過這趟旅程一路走來曲折蜿蜒，極為漫長，還不時轉錯彎，走進死胡同。
其中又以高爾（Gall）和布洛德曼（Brodmann）這兩個名字特別引人注目。
一個，是騙子；另一個，是先驅。
法蘭茲・高爾（Franz Joseph Gall）出生於德國一個羅馬天主教家庭。他本來想成為神職人員，但正如波蘭醫學史家艾克納希特（Erwin Ackerknecht）後來所寫的那樣，高爾最有興趣的其實是「科學、園藝和女人」。
一七七七年，十九歲的高爾捨棄神學院，進入醫學院，接受比較解剖學家約翰・赫曼（Johann Hermann）的指導。赫曼認為，人類與猿類關係密切；這個觀點在當時可說是標新立異，遑論普及，畢竟達爾文（Charles Darwin）的演化論傑作《物種源始》（On the Origin of Species）要到一八五九年才會出版。
高爾是個厲害的觀察家。他在進行醫學研究時注意到許多頭腦聰明、成績優秀的學生眼球都很凸出，斷言這種情況不可能只是單純的巧合。後來高爾獲得第一份工作，到維也納一家精神病院服務。由於赫曼和其他教授很強調自然觀察的重要，他便將老師的教誨發揮得淋漓盡致，仔細觀察那些「瘋子」，特別是他們的頭骨大小和臉部特徵。
高爾腦中逐漸架構出一個概念。他開始蒐集人類和動物的頭骨與蠟製大腦模型，以便研究顱骨輪廓，與動物或死者的特有行為相比對。例如，他會仔細檢視形狀和重量等特徵，尋找任何可能的線索，看看能否說明野貓的肉食慾望，或是某個惡名昭彰、最近才遭處決的強盜的竊盜傾向。截至一八〇二年，他已蒐集了大約三百個人類頭骨和一百二十座石膏模型。
他的結論是，大腦皮質（即大腦外層，高爾稱之為「外皮」）中不同的局部區域似乎與他稱為「基本能力」的二十七種先天心理特徵相吻合。
其中繁衍的本能、感受情感的本能、自我防衛機制、擁有時間感與空間感等十九項特徵都是人類與其他物種共有的特性。另外八項則是人類獨有，包含詩才（寫詩的能力）、宗教、機敏和智慧等。
高爾認為，這二十七種能力都可以對應到特定的腦區。比方說，「目標堅定」落在頭頂附近；「殺人傾向」潛伏在耳朵上方；「語言」則位於眼睛下方。
他認定這二十七種基本能力影響了頭骨的形貌，就像被子下的床單或床墊如果有凸起物，也會透過被子反映出來一樣。頭骨的不規則隆起和凹陷分別對應不同的能力。高爾發明了一種名叫「顱檢查術」（cranioscopy）的方法來檢視、測量人類頭顱外表起伏的形貌，再根據這些結果來判斷一個人的性格，推論其心智與道德能力的發展情形。這項實踐最後有了一個正式的名稱叫顱相學（phrenology），由希臘文中的「心智」（φρήν／phrēn）和「知識」（ λόγος／logos）二詞組合而成。
顱相學很快就抓住了大眾的想像力。這個理論看似天馬行空，卻很容易理解，後來更風靡一時，成為大受歡迎的熱門學說。顱相學誕生的時候，學術界尚未針對「可接受的證據」建構出一套系統性的科學程序和標準。這個觀點不僅影響了當時特定的社會習俗，看起來似乎也有科學根據，沒多久就成了書籍、手冊和巡迴演講的素材。
這種愚蠢風氣實為眾人被誤導的產物。到了一八四〇年代，由於連提倡顱相學的人都無法判定哪些是基本的心智器官，更重要的是，沒有人能具體、明確指出這些器官的位置，證明它們的功能，導致大家開始對顱相學多所質疑，否定的聲浪愈來愈大。
一九三三年，英國實驗心理學家約翰・富魯格（John Carl Flugel）懊悔地表示：「顱相學是心理學界最大的失誤。」
無可否認的是，高爾提出了一個很重要的科學概念，即「功能定位」，也就是不同的腦區具有不同的特定功能。此外，他也是科學史上第一批提出類似構想，試圖繪製大腦地圖的人之一。雖然高爾的理論基礎並非實質的科學數據，而是偽科學，他卻誤打誤撞，正確地將「睿智」這項特質放在額葉皮質附近，判定「友誼和情感」位於後腦勺。
一八二八年，高爾辭世。四十年後，科比尼安・布洛德曼（Korbinian Brodmann）於德國出生，成為神經學家，開始根據概略的解剖特徵和細胞結構（cytoarchitecture，即細胞在功能上的組織方式）繪製大腦皮質地圖。
取得醫學學位後，布洛德曼就前往德國耶拿大學精神科診所工作，認識了艾洛伊斯・阿茲海默（Alois Alzheimer，阿茲海默症發現者）。在阿茲海默的勸服與鼓勵下，布洛德曼決定投入心神，致力於基礎神經科學研究。
布洛德曼的研究結合了臨床觀察與哺乳動物大腦基礎研究，涵蓋的範圍很廣。他將人腦的解剖結構與靈長類、齧齒類和有袋類動物的大腦進行比較，並以動物和人類為實驗對象，利用刺激技術和病灶的概念來辨別大腦皮質各區的功能。他會精確地刺激活體大腦某一區，看看實驗對象有什麼反應。動物的右腿有動嗎？鼻子有抽搐嗎？另外，他也會反向操作，觀察損傷的特定腦區（如病灶）與這些身體反應間的關係。
這項研究雖然耗心費神，卻也結出豐碩的成果，讓布洛德曼得出有史以來第一張大腦功能圖，寫下卓越的科學成就。可惜這張圖同樣省略了不少細節。一九一七年，布洛德曼因肺炎突發敗血症感染而去世，享年四十九歲。
布洛德曼為神經科學領域的貢獻恆久流長，影響深遠。他將大腦皮質劃分為五十二區，依組織特性分為十一類，現稱「布洛德曼分區」（Brodmann areas）。他假設這些區域具有不同的生理特徵和結構，分別執行不同的功能。例如，顳葉中的布洛德曼分區四十一區和四十二區與聽力有關，枕葉中的布洛德曼分區十七區和十八區與初級視覺有關。他的研究成果與高爾轉瞬即逝的幻想不同，不但很有先見之明，更歷久不衰。時至今日，現代科學界仍會用改善過的布洛德曼分區系統來描述、討論大腦的組織、結構、細胞和各項功能。多虧布洛德曼及其他前輩的努力，我們才得以確立大腦是一個由分離各異又互相聯繫的神經生物區域所組成、複雜多變的世界。
費尼斯・蓋吉的悲劇
布洛德曼刺激實驗小鼠的大腦四區（初級運動區）時，小鼠的四肢動了起來。雖然很有趣，但顯然無法說明腦功能與動物智慧或人類智慧之間的關係。
不過，當布洛德曼在小鼠大腦四區製造損傷，小鼠的對側肢體便出現癱瘓的現象。當然，若實驗對象是人類，研究人員絕不能以實驗為由故意造成任何傷害，否則會違反所有科學研究行為準則。因此，我們會在所謂的「大自然實驗」或自然事故中尋找答案。只要對那些因頭部受傷或中風而四肢癱瘓的人進行磁振造影檢查（magnetic resonance imaging，MRI），就會發現他們的大腦四區受損，與小鼠的情況類似。
這讓我開始思考，一個睿智的人會因為頭部受傷或疾病影響而變得沒有智慧嗎？我著手搜尋文獻，想看看有沒有什麼大自然實驗能給予解答。沒想到，網路搜尋結果再度落空。這個問題太籠統了。因此，我和同事決定換個方向，尋找那些明顯喪失智慧要素的人。最後我們找到十幾個「現代費尼斯・蓋吉」，但這些案例報告都沒有具體提到「智慧」這個詞。
費尼斯・蓋吉（Phineas Gage）的故事是醫學史上最著名的定位案例之一。一八四八年九月十三日下午，蓋吉和施工團隊在佛蒙特州卡文迪西鎮附近執行拉特蘭至柏靈頓鐵路修建工程，準備清除一些岩石以利作業。當時蓋吉是工頭，大家都認為他是在地最優秀的工程領班。
當天他負責將火藥填入岩石上的鑽孔，用長鐵棍（輕輕地）把火藥壓實，然後助手再倒入沙子或黏土，進一步壓縮混合物，從內部炸開岩石。這個工作極度危險，只有技術熟練的工程人員才能勝任。
蓋吉有一根填火藥專用的長鐵棍，約一一〇公分長，六公斤重，外型像標槍逐漸變細，他就是用鐵棍尖端將火藥戳進鑽孔並壓實。
關於那天究竟出了什麼事，大家眾說紛紜。據傳當時不遠處有些工作人員正在把碎石搬到推車上，蓋吉可能一時分心，抬起頭，導致鐵棍在岩石上擦出火花，或是像其中一位目擊者推測的那樣，他只是壓火藥壓得太用力了。無論原因為何，火藥意外點燃，鐵棍就像彈道飛彈一樣從鑽孔裡射出來。
棍子從左顴骨下方插進蓋吉頭部，刺過左眼後方，貫穿左額葉下半區，從頭蓋骨頂部略低於髮際線的地方飛出去，落在大約二十三公尺外的地方，如擲刀遊戲的小刀般筆直插在地上。根據目擊者的描述，鐵棍上「沾滿了鮮紅的血和油滑的腦組織」。
令人訝異的是，蓋吉奇蹟似地活了下來，既沒被炸死，也沒被鐵棍刺死。據傳他從頭到尾意識清醒，事發後短短幾分鐘就能邊走邊講話。他挺直身子坐在牛車裡，被同事火速送往小鎮市區，接著坐在旅館門廊的椅子上等，其他人則急忙去找醫生。
醫生終於抵達，只見「上翹的骨頭彷彿一座火山，從蓋吉的頭皮竄出來」，嚇得他目瞪口呆。受傷的蓋吉還開玩笑地說，「這下你有得忙囉。」
確實有得忙。無論是對當時毫無心理準備的本地醫生，還是日後一代又一代的神經科學家來說皆然。
意外發生前，大家都說蓋吉是個外表整潔俐落、品行端正的人，他的醫生約翰・哈洛（John Harlow）也認為他是個充滿男子氣概的勞工典範。他在談起蓋吉時寫道：「雖然他沒有在學校受過正規的教育訓練，但他的心智非常平衡，認識他的人都覺得他是個聰明又精明的商人，而且活力充沛，做事有始有終，一旦擬定營運計畫，就會執行到底。」
鐵路事故發生後，哈洛又用心酸沉痛的筆調寫道：「蓋吉不再是蓋吉。」
「他反覆無常，粗魯無禮，」哈洛不禁悲嘆。「不時出現不雅的言行舉止（他以前不會這樣），而且完全不尊重同事；只要他人的規勸或建議與他的心意相衝突，他就會很不耐煩。」經過一段康復期後，蓋吉返回父母位於新罕布夏州萊巴嫩的家，轉行從事農業，但沒多久就放棄了。後來他搬到智利，做長途驛站馬車車夫。陣發性病痛不斷折磨著他，他在生命中最後幾年更飽受癲癇所苦。一八六〇年五月二十一日，蓋吉在母親位於舊金山的家中去世，享年三十七歲。
顯然，蓋吉受傷後完全變了一個人。鐵棍被爆炸震飛，刺穿他的頭部，釀成無法逆轉的傷害，摧毀了部分腦區，而正是這些區塊造就了蓋吉從前的模樣。
不過，蓋吉的大腦究竟有哪些區域受損？感謝神經科學家安東尼歐・達馬吉歐（Antonio Damasio）及其同事出色又充滿創意的研究成果，我們才得以知道答案。他們在一九九四年於《科學》期刊（Science）上發表了一篇論文，名為「費尼斯・蓋吉回來了：知名患者顱骨內的大腦線索」。文中不僅描述他們挖掘蓋吉頭骨和鐵棍（兩者埋在一起）的過程，還提到他們用X光與磁振造影，以3D立體的方式重建蓋吉早已消失的大腦，判斷鐵棍可能的軌跡，找出蓋吉受損的腦區。十八年後，加州大學洛杉磯分校大衛格芬醫學院的約翰・范霍恩（John Darrell Van Horn）利用磁振造影及其他造影技術建構出蓋吉受損的頭骨和大腦模型，確認他左額葉損傷。該區承載了一半複雜的認知能力，從許多意義上來看算是人類的本質。
蓋吉的悲劇可說是一個起點。因為他，神經學家開始探索大腦結構損傷與特定行為變化之間的關係。事實上，這種情況一點也不罕見。
