关于大脑设计再说几句
让我们再次想象自己是一个设计师。对于词汇表（词语的含义和用法），可能有两种完全不同的设计：将它们“捆绑”在一起，放在大脑的一个特定部位；使其分散在整个大脑中。对失认症的研究向我们表明，进化如何解决了知觉的这种困境；同样，对语言障碍即失语症的研究也揭示了对词汇表的皮质表征是如何被组织的。
第二种设计又赢了。对词汇表的皮质表征是分散的，并且这种方式与对物理世界的皮质表征类似。对一位成年的母语使用者来说，当左半脑上相距甚远的不同区域受损时，其理解和正确使用物体词（名词）、动作词（动词）以及表示空间关系和其他关系的词（介词）的能力会分别受损。如果位于左半脑枕叶边缘的颞叶后部区域受损，会损害人们使用和理解物体词的能力。相反，左半脑后额叶中一个区域受损，则会破坏人们对动作词的使用和理解。这两类损伤都可能导致一种被称为错语症的症状，患者会用错误的词语或新造词语来代替其实际上想用的词语。新造词语听起来像词语，但实际上不是词语［新造词语不是神经病患者所独有的，通常所有人都用的许多词语，比如“瞎猜”（guesstimate）和“友敌”（frenemies）都起源于新造词语，后来被普遍接受，成为真正的词语］。但由前面讨论过的两种局部损伤引起的错语症的类型是不同的，并且对比非常明显：如果损伤影响的是左半脑的颞叶后部区域，当想不起来一个名词时，患者通常会使用完整的动作词来代替：用“用来看的东西”来代替“眼镜”，或者用“用来写的东西”来代替“笔”。如果损伤影响的是左半脑后额叶区域，则可能会发生相反的情况：当被问起眼镜有什么用时，患者可能会说“眼镜”而不是“看”。10
神经影像学研究与这些早期的临床观察结果一致。在一个使用正电子发射型计算机断层显像（PET）的很棒的实验中，亚历克斯·马丁和他的同事要求一些神经健康的受试者看一些动物和工具的图片，并说出它们的名称。在这两种情况下，大脑中的“语言区域”都亮了，但也有不同之处：受试者说出动物的名称激活了左枕叶视觉皮质，关于动物的视觉外观的信息被存储在这里；受试者说出工具的名称则激活了左前运动区皮质，这一大脑区域也参与实际的动作执行。11重复经颅磁刺激（rTMS）研究的结果也指向了相同的方向：抑制左半脑前额中回（大脑的这个位置负责控制动作），会干扰动词而不是名词的使用。12
弄清损伤和神经影像学研究表明了什么和没有表明什么很重要。它们表明，某些皮质区域对表征物理世界的各个方面很重要，而其他皮质区域对表征词汇表的各个部分很重要。它们没有表明，特定类型的物体或词语的表征仅位于特定的、狭隘的皮质区域。相反，这些表征广泛分布在皮质中，其精确的皮质分布可能会有相当大的变化，这反映了个体经验的差异。但是，某些区域比其他区域更多地参与了这些分散的表征。
接下来的观察对于理解语言如何与左半脑相关至关重要。事实证明，两种分散的表征——对物理世界的表征和对描述物理世界的语言的表征——是紧密相连的：表征名词的皮质区域在对物理世界进行视觉表征的皮质区域旁边（有趣的是，像我们一样，灵长类动物是视觉模块占主导地位）；表征动词的皮质区域在负责控制动作的运动皮质区域的旁边；表征介词的皮质区域在我们通过触觉和本体感觉通路对物理世界的属性进行表征的皮质区域旁边（见图3.1）。
谁先谁后？
两种皮质表征——对物理世界的和对语言的——像髋关节处连在一起的一对“双胞胎”一样，既是分开的，又彼此相连。知觉与语言之间的这种类似双胞胎的安排像经过计算一样，不可能是巧合。语言“居住”在左半脑的可能性更大，因为对物理世界的通用表征已经在左半脑建立了。语言是在进化过程中产生的新的认知资产，要为它“搜寻”安身之所，最经济、最节省皮质空间的分配方案就是，将其放在与表征物理世界的皮质区域相邻甚至可能重叠的区域。毕竟，词汇表是以通用术语的方式表征世界，分布在大脑各处的各种模式也是如此，后者受损时会导致联想性失认症。
现在我们遇到了一个有趣的“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题：是模式识别的皮质映射决定了词汇表的皮质映射，还是词汇表的皮质映射决定了模式识别的皮质映射？事实上，许多认知科学家已经接受了后一种可能性，并命名它为感知语言的“雪球效应”。根据这一观点，范畴知觉最终落到了左半脑，因为它是由语言及其与左半脑的联系所驱动的。13这种观点比较吸引人，并且具有一定的意义，因为语言是左半脑最重要的功能，这个观点根深蒂固。这个观点既有好处，也有坏处。好处是，这个理论是可证伪的，不像其他心理学理论。坏处是，它可能是错的。
让我们从可证伪的部分开始，从逻辑上思考这个问题。假设模式识别“居住”在左半脑是因为语言“居住”在左半脑，这意味着，我们前面谈到的两个半脑之间的分工——与左半脑相关的范畴知觉和与右半脑相关的独特性知觉——必须仅存在于人类身上，因为只有人类有语言。相反，如果发现其他物种身上也存在这种半脑之间的分工，那么至少意味着模式识别的出现早于语言在进化中出现的时间。这又意味着，语言也“居住”在左半脑这一事实，要么与左半脑负责模式识别只是个巧合，要么——而且更可能——前者是后者的结果。此外，以半脑之间的这种分工（左半脑负责范畴知觉，右半脑负责独特性知觉）为特征的物种越多，这些物种在进化过程中离人类就越远，某种神秘的“原型语言”在塑造这种分工方面发挥了作用的论点就越落于下风。
有大量证据表明，左右半脑的分工［左半脑在通用模式（范畴）识别方面更胜一筹，而右半脑善于识别独特性］在不同物种中普遍存在，不限于灵长类动物甚至哺乳动物。14以鸽子为例，当鸽子被训练识别人类的照片时，如果它右眼看到照片（因为视觉通路是交叉的，所以图片信息会到达其左半脑），就会以范畴识别的方式在脑中处理照片信息的刺激；如果左眼看到照片（图片信息会到达右半脑），就会以识别独特性的方式处理相关刺激。15在学习通用模式时，鸽子的右眼比左眼好用（对其大脑来说，左半脑比右半脑好用）。它们的右半脑在“自下而上”（由感觉输入驱动）的信息处理上具有偏侧优势，而左半脑则在“自上而下”（由先前形成的模式驱动）的信息处理上具有明显的偏侧优势。16
一些哺乳动物（猴子、狗、海狮、小鼠和沙鼠）的左半脑能更好地识别本物种成员的某些呼叫，这些呼叫传达某些信息给其他成员，并被所有成员识别。这是一个明确的分类过程，即使是非语言的。相比之下，在识别本物种的独特成员发出的声音时，绵羊17和恒河猴的右半脑优于左半脑。我们最好的朋友——狗——主要运用右半脑来识别独特的人脸。18同样，若猴子某一侧的大脑受损，结果会与本章前面描述的人类的失认症非常相似。例如，日本猕猴和恒河猴的右耳能够更好地识别本物种成员特有的发声，并且猴子左侧而不是右侧颞叶的损伤对这种能力具有严重的破坏作用。19这些观察结果意味着，其他物种已具备模式识别能力，也具备了范畴识别和独特性识别之间的分工。模式识别的能力及其与左半脑的从属关系是众多物种的大脑组织的普遍特征，早于语言数百万年出现。
出于以上原因，我们可以并不牵强地得出如下结论：模式识别的皮质组织在塑造语言的皮质组织，特别是词汇表的皮质组织方面起到了重要作用，并将语言和词汇表引向了左半脑。我们现在可以解决“鸡生蛋还是蛋生鸡”的难题，并将两种叙述整合在一起了——一种将左半脑与模式识别联系起来，另一种将左半脑与语言联系起来。这样一来，我提出了一个关于语言如何与左半脑相关的新理论：在进化过程中，左半脑与语言的联系晚出现于并且在很大程度上是由左半脑与知觉的通用模式识别的联系带来的。（你看，我们可以在不拒绝旧观点的情况下引入新观点，这是一个关于新事物与旧事物的关系灵活而密切的好例子。）
对其他物种的半脑分工的研究有着相对较长的历史。很长时间以来人们就知道，灵长类动物的知觉已经偏侧化了，因此大脑的偏侧化一定独立于语言。20最新的研究证实，不同的灵长类物种之间，知觉组织的方式基本相似。21（第8章有这个主题的更多内容。）那么，对大多数认知神经科学家和神经心理学家来说，为什么今天这些知识没有改变他们对半脑分工问题的思考？是因为他们根深蒂固地认为人类和其他物种不同，还是由于巴尔干化（前面提到的知识领域的碎片化）的破坏作用，还是两者兼而有之？
“同构梯度”
脑损伤的后果给我们的广泛教训是，知觉和语义范畴在皮质中被表征的方式并不是模块化的——它们不是“祖母细胞”甚至是“祖母区域”的集合，而是在某种程度上是连续的和分散的。20世纪60年代，我在莫斯科大学读本科，我那时倾向于这一结论，而学校里教的是大脑模块化、功能定位的观点，我的观点可能是对这种教育的逆反。为了表达这个想法，我提出了“认知梯度”的概念，认知梯度是认知空间到新皮质空间的连续映射。我还写了一篇论文，标题充满了年轻人的雄心壮志——“新皮质功能组织的梯度方法”，文中我甚至提出了“神经解剖学-功能同构论”。这个想法与当时主流的模块化教条格格不入，因此论文要发表是非常困难的。影响最大的几个期刊都拒绝了我，20年后，我终于将其发表在一本期刊上（然后又作为一本书的一章发表），可以想见，其影响相当小。22
我对功能性皮质组织的梯度性和“神经解剖学-功能同构论”的早期直觉虽然有点价值，但它是基于对脑损伤影响的低技术观察，这些观察结果本质上是粗糙的，缺乏神经解剖学或认知科学方面的准确性。在接下来的20年里，它得到了证实，并且有人用一种功能性神经影像学方法——“表征相似性分析”——对它进行了详细阐述。加州大学伯克利分校海伦·威尔斯神经科学研究所的一组神经科学家在亚历山大·胡思的带领下完成了这项重要研究。23
研究人员通过功能性磁共振成像（fMRI）记录了健康的受试者在观看电影时的大脑活动。为什么要让他们看电影？因为电影包含各种各样的代表人类日常体验的物体和活动。研究人员从中提取了对应于1705个特定物体和动作范畴的皮质激活模式，并且将这些皮质激活模式之间的关系与相应语义范畴之间的关系进行了比较。这些语义范畴来自英语数据库WordNet，其创始人乔治·阿米蒂奇·米勒是美国最重要的心理学家之一，也是认知心理学的学科创始人之一。24通过这项研究，他们发现，语义范畴是以“平滑的梯度”映射到皮质空间的。这种映射说明，语义空间和皮质空间具有一种事实上的同构关系，他们在5名受试者身上都观察到了相似的现象。在一项后续的功能性磁共振成像研究中，加州大学伯克利分校的神经科学家根据受试者听长篇叙述性故事时大脑皮质的激活模式，构建了语义系统的皮质图谱。同样，实验结果表明，映射到大脑皮质的语义范畴遵从一种梯度变化的模式。25
带有一线希望的痴呆症？
无论从哪个角度看，痴呆症都是不好的，它有多种形式。大多数公众都听说过阿尔茨海默病和与之相关的记忆障碍。但是阿尔茨海默病远不是痴呆症唯一的形式，记忆不是唯一可能受到影响的认知功能。额颞叶痴呆症（以前被称为皮克氏病）针对的是额叶（特别是其眶额亚区）和颞叶（特别是其前部），取决于这两个区域中哪一个受影响大。额颞叶痴呆症会导致判断力受损、冲动控制能力差以及丧失社交抑制力，或有语言障碍，或两者兼而有之。额颞叶痴呆症患者的年龄通常小于阿尔茨海默病的患者，前者的身体状况往往急速变差，并且当额叶受到影响时，患者常常伴有“疾病感失认症”，即不知道自己患病。当你听说一个老年人开始表现出冲动、精神失常、社交不适应和异于其性格的举动时，必须考虑患有额颞叶痴呆症的可能性。在我的早期著作《决策大脑》中，我谈到了一位外科医生。他在实施了一场技术高超的手术之后，居然在患者的腹部刻上了自己的名字。他后来解释说，他的手术是一个“杰作”，必须署上名字。后来这位医生当然受到了指控，他的律师辩护说他患有皮克氏病，于是他成功脱罪。前一段时间，我的一位女患者坚持要在我的办公室与我的（更年轻的）临床助理一起跳舞。她最终被诊断为患有额颞叶痴呆症。
但有时额颞叶痴呆症会带来一线奇特的希望。据报道，尽管这种痴呆症通常具有破坏性的影响，但患者偶尔会表现出疾病发作前不具有的艺术创造力。布鲁斯·米勒及其同事研究了在额颞叶痴呆症早期成为视觉艺术家的5名患者。其中4名患者的语言和社交技能严重受损，但视觉空间技能得以幸免。神经病理学或单光子发射型计算机断层成像（SPECT）结果显示，他们的背外侧前额叶皮质没事，但是前颞叶受损。这种损伤最可能影响左半脑。26
这种晚年才到来的、令人喜忧参半的天赋的机制是怎样的？澳大利亚神经科学家艾伦·斯奈德的实验可能给出了答案。艾伦提出，“居住”在左半脑的各种模式具有普遍的有用性，但这是有代价的。是的，模式使我们能够以范畴性的术语来理解世界，并带来本章前面所讨论的所有适应性好处，但它们也迫使我们以某种先入为主的、可预见的方式来认识世界。这种现象有点类似于20世纪早期德国心理学家库尔特·考夫卡、沃尔夫冈·柯勒、马克斯·韦特海默和库尔特·勒温首次描述的格式塔现象，它使我们感知外部世界预设的样子，而不是世界本来的样子。通过将知觉从以前形成的模式中“解放”出来，可能会使其更加精确、对细微差别更敏感，并且向新的可能性敞开。艾伦通过将低频经颅磁刺激（TMS）施加到健康受试者的左颞叶皮质区域，以暂时抑制储存各种模式的大脑部位。此外，由于两个半脑在很大程度上是通过胼胝体和连合互相抑制的，所以对左半脑进行抑制可能会增强右半脑的活跃度。实验的结果是，实验对象画画的精确性和精细度有了显著提高。根据这些发现，艾伦声称，我们所有人的身体中都隐藏着一位艺术“天才”，它“居住”在右半脑，可以通过消除左半脑的限制性影响而得到“解放”。27
但是，我们不必去关注天才。相反，我们将研究这些令人着迷的发现如何帮助我们理解某些额颞叶痴呆症患者在晚年获得的创造力。有证据表明，额颞叶痴呆症引起的脑萎缩是不对称的：左半脑的眶额叶和颞叶结构比右半脑眶额叶和颞叶结构受到的影响更大。这种不对称的原因尚不清楚，但它们可能反映了新皮质中基因的表达不对称。28如果这是真的，那么，由艾伦用低频经颅磁刺激暂时抑制神经系统完整的受试者的左半脑的某些区域而引起的创造力增强效应，可能和额颞叶痴呆症患者脑萎缩的偏侧模式非常相似——但后者脑中的这种变化是不可逆转的，其代价过于高昂。
对3名语义性痴呆患者的研究表明了类似的作用。这是一种影响语言并与额颞叶痴呆症密切相关的病症。在疾病发展的某个阶段，患者开始展现出新获得的优秀的语言创造力：创作诗歌，参与创新性的文字游戏，甚至撰写生活方式指南。皮质萎缩在语言优势半脑（通常是左半脑）的颞叶内侧结构中尤为突出，3个人都是如此。29
显然，额颞叶痴呆症患者由病情而产生的创造力，迟早会被疾病的灾难性影响带走。但是，额颞叶痴呆症从左半脑的保守影响中被“解放”出来所带来的可疑的一线希望，可能为我们理解右半脑在创造性过程中的作用提供了一个有趣的窗口。关于这个问题的更多内容将在第6章和第7章中提及。
04 美人鱼和乐高大师
新想法是怎样产生的
今天的认知神经科学研究主要关注工作记忆、镜像神经元等主题，这些主题有的非常值得研究，有的比较值得研究，有的并不太值得研究。研究者对人如何在不同想法间做出选择的问题产生了相当大的兴趣。然而，在选择之前，必须先产生想法，否则就没的选。奇怪的是，研究者很少直接提出“新想法是怎样产生的”这样的问题。现在是我们这样做的时候了。为了有针对性地解决这个问题，我们不仅要讨论大脑，还要讨论文化和知识结构。
新问题的解决方案和新奇内容不是凭空产生的。新知识建立在旧知识的基础上，但它是新的。新知识是如何从旧知识中衍生出来的？即使在历史上最保守的时期，社会也会发生变化，尽管比较缓慢。科学思想不断演变，艺术形式也在发展。诚然，它们植根于过去，但它们又是新的。创造性过程中的新旧关系是怎样的？新奇事物如何既从过去中产生，又不单纯是过去的复制品？
大多数有创造力的巨人都“站在巨人的肩膀上”。事实上毫无例外，在有创造力的个体做出进一步贡献前，他们已经掌握了各自领域中已有的成果。这反映在“10年定律”中——平均而言（但有很多例外），一个有创造力的专业人士或科学家在自己的领域内做出真正的创新之前，需要10年的练习（至少这是迄今为止的情况；现在知识积累的速度非常快，“10年定律”是否仍然有效有待观察）。1有人认为一个什么都不懂的人更有可能做出“不知从何而来”的天才壮举，这种想法可能比较浪漫，但这不是现实世界中发生的事情。同样诱人的例子是，一些博学之士做出了出类拔萃的艺术或数学创新，但大多数公认的对人类文化做了真正重要贡献的人并不是博学之士。
正如我们在第2章中谈到的那样，去巴塞罗那哥特区的毕加索博物馆参观的人会发现，毕加索这位立体主义的创始人，开始是一位在现实主义传统中成就卓越的画家。文化史专家会指出画家埃尔·格列柯和弗朗西斯科·戈雅对毕加索画作的影响。同样，科学史专家会告诉你，达尔文的自然选择理论受到马尔萨斯关于人口增长的思考的影响，而爱因斯坦的狭义相对论则受到普朗克量子力学的影响。著名的E=mc2公式虽然具有革命性，但在那之前就已经存在质量和能量的概念。甚至连公认的具有开创性的20世纪画家萨尔瓦多·达利的艺术，都与15世纪希罗尼穆斯·博斯的绘画形成了遥远的共鸣，博斯作品中异想天开的奇幻图像启发了超现实主义。所有的创造性行为都只能在它出现的文化背景中被理解，米哈里·契克森米哈赖在其具有里程碑意义的著作《创造力：发现和发明的心理学》（Creativity：The Psychology of Discovery and Invention）中雄辩地提出了这一点。2
与流行的说法相反，虽然有创造力的人通常在气质上是孤独的，并且他们主观地认为这是一种孤独的努力，但他们的创造性过程并不是孤立的过程。创造性活动植根于它产生于其中的文化环境，并被这种文化环境所推动。然而，这种努力不仅仅是对过去的复制。毕加索、达尔文和爱因斯坦的伟大之处在于他们具有创造性的天赋，而不是仅仅掌握了各自领域的旧知识。
憧憬未来
大脑如何从过去中创新出未来？尽管这是一项涉及多个大脑结构的全脑工程，但在这个过程中起重要作用的大脑结构是背外侧和额极前额叶皮质，这也是著名的“无用的”大脑部分。我们在第2章所说的额叶切除手术，切除的就是这个部分与其余部分的连接。
前额叶皮质在进化过程中出现得相当晚，它的出现可能是对有机体日益复杂的认知需求压力的回应，它可以使认知变得有条理和有组织。虽然皮质的其他部位大都有相对特定的功能，但前额叶皮质负责的是“元认知”，是一个统领。它逐步将特定功能组织和协调为复杂、有意义且有目的的行为。它对制定目标和制订计划、做决定、预测自己和他人行为的结果，以及控制冲动都很重要。在执行这些任务时，前额叶皮质似乎可以访问存储在大脑其他部位的特定信息，特别是后联合皮质（顶叶、颞叶和枕叶）。我早年写过两本书，《决策大脑》（The Executive Brain）和《决策大脑》（升级版），其中我将进化后期出现的前额叶皮质与搜索引擎（即“数字额叶”）的发展进行类比。“生物额叶”和“数字额叶”都是在系统复杂性增加的情况下，为了克服潜在的生物信息混乱或“数字无政府状态”而出现的。额叶和搜索引擎都“能够在任何具体的目标指导下限制系统的自由度，同时在原则上保留这种自由度”。3
前额叶皮质的不同部位对这些复杂的“元认知”过程做出了不同的贡献。虽然它们的作用有重叠，但是眶额皮质能判断哪些因素对生物体的健康是“突显的”：外侧前额叶皮质负责组织指向外部世界的行为，额极皮质负责整合前两个区域的功能（见图4.1）。尽管在进化过程中，前额叶皮质是大脑中最年轻的部位，但它在人类身上的发育程度远远超过其他物种，包括巨猿。同样，前额叶皮质也是在生命周期中最晚成熟的大脑部位——它在人30岁出头到35岁左右才完全发育成熟。
图4.1 主要的前额叶皮质分区
（A）背外侧皮质，（B）腹外侧皮质，（C）额极皮质，（D）腹内侧/眶额皮质，（E）前扣带回皮质。图中的数字表示的是布洛德曼分区（皮质区域的一种标准分区）。
对大脑的操控（但不是你想象的那种）
具体来说，外侧前额叶皮质可以操控存储在大脑中的像乐高颗粒一样的心理表征：通过审慎的、目标驱动的过程将它们组装成新的形态。实际的“乐高颗粒”（由前额叶皮质操控的信息）可能存储在大脑的其他部位，很大程度上存储在顶叶、颞叶和枕叶中——而前额叶皮质就像一个乐高玩家一样，根据自己设计的心理蓝图，从各个部位挑选出“乐高颗粒”来用。
这个过程使我们能够从以前形成的旧的碎片中形成新的心理表征，并且这些新的心理表征不必与迄今为止（或将来）在现实生活中经历过的事物相对应。生成性，也就是将旧元素排列成新的形态的能力，对人类的许多活动和功能都很重要。如果有什么东西可以区分人类大脑和其他物种的大脑，那可能就是以前额叶皮质为依托的生成性。从某种意义上讲，这些新组装的心理表征是一种预测；它们是未来的样本——是我们的期望，或者是我们打算做的事情。这种诗意的表述是由华金·富斯特提出的。4
另一位杰出的神经科学家大卫·英瓦尔创造了一个夸张的短语——“未来的记忆”，用来指代这些对未来事物进行预测的神经模型。5人们说——无论正确还是错误——是前额叶皮质使我们成为人类，这个大脑结构负责用“过去的记忆”的碎片组装出“未来的记忆”。对于所有的人类例外论、人类中心主义，我都不是拥趸，我倾向于认为进化的特征发展是渐进的。因为我不是灵长类动物学家，所以我必须用我养的动物——狗——来进行我并不严谨的观察。我已故的獒犬布里特发展出了一种简单的未来模型，虽然仅延伸到未来几分钟。每次布里特看到我带着牵引绳准备带它散步的时候，它就会赶到公寓的角落，吞下它的食物，因为它知道要与食物分开了。但它只是到中年时才开始表现出这种行为：发展出这种基本的“未来的记忆”，它花了八九年时间。我写这篇文章时，我新养的11个月大的英国藏獒——布鲁图斯——仍然没有表现出这种预测性行为。似乎在犬类中，即使是简单的“未来的回忆”，其形成的速度也很慢，而且缺乏延伸到未来的能力。
语言生成性与额叶
我的渐进主义假设只在一个领域不好用，那就是语言。已经有许多人提出语言发展需要进化先决条件的理论，但是他们常常忘记了诺姆·乔姆斯基的告诫，即真正的语言与其他通信系统的区别在于它的生成性。6人类语言可以产生几乎无限多的语句，但它们不一定都反映经验现实，它们也可以表达那些不存在甚至不可能存在的事物——比如，“那些负年龄的紫色三头独角兽，正乘坐太阳能燃料驱动的魔毯从火星飞向土星，魔毯以毛毛虫的速度回到从前”（这是我刚刚编出来的）。这种生成能力是前额叶皮质的独特属性，它在进化后期出现，使发展出真正的语言——“终极乐高”——成为可能。人类语言也具有递归的能力，这使得生成一层套一层的语言结构成为可能，在这种语言结构中，完整的陈述被嵌入更大的陈述中，像俄罗斯套娃一样：“那些期待与正年龄的斑纹无头多角兽会面的负年龄的紫色三头独角兽，正乘坐太阳能燃料驱动的魔毯从火星飞向土星，这些由月球上的有翼乳齿象精心制作的魔毯以毛毛虫的速度回到从前。”构建一个递归，特别是多重递归（又是递归，我们摆脱不了它们！），本质上是一个分层的过程，而组装认知层次的任务也在前额叶皮质的控制之下。令人怀疑的是，没有强大的前额叶皮质的生物体是否能够产生递归语言结构。7乔姆斯基认为，递归——分层组织的能力——是所有语言的普遍特征。尽管这种假设的绝对形式一直受到挑战，但这些挑战本身也受到了挑战（另一种递归！），递归无疑是大多数语言的一种属性。8
用旧东西组装出新东西
将旧想法的元素组合成新结构的能力对于产生新想法和新概念是必不可少的，而这些新想法和新概念又是创造力的关键。人类想象中的美人鱼（童话和传奇故事中半人半鱼的角色）和独角兽的形象就是这样诞生的，许多重要的科学思想、技术发明和艺术创作也是这样诞生的。正如我们所知道的那样，新的想法、解决方案和艺术形式不是凭空产生的。在很大程度上，它们是以前形成的想法、解决方案和艺术形式的元素的重新配置。前额叶皮质是独特的装备，能以新颖的方式配置和组装以前获得的知识和想法。形象是以经验为基础的，所以人们不需要通过前额叶皮质来唤起关于人或鱼的心理形象。但人类想象力的基础不是经验，所以人们需要通过前额叶皮质来构建美人鱼或独角兽的心理图像。这听起来有些绕，但你可以将人类想象出的美人鱼和独角兽替换成科学观点和艺术概念。
尤瓦尔·赫拉利在他的著作《人类简史》中思考了大概在7万年前发生的认知革命的性质，这场革命像雪崩一样，带来了一连串的发明：船只，油灯，弓箭，针头——最终真正标志着“现代人”的出现。9这场革命的根源是什么？赫拉利和其他许多人认为，其根源是一种影响智人大脑的突变，它赋予智人这个物种统治地位（并非总是仁慈的统治），相对的是整个动物王国，甚至相对的是当时居住在欧亚大陆各地的所有原始人物种——尼安德特人、丹尼索瓦人、直立人等。假设的突变究竟是如何改变人脑的？我们并不确定，所有试图回答这个问题的猜测都只是猜测，但著名的狮头（大概是当时居住在欧洲的洞穴狮子）人身的“狮人”或“女狮人”象牙雕像为这个问题提供了一个合理答案，赫拉利的书里有提到（见图4.2）。
图4.2 洞穴狮人
作为史前表现艺术的最早例子之一，这个“狮人”是在德国的一个名为霍伦斯坦-施塔德尔（Hohlenstein-Stadel）的洞穴中被发现的，雕塑在3万~4万年前被完成。要创造这个“美人鱼”的远祖，正如乔姆斯基意义上的语言的发展那样，很可能需要一个相当发达的前额叶皮质，因为两者都需要类似乐高那样的生成性。正如我们已经说过的那样，人们不需要用这种能力来唤起人、鱼或狮子的形象，因为这些表征是根植于现实的，因此也是根植于人的实际经历的。但是，“美人鱼”的形象并非基于实际经验，“狮人”的形象也不是，因为它们在物理世界中并不存在。要创建这些形象，必须将旧元素组合成一种与以前遇到的任何东西都不相符的新东西。无论这种神秘的突变可能赋予了人类大脑什么样的属性，其对额叶的影响都必须成为故事的一部分——甚至可能是整个故事。一些古人类学家认为，尼安德特人无法适应变化的环境，因此他们的灭绝是注定的。千百年来，许多代尼安德特人都有相同的饮食习惯，并采用相同的狩猎方法。他们缺乏改变的能力，也就是由发达的额叶赋予的心理灵活性。10另一种古老的人类——直立人，即北京猿人，在东亚居住了近200万年，根据赫拉利的说法，他们也在这么长的时间内持续使用相同类型的工具，没有太多变化。
赫拉利提出，认知革命的深远影响是催生了智人创造虚构故事（“社会建构”或“想象的现实”）的能力，这种故事并不直接对应于任何物理的、直接经历的现实。在他们的最高表达中，“法律”、“国家”、“公司”和“宗教”等概念就是这种故事的例子。从感觉的角度来看，这些概念既复杂又无形，但它们都是从“狮人”或“美人鱼”开始的，人类的想象力只是从有形的物理世界向外迈出了一步。然后，个体之间与代际共享的这一过程在越来越抽象的水平上迭代，并与有形的物理现实渐行渐远。[1]
因此，如果是一种影响大脑的重要突变使古老的智人转变为现代智人，那么这种突变很可能涉及前额叶皮质。前额叶皮质使现代智人具有了像乐高大师一样的高超技艺，可以使他们按照自己的想法将心理表征的各个组成部分组合在一起，并逐渐摆脱物理现实的束缚。以不可思议的方式，这颠倒了因果关系的方向。如果更多有限的认知被限制在反映物理世界的心理表征上，那么在由前额叶皮质和相关的大脑组织支持的认知中，随意组合的心理表征或由“想象的现实”驱动的行为，最终将根据这些虚构的故事来改变物理现实。
无论是仅仅造成很小影响的个体的创新行为，还是“社会建构”的形成及其给社会造成的地震般的影响，都取决于将旧元素组合成新结构的能力，而这又需要高度发达的前额叶皮质。虽然其他哺乳类动物可能具有相对发达的前额叶皮质，但智人的前额叶皮质尤其发达，这使认知革命和现代语言的产生成为可能。
[1] 宗教信仰的文化演变可以说明这一点。最早的超自然概念是万物有灵论，它在事实上模仿了自然：每个物体都有一个单独的神（或者“灵”，或者别的名词）——一棵树，一条小溪，一块石头。在反复迭代之后，渐渐产生了离具体物理现实越来越远的抽象概念，最后演化成一神论之类的观念（但还是有着很多先知、圣人、使徒，以及背景中潜伏着的天使，他们是从前的概念的遗留）。迭代的、有层级的“社会建构”的进化，与语言的生成性本质非常相似（虽然这两种过程是在非常不同的时间跨度中发生的），而高度发达的前额叶皮质对二者都是必要的。
宏观视角：隐喻背后的运行机制
当然，把额叶比作乐高大师，把创造性过程的生成性比作重新组装乐高颗粒的过程，这仅仅是一个隐喻。它向我们表明了新解决方案是从旧经验中来的这一一般观念，但没有表明这个过程实际上是如何在大脑中发生的。我们准备好超越这个隐喻，一窥创新的神经机制了吗？我们要试一下。现在我们对这种机制有全面的了解吗？不，至少现在还没有，但我们开始提出探索性问题了。这些问题可以在不同层面被提出，在整个大脑结构及其相互作用的宏观层面，以及在复杂神经回路的微观层面。
“规范”网络
在完成复杂的认知任务时，前额叶皮质与其他大脑结构如何相互作用？就其性质而言，这种相互作用不能通过观察单独的大脑结构来理解，我们需要观察网络。从研究单独的大脑区域的功能转变为研究一系列交互式大脑结构（即网络）的功能已经成为过去几十年来认知神经科学的主要发展之一。今天，大脑研究常聚焦于三个网络：中央执行网络（CEN）、默认模式网络（DMN）和突显网络（SN）。这些网络如图4.3所示。
图4.3 主要的大规模网络
（a）中央执行网络，包括背外侧前额叶皮质和腹外侧前额叶皮质，以及后顶叶皮质；（b）默认模式网络，涉及腹内侧/眶额皮质、后顶叶皮质、楔前叶，以及后扣带回皮质；（c）突显网络，涉及前脑岛和前扣带回皮质。
中央执行网络和默认模式网络已经得到了广泛的研究，并且研究者通常假设它们之间有明显的非连续性。它们是“反相关”的——当一个活跃时，另一个就不活跃。每个网络由数量相对较少的宏观“枢纽”（即已知与大量大脑结构和区域有着双边联系的大脑区域）组成。11
一个聪明的、对神经生物学一无所知的人，比如一位工程师或者数学家，可能会被当今认知神经科学中经常出现的以下倾向所困扰：用两个网络（中央执行网络和默认模式网络）来解释过于广泛的认知过程。他还可能会质疑以下两点。第一，大脑中有丰富的髓鞘化神经通路，它们形成复杂的矩阵，能够产生大量的相互作用，那么将这么多可能性简化为几个网络之间的相互作用是否现实？第二，假设所有网络中两个最主要的网络不能并行运作，这又是否现实？事实上，有些研究已经引入了一些额外的、经常重叠的网络，包括注意力网络、语言网络和额顶网络（FPN）。后两者被认为是人类特有的，尤其是额顶网络，它反映了皮质的进化扩张模式，在额叶区域和顶叶区域表现得尤为突出。12
在我们意识到这一点之前，旧的诱惑又在新的幌子下重新出现：渴望一个有限的（并且最好不是太长的）被清晰定义的模块清单。20世纪70年代和80年代，神经心理学家痴迷于“皮质是模块的集合”这一观点，这些模块是具有清晰边界和固定功能的互相分离的实体。这是认知科学与神经科学在基本没关系的特殊状态下的最后一次“欢呼”。20世纪末，两个学科发生了融合（在很大程度上是由于功能性神经影像学的出现），“皮质模块”的概念随之被抛弃，人们对皮质组织有了更灵活的理解。今天，虽然新的模块被定义为“网络”而不再是大脑区域，但这种理论的扩散与几十年前老派的模块理论的鼎盛时期有着惊人的相似，代表了同样的认识论美学（这种美学从未吸引过我）。随着研究者提出的网络数量的增加，它们开始越来越像经典的功能系统，为了满足新的认知需求而临时被组装起来，被功能性神经影像学工具“重新发现”。13而且，在不同的研究中，每一个网络的神经解剖学特征常常略有不同，这表明，试图将所有观察结果纳入少数“规范”网络中这一尝试是有问题的，其结果不能从字面上理解。与独特的“规范”网络不同，从“网络范畴”的角度来思考可能更具启发性，同时我们应该意识到，网络的数量可能与大脑中可容纳的长通路拓扑结构的数量一样多。不会让人特别惊讶的是，这个新版的模块理论和旧版的模块理论的发展轨迹非常相似，并且像大脑区域的模块化一样，大脑网络的模块化将在适当的时候被抛弃，被更细致的解释所取代。14
对神经科学当前状态的许多方面来说，宏观网络的分类标准虽然可能过于粗糙，但又是“真实的”，并且具有一定的解释力。将这些网络视为可适应各种“交通”模式和特定子系统的主要“公路”系统是有益的。本书接下来将详细讨论这三个通常被援引的网络。
中央执行网络
中央执行网络也被称为认知控制网络（CCN），它是一个复杂的大脑区域集合，当我们有意识地、持续地努力完成一个具有挑战性的认知任务时，它们就一起工作。这就是这个网络通常被称为“任务正激活”网络的原因。不同的研究对中央执行网络的组成部分的确切描述有所不同，这可能反映了相关的特定认知任务的差异，而外侧前额叶皮质（我们通常将其背侧和腹侧亚区合在一起，统称为“背外侧前额叶皮质”）和后顶叶皮质始终是其主要成分。14
中央执行网络内的时序动态揭示了前额叶皮质和后联合皮质的关系，复杂的知识在具有认知挑战性的任务中被表征。当科学家研究网络中不同组成部分的激活顺序时，很明显网络内的激活是由前额叶皮质驱动的。15前额叶皮质首先被激活，然后其他组成部分被激活，包括顶叶区域，有时也包括颞叶的部分区域。
中央执行网络可能并非人类所独有。华金·富斯特和他的同事使用近红外光谱（NIRS）和表面场电位（SFP）技术，描绘了一种与中央执行网络非常相似的网络，它在解剖学上非常类似于恒河猴在执行工作记忆任务时的大脑网络。这个网络涉及外侧前额叶和后顶叶区域，其特点是在时间、频率和大脑空间方面具有复杂的同步化和去同步化特征。这突出表明了，识别“公路”只是理解神经“交通”模式的第一步，下文将对这些模式进行更详细的分析。16
默认模式网络
默认模式网络是一个这样的网络，当没有外部强加的任务驱动人的认知过程时，它就会被激活，大脑可以自行决定做什么工作。它有时被称为“任务负激活”网络，但这个词语实际上并不恰当，因为大脑并不是闲置了。相反，它不是被外部强加的任务驱动，而是从事内部选择和由内部指导的工作。17
第5章将会介绍更多有关默认模式网络的内容，在这里我们只是比较两个网络——中央执行网络和默认模式网络——的神经解剖学方面。两个网络都围绕着两个宏观枢纽：前额叶皮质和后顶叶皮质。这两个区域是所谓的多模态联合皮质（heteromodal association cortices），很久以前，人们就认识到它们在最复杂的认知中的独特作用、广泛的连通性以及协同工作的倾向。18从这个角度看，所谓发现了这两个大型网络，其实只是用功能性神经影像技术对功能性皮质组织的一种广为人知的基本特性进行的再确认和详细阐述而已。
不过，尽管中央执行网络和默认模式网络都包含前额叶皮质和后多模态联合皮质，但是它们涉及的是不同的部分；这正是让它们的被发现特别有趣的原因。在前额叶皮质中，中央执行网络和默认模式网络之间的差异最明显。在中央执行网络中，额叶的背侧和腹侧部分是活跃的，而在默认模式网络中，眶侧和腹内侧部分是活跃的。
中央执行网络和默认模式网络的后部似乎重叠，但又有些不同。两者都涉及后外侧顶叶的多模态联合皮质，但这种皮质在中央执行网络中比在默认模式网络中更广泛。相反，默认模式网络包含后扣带回皮质和楔前叶（后顶叶中部的一个区域），而中央执行网络则与这些区域没有关系。
根据我们对这些大脑结构的了解，中央执行网络似乎倾向于处理外部世界的信息，而默认模式网络则转向了内部生成的信息。请注意，在中央执行网络中，右半脑的外侧前额叶皮质比左半脑的稍大；相反，在默认模式网络中，左半脑的眶额皮质和扣带回皮质比右半脑的稍大。19因为“越大越好”（在研究大脑结构和功能之间的关系时，这是一句粗糙但惊人有效的箴言），这种不对称可能暗示了两个半脑在中央执行网络和默认模式网络中的相对作用。
