如果你有机会将一个人的大脑捧在手上，那必定是一件奇妙无比的事。之所以奇妙，理由有很多。对于我来说，是因为我意识到自己捧着的东西在不久前还是一个人。我们的大脑凭借其产生的思想决定着我们到底是谁。
作为一个科学家，即使大脑看着不那么美观，它也一直深深地吸引着我。当我第一次到布里斯托大学时，曾经给同事们组织过一次人脑解剖课。虽然我们都知道大脑在创造思想的过程中扮演着决定性的角色，但几乎没有人有机会检测这个极其奇妙的器官。我们之中有些人测量过大脑进行思维工作时的脑电，有人研究过因脑损伤而丧失部分心理功能的病人，却很少有人有机会真正碰触一个人类的大脑。
因此，在12月的圣诞假期前，医学生们结束了他们的解剖课之后，我们一行二十人左右的心理学系教员前往医学院，进行了一次人脑解剖的速成课。在解剖室的入口处，我们像一群新生一样，在穿白大褂时紧张得咯咯直笑。穿上白大褂，这才是真正的科学嘛！然而，当我们进入巨大而冰冷的解剖室，直面赤裸裸地摆放在桌子上的拆解后的人体时，这种轻松的情绪骤然消失了。这不是假装在给外星人验尸，这是真实存在过的人类的躯体。实验室外那紧张的欢笑一下子被淹没了。我们这群人的脸色变得灰白，就像葬礼上常看到的，人们面对死者时试图表现出的那种庄严和镇定。
我们分为几组，大家尝试着来到了实验台旁，每个实验台旁边都配有一个白色塑料桶。我们戴上橡胶手套，打开桶盖，在经历过福尔马林溶液对眼睛和鼻子的刺激后，我们看到了放在每个桶里的大脑。
第一眼看到大脑时，它的模样平淡无奇。经过为解剖做准备的化学处理之后，它看起来就像一个剥开的大号胡桃仁，拥有结实的蘑菇一样的弹性和黏稠度。像胡桃仁一样，它也很明显地分为两半，除此之外，它的结构非常模糊。而我们知道，这一小块组织指挥着我们拥有的、宇宙间最令人称奇的经历，即人类的思想和行为。那么它们是如何从这个神奇的器官中产生的呢？
《黑客帝国》的世界和我们的脑
经典科幻电影《黑客帝国》（The Matrix ）中有一位英雄主人公，由基努·里维斯（Keanu Reeves）饰演的主人公是一名叫“尼奥”（Neo）的电脑黑客，他发现他所在的世界并非是真实存在的。他以为自己生活在1999年的美国，而实际上，他是生活在几百年后的“后末世”（post-apocalyptic）时代。这时，人类正在与智能机器作战，许多人类都沦为了机器的奴隶。正如尼奥一样，他们的日常生活其实是由一个叫作矩阵（Matrix）的电脑程序控制的。这个程序被直接植入了他们的大脑，通过收集人脑的生物电能来维持智能机器的运转。被植入程序的人类生活在一个完全虚拟的电脑幻境中，因为这个虚拟的世界太过“真实”，这些人都沉浸在幸福的幻境中，对自己的真实命运无知无觉。
这个情节可能听上去虚幻到令人难以置信，但如果我们对人类内在的本质多加了解，就会发现电影的内容不是一点儿道理都没有。我们当然不是机器的奴隶，可我们又如何得知到底什么是真相呢？学习心理学的人都应该看看这部影片，其中虽然不乏娱乐性的假想，但有一种思想非常明确：每个人的大脑里都有一个矩阵。因为我们无法与现实直接接触，我们的大脑就通过建构模型或故事，使我们的经历变得有意义。这不意味着世界并非真实存在。现实是真实的，只是我们的大脑只加工外部世界中有用的信息，我们只能感觉到那些能够被神经系统捕捉到的内容。
我们通过神经系统对外部世界进行加工，从而在大脑中建立起关于现实的模型。就像《黑客帝国》中的情节一样，许多事物不能光看表面。视错觉会给意识传达错误的信息，使我们产生对外部世界的认知错觉，这是我们所知的，但最强大的错觉其实就存在于我们的头脑里，即我们认为存在一个完整而统一的自我。我们的自我认为，我们占据着身体。在智力层面，我们都认为我们需要大脑，却鲜有人想过这些决定我们是谁的、一切的本初，不过是一块身体组织。大多数人认为，仅仅大脑这一个器官是不能代表自己的，但事实上，我们就是我们的大脑，也就是我即我脑。大脑的存在很大程度上依赖于它所加工的世界，环境在塑造自我的过程中起了决定性作用。
神经细胞之间的沟通方式
一些人对于我即我脑这个观点感到非常沮丧，他们认为这种观点的描述似乎太过物质化了，觉得它贬低了生活经历在自我形成中的作用。有些人指出，大脑需要身体的协同作用，所以二者是不可分割的；还有人认为大脑的存在依赖于身体，身体的存在又依赖于周遭环境，那么将生活体验简单归纳为大脑的活动便是缺乏逻辑的。所有这些观点都有道理，但最终我们需要探究这些系统是如何共同工作的。在这其中，大脑显然是起点，因为它是自我认知的基础。我们可以改变环境、替换掉大部分的身体结构，而依然能形成自我认知，但如果替换掉大脑就不行了。也就是说，想要理解自我感觉的产生，最终都需要考虑身体与环境对自我的塑造作用。
再回到解剖室里，大脑吸引了我们的全部注意力。这是身体中最不平凡的一部分，当然，其意义绝不仅仅是一个身体组织。每一个大脑都以某种方式产生出痛苦、狂喜、困惑、悲伤、好奇、失望以及其他心理状态，正是这些状态让我们成为人类。每一个大脑都存储着记忆，具有创造力，也许还有少许疯狂。接球、得分、与陌生人调情，或者决定入侵波兰，这些都是大脑的作为……那天下午在解剖室中，我们手中的每一个大脑都曾经历过拥有类似思想、感觉和行为的生命周期。它们的主人曾为人所深爱，曾谈吐幽默、风度翩翩，曾体验过性爱的激情，并在生命的终章直视死亡，最后决定将遗体捐献给医学机构。第一次将别人的大脑捧在手上的那一刻，是我最靠近心灵体验的时刻，它让我感受到生命的伟大与短暂。
在度过情感上的震撼期之后，你会被这个极其奇妙的器官深深吸引，特别是当你对人类大脑这个神奇的结构心生赞叹的时候。虽然无法用肉眼观察到，但我们的大脑中有大约1 700亿个细胞 1 。这些细胞可分为很多种类，而对本书而言，神经细胞（又称神经元）才是执行信息加工任务的神经通路的基本组成单位。作为微环路的构成元素，神经元的数量在860亿至1 000亿个之间，主要分为三类：感觉神经元负责对神经系统输入的外部信息做出回应；运动神经元控制人类的运动行为；而占大多数的是中间神经元，这类细胞负责将大脑的输入和输出连接起来，组成一张上演着聪明现象的内部网络。内部网络负责存储信息，并进行着我们认为是高级思维过程的操作。神经元们自己没有那么智能，当它们不被激活的时候，除了静止外，只是像盖格计数器捕获背景辐射一样，偶尔发放一下电冲动。但当它们接收到其他神经元活动的震荡时，就会像一把机关枪一样立刻被激活，从而向其他神经元发出传递信息的神经冲动。那么，相对静止和迅速激活这两种状态，是如何产生极具力量和复杂性的人类心理的？
答案就是，当你拥有足够数量的神经元连接时，这些连接的集合就会产生惊人的复杂性。这与一个蚁群中众多的工蚁或一个土堆中数量庞大的白蚁的组织原理一样，只要有基本元素间的相互连通，就能产生复杂的结果。在美国贝尔实验室（Bell Laboratory）工作的数学家克劳德·香农（Claude Shannon） 2 ，在1948年研究关于通过电话传输大量数据的问题时发现了这一理论。他提出，无论多么复杂的事物，都可以被分解为分布在一个网络中的一系列开关状态。香农的“信息论”（Information Theory）并非是被束之高阁的概念性理论，而是广为人知且被运用到现实中的，它引导了通信工业的革命并开启了计算机时代。他指出，只要将大量的处于开启或关闭状态的简单开关连接起来，就可以产生一个二进制代码 3 ，也就是控制着一切电子系统，包括从iPod到国际空间站的通信平台。二进制代码是现代所有计算机语言的基础，也是所有具备神经系统的生物有机体的运行法则。
神经元之间通过神经纤维发放电化学信号得以实现相互联系。一个典型的神经元拥有与相邻神经元连接的神经纤维，同时也拥有与更遥远的神经元簇进行连接的、被称为轴突的远距离神经纤维。这就像你不但能拥有一群家住得很近且常常联络的朋友，也可以同时和住在国外的一群朋友保持着联络。在大脑的外表面，神经元组成了一层3~4毫米厚的高密度表层，即大脑皮层。大脑皮层非常神奇，因为大部分决定着人类行为的高级功能都依赖于这层薄薄的组织，所以它同时也让人类大脑具备了如同有裂缝的大号胡桃仁一样的独特外观 4 。由于褶皱的存在，人脑的体积是老鼠大脑体积的3 000倍，大脑皮层却只比老鼠的厚3倍 5 。你可以试着想象将一个大号的清洁海绵塞进一个比它小的瓶子里，这时你必须要使劲挤压它才能将其塞进去。人脑也是这个道理。由于人脑没有为了安置与之表面积相同的皮层而进化成沙滩球那么大，为了在我们的头骨内塞入尽量多的脑组织，褶皱结构就是自然产生的解决方法了。你去随便问哪一位正在分娩的母亲，她都会礼貌地告诉你：孩子的头不要再大了，生一个头正常大小的孩子就已经够痛苦了！
就像有些奇怪的外星生物会长出触角一样，每一个神经元可以同时和其他几千个神经元连接，它是否激活是由到达的信息集的活动决定的。当活动的总量达到引爆点，神经元就会被激活，向与它连接的神经元发放一种引起连锁反应的微弱电化学信号。事实上，每一个神经元都如同一个微型处理器一样，计算着所有与之相连的神经元的集体活动。这好比在一群人之间传话，有的神经元像帮你传话的朋友一样友善，它们被激活了；而另一些神经元则处于抑制状态，它们试图让你保持静默。每一次神经元在与不同的邻居或远距离的同类对话时，它都会记下谁传了话，谁又保持了沉默。这样当再次传话的时候，神经元就会回应得更加确定。这是因为神经元之间的连接在重复的共同激活之后得到了强化。用发现这一机制的神经生理学家唐纳德·赫布（Donald Hebb）的话来说，就是一起激发的神经元连在一起。
这类使用电信号的传导模式就是精神世界的语言，它们形成了我们的思想。无论它们是被外在世界所引发，还是来自深层精神世界的表象，所有的思想都是我们大脑的矩阵，也就是内心的激活模式。当我们接收到对感官产生刺激的外界信息，比如听到音乐时，刺激就会以神经冲动的形式传到大脑的相关加工区域，接着产生一种覆盖整个大脑的电信号激活模式。相反，每当我们产生一个内在想法，比如回忆起音乐的旋律时，涉及相关脑区的类似的神经活动模式同样会被激活，并对关于这一体验的记忆和思维过程进行重塑。
这是因为大脑的处理过程是采用分布模式的。
你大脑内的神经传导模式好比一种多米诺装置，一旦推动一块骨牌就会引发连锁反应，唯一不同的是我们大脑中的骨牌会重新弹回原位，等待着下一次被推倒。其中，有些骨牌很容易推动，而有些在被激活并建立传导模式前，需要由不同的发力点反复推动才可以。
现在请你想象大脑内的神经模式是数万亿不同的多米诺装置，而非一组，它们之间有重叠的部分，并且共享着一些相同的兴奋神经元或抑制神经元。因为某些相互交叉连接的神经元影响着神经活动所经过的通路，所以不是所有的骨牌都会被推倒。事实上，每一个神经元都可以参与不止一种神经活动，这意味着大脑采用的是并行结构。这是大脑功能如此强大的一个重要原因。同样的神经元可以同时处理多项任务，就像三维的井字棋游戏一样，如图1-1，其中O和X就像是兴奋或抑制条件下的神经元，它们可以连通或阻断一条线，我们将用这个例子来比喻一系列神经元的激活。
图1-1 三维井字棋形式的并行加工
井字棋游戏中的线可以沿不同方向延伸。若在最底层的下方区域画一个X，那么它可能会同时激活中层和上层的图形并连成一条线，所以如果只想着某一层的排布，那你很可能会输掉游戏。你如果想要赢，就一定要同时想着不同层之间的并行激活。与此类似，神经元在其他的连通工作网络中也采用并行的激活模式。因为神经元之间神经冲动的传递速度对于我们所知的大脑的多重加工功能来说太慢了，幸好它采用的是并行的激活模式。大脑之所以能快速高效地完成任务，最好的解释就是它的神经传导采用了并行的模式 6 。我们的大脑能够用同一个硬盘处理多项任务。
在这样的排列中，人一生中的各种体验就像是多根手指推倒很多不同的骨牌，进而创造出不同的激活模式。通过这种方式，我们生活中发生的所有事件以分散的并行模式被存储到神经回路这个复杂的结构中。由于几百亿个神经元都可以与周围的神经元发生高达一万种可能的连接，于是这一排列可以创造出近乎无限种不同的连接模式。大脑的运算能力令人难以置信。举个例子，假设你只有500个相互连接的神经元，每个神经元都可以处于开或关的状态，那么不同连接模式的总量就是2500 个，这个数字已经超过了在可观察领域发现的所有原子数量的总和 7 。这时你就可以明白，为什么拥有几百亿个神经元的大脑被认为是人类已知的，或确切地说是未知的、最复杂的系统。
这就是大脑进行工作的基本方式。就像基努·里维斯饰演的尼奥一样，你和现实世界也没有直接联系。所有的体验，都是经过不同的神经活动加工后形成的精神生活。你也生活在自己的矩阵中。加拿大著名的神经外科医生怀尔德·彭菲尔德（Wilder Penfield）报告说，他在手术时刺激了有意识患者的大脑皮层，这会引发他们产生像做梦一样的闪回，这是对我们的观点的最有力证明。他写道：“这些闪回是对意识的电激活的顺序记录，而这些记录在它们的早期体验中是被遗忘了的 8 。”他甚至在自己姐姐的大脑皮层上进行直接刺激，发现这会引发运动、感觉和思维活动。我们处理的信息、存储的记忆和即将施行的计划，都是通过这些不同模式的连接进行编码的。我们有爱、恨，记得法国首都和上一届世界杯冠军的名字，知道如何搭帐篷、如何做十的除法，知道自己下一部小说的情节、巧克力的口感和橙子的香气……所有这些你有过的或是即将拥有的感觉、知识和体验，可能都是由于神经元的一连串激活而产生的。我们现在经历的、我们能做的和我们即将做的事情，都超不出这个范畴。不然的话，我们的大脑一定有鬼，但迄今为止还从没有人发现过。
头脑中的小矮人存在吗
人类的大脑当然比一团混乱重叠的回路要更有秩序。人们已经绘制了很多与大脑不同任务和功能的区域相对应的图谱。当信息通过感官到达大脑时，不同的脑区会对其进行加工。有的脑区负责计划、发起和控制运动，有的负责存储个人记忆，有的负责运算，也有的负责产生情绪、攻击行为、愉悦感和唤醒，大脑就像一台机器，负责每天早上推动我们从床上爬起来，并驱动我们在世界中行动。
如果你想要理解大脑是如何结构化地从功能方面进行组织的，可以将它想象成一棵洋葱。洋葱的核心是脑干，调节维持我们生存的基本身体功能，比如呼吸和血液循环。脑干的上部是中脑区域，它控制着如清醒程度和食欲一类的活动的水平。同时，中脑也负责基础的运动控制和感觉加工。在中脑之外是边缘系统，它是控制着类似攻击和性行为这类的情绪和冲动的网络系统。这个结构曾经被称为“爬行动物脑”（reptilian brain），因为它控制的功能是人类与蜥蜴和蛇共有的 9 。当你看到敌人或者是潜在的配偶时，边缘系统的功能就会被激活，就像膝跳反射一样。在我们人类这个物种的历史深处，我们也曾以这种自动化的方式来行动，但我们最终进化出了能够使我们控制这些爬行动物冲动的更高级的大脑结构。大脑皮层居于所有结构的最外层，是大脑外部神经元组成的一层很薄的表皮，它支持着对世界进行解释、形成概念以及计划行为等高级的认知加工过程。
图1-2 大脑系统层级结构及功能示意图
近年来最惊人的发现之一是大脑皮层不是神经元最密集的地方。神经元最多的地方是位于大脑背侧底部的一个特别的区域，即人们所知的小脑，它负责控制运动 10 。在剩下的大脑皮层区域，人们发现，仅仅约1/5的神经元与高级思维相关。这很奇怪，因为按理来说，人们在进行复杂的心理过程时使用越多的处理器会越有利。
然而，相对于神经元的数量，连接数对处理能力的影响更为重要。这好比你在生活中的表现并不取决于你拥有多少，关键是你如何利用它们以及你认识什么人。
即使大脑皮层中的神经元比预期中的少，但它们拥有数量庞大且更坚固、更长的纤维，使各不相同且分布广泛的神经元相连。连接是人类大脑皮层之所以强大的关键。在将不同区域的信息整合的过程中，大脑会产生出丰富、多维的经验。通过这种方式产生的丰富性衍生出了意识自我。没有皮层的活动，你将失去意识，这意味着你将丢失自我。
这个多层级模型不仅展现了大脑的主要组织结构，同样也代表了大脑的进化和发展过程。在从幼年发展至成年的过程中，大脑的低级系统相较于高级系统更加完善、可控。婴儿们都是从控制低级中心开始发展的。随着时间和经验的累积，这些低级中心与发挥影响和控制的高级中心联系得更加紧密，大脑的运作进入更加协调的状态。
在整个童年时期，你都可以观察到这一协调过程的形成。实际上，包括我在内的许多科学家认为，早期发展中的许多变化不仅分布在大脑的高级中心的形成过程中，也存在于系统间的整合及对低级功能的控制中。例如，从我们出生开始，像眼动这样简单的功能就开始受到脑皮层下的低级大脑系统控制 11 。问题在于，这些低级系统是几乎没有交流能力的。那些控制眼动的系统只是简单地控制你对外界或明或暗的事物的注视。所以，对于非常小的婴儿来说，明亮的东西很容易吸引他／她的注意，但要将目光移开就不那么容易控制了。比如两个月以下的婴儿，当他们被一个引人注意的东西吸引时会发生“注意黏滞”（sticky fixation） 12 。问题是如果最吸引人的事物总是抓住你的视线，那么视野里的其他东西就会被忽视。实际上，我曾经做过一个有关儿童视觉问题的课题，遇到很多年轻妈妈觉得自己健康的宝宝存在视力问题，因为他们很少移动眼球。孩子们的眼睛会一动不动地盯着窗外，似乎非常着迷。这让这些妈妈们感到困惑，为什么她们的孩子不和她们进行眼神交流。
这些婴儿的行为和到目前为止发现的许多新生儿的能力局限相似，这显示了他们大脑的不成熟。在刚出生的几星期里，婴儿们的大脑控制能力都比较弱。经过一段时间的发育，大脑皮层机制会通过一种被称为抑制（inhibition）的过程对低级中心进行控制，抑制功能就像禁止系统一样，能够让一些动作停止。抑制功能对低级中心的控制使得大脑变得更加灵活。在注意黏滞的问题中，这样的皮层机制让婴儿们可以从非常吸引人的目标，比如从窗外透入的明亮光线上移开，并让他们关注到外界不那么明显的事物。
自我实验室
事实是，大多数的人体功能都需要某些程度的抑制控制。接下来是一个恶作剧性质的实验，实验对象是已经能够伸手去拿玩具的8个月大的婴儿。首先，在婴儿面前放一个很吸引人、颜色很亮丽的玩具，他们会很想得到它。但是，玩具会被放在一个很大的透明塑料容器里。一开始，他们会为了得到玩具用小手不停拍打容器表面。虽然他们的手只能拍打到容器，但是他们很难停下这种尝试获得玩具的过程 13 。玩具的样子实在是太诱人了，所以孩子们无法抑制自己的行为。实际上，对强迫性思想和行为的抑制，是在发展出自我的过程中一项非常重要的转变。当这些控制系统失效时，自我的完整性就会受到破坏。
我们的大脑就像一个拥有复杂嵌套的机器，各部分都为争取控制权而相互竞争。如果把大脑比作一个由审查产品的高级管理部门控制的复杂工厂，那么自我就是管理部门的经理。你或许能通过对自己内心状态的关注，即自省来找到自己的高级管理部门经理。
跟我一起做
尝试着找一个安静的角落，闭上双眼，将你的精力集中到自我上。你可以尝试着在身体中定位自我，并用双手的食指在你的头上指出当下你感受到的自我存在的位置。当两根手指都指向了你在这一时刻头脑内产生体验的地方后，让一根手指保持在原位，另一根手指从前额指向同一位置，这样你就能精确地对你意识的位置进行三角定位。现在，将这两根手指的延长线的交点用X表示。
通过前一步，你便在自己的大脑内定位了“你”所在的位置，也就是你的“零点”（point zero）。图1-3是一个根据人们认为其零点所处位置的研究绘制出的定位图 14 。它显示出当我们关注自己的内在状态时，大部分人会认为我们存在于大脑中眼睛后面的位置。我们认为，在这个位置上可以听到持续的思维评论，体验外界带来的感觉，并且这个位置某种程度上控制着我们身体的行为和运动幅度。
图1-3 在个体报告“自我”位置中典型位置的示意图
摘自费拉里（Ferrari）等人在2008年的研究，已获得版权许可。
在这种安静的状态下，让我们对自我进行更深层的体验。当你很专注时，会感受到你自己内部的运作。在你阅读我写的这一句话的时候，你能感受到你的舌头正在口中微微上下浮动吗？现在，你的注意就被拉到了这一点上。你能感受到椅子在对你的后背产生压力吗？我们可以和自己的身体产生联系，所以说我们不仅仅是一具躯体，我们像那些训练有素的操作员一样能控制自己的肢体。
这种内在自我，有时会被称为“小矮人”，这个小家伙是个十足的捣乱鬼。由于你仍然对自我的定位不甚了解，所以小矮人成了一个问题。实际上，“小矮人说”揭示了自我的真实性成为问题的原因。你的头脑里不可能存在独立的个体的原因很简单，因为如果事实如此，这个小矮人同样需要一个内在自我。你将需要在大脑中的“你”之内容纳一个“迷你我”（mini-me）。但是如果你大脑中的“迷你我”是一个小矮人，那么迷你我中又会包含什么，再深入一级呢？这么追究下去是没有尽头的，就像是一个无穷无尽的俄罗斯套娃，永远一个套一个，小矮人只是重申了自我在头脑中存在位置这一原始问题。著名的法国哲学家勒内·笛卡尔（René Descartes）认为，每个人都拥有一个占据我们身体的内在。哲学家丹尼尔·丹尼特以其名字命名，将幻象称为笛卡尔剧场（Cartesian Theatre）。丹尼特描述到，心智体验就像是坐在头脑内的观众席中的观众，如观看舞台剧一样观看着经验世界。但是，谁是笛卡尔剧场的观众，也就是说谁是我们头脑中的那个人呢？简单地假设出一个内在的自我，对解决我们在头脑中所处位置的问题毫无帮助。
我们是不是真的像一个由许多自动化工人组成的工厂，其中的工人们处理着人类可以实现的各种功能？某种程度上，我们的确如此，因为许多部件可以独立运作。但是，大脑中既没有小矮人组成的工人群体，也没有总负责人。相反，我们的内心活动是多维的，由许多相互间牵制的、不同的加工过程和决策组成。这些加工过程和决策，经常在我们的意识层面之下发生。这就是我们必须摒弃内在个体这一概念的原因，因为这个概念不足以解释我们大脑的复杂状态。最终，我们也抛弃了内在自我的概念。
哪些事情大脑天生就会做
如果大脑是一个由不同的加工零件组织起来的复杂机器，其中的组织来自何处？是谁站在制高点上建构所有的多米诺模式？这个问题是神经科学领域中一个主要的争议。我们在多大程度上来自基因的预先设置又在多大程度上是通过与社会的相互作用而构成的呢？这是在基础生物学层面上，老生常谈的天性（nature）与教养（nurture）问题的对抗。这些全部基于作为人类所涉及的方面，但即使是最简单的特质，也是生理上的天性与经验的结合。
很明确的一点是，我们出生时就已经有很多基础神经模式存在了。在出生时，虽然许多感觉和控制区之间的连接还没有达到成熟状态，但已经分化得很好了 15 。而新生儿并不仅仅像海绵一样单纯地接受环境给他们的感觉信息，他们同样能对外界起作用。例如，每一个新生的人类都配有一套行为指令系统，比如人们所知的反射，这些指令在发展中起着至关重要的作用。新生儿的觅食反射就是通过轻触他们的脸颊引发的，它让新生儿偏过头并张开嘴，期待触碰到好吃的乳头。如果乳头或什么形状相似的东西接触到了婴儿的嘴唇，又会激发他们的吸吮反射。你或许会想，婴儿们做出了是否要吃奶的决定，但事实是这些行为是完全自然而然且自动化地发生的，不需要任何思考。你不需要具备什么特别复杂的大脑就可以执行这一系列活动。无脑儿一出生就没有大脑皮层，却依然能够执行吸吮反射，这是因为这些行为是由皮层下的原始神经回路支持的。但无脑儿命中注定无法体验成为一个人是什么感受。他们不能学习，不会感到无聊 16 。他们只是简单地进行回应。这些孩子永远不会发展出自我意识，多数在出生几天后便夭折了。
与天生脑损伤的不幸婴儿相比，健康的婴儿拥有为学习周遭环境而生的大脑，而这种学习开始的时间非常早。迄今为止，我们知道还在母亲肚子里的胎儿就可以学习他们母亲的声音，发展出对她孕期所吃食物的喜爱，他们甚至能记住母亲在待产期间所看电视剧的主题曲 17 。所有这些都证明，大脑已经开始执行任务并对外界发生的事物产生的连接进行存储。这是将后天的相关影响从天性中分裂出来的理论一直饱受争议的原因之一。先天—后天的界限从何时开始定义？是从怀孕时开始，还是从出生后开始？
虽然神经科学家们对“成年人大脑结构中有多少已经在婴儿时期发展出来的”有争议，但很清楚的一点是：即使我们的大脑，这个建筑的蓝图是由遗传基因代代延续的，然而对原始结构的修正和拓展仍有待进步。所以环境可以通过塑造生成我们思维的神经连接的线路，对大脑进行重塑。
大人和孩子的脑有什么不同
我曾经买过一个叫“生长中的大脑”的小玩具，其实它就是一个压缩后的泡沫塑料大脑模型，放入水中后体积会膨胀。它很有趣，却不能当作好的教学辅助工具。随着婴儿的成长，他们的大脑的确会随之增大，但并非简单的膨胀。一个人类新生儿的大脑重量只有成人大脑重量的1/4，而在出生一年之后，重量的差距就追上1/2还多。令人惊奇的是，重量的变化不是因为大脑发展出了更多神经元。实际上，新生儿拥有几乎与成人一样多的神经元，它们会被使用一生。大脑重量的变化大部分源自神经元连接的快速发展 18 。
如你在图1-4中所看到的，这是一个新生儿从出生到5个月大的神经连接示意图，人类大脑的神经元连接在婴儿期经历着巨大变化 19 。举个例子，在峰值活动期间，老鼠幼崽的大脑以每秒生成25万个新连接的速度发展，也就是每分钟生成1 500万个连接。我们不知道人类大脑中连接的发展速度，如果有区别的话，应该是更快。
图1-4 神经元连接在发展期的增长示意图
这些结构变化反映了与外界相互作用的塑造大脑的生物过程，使之更适应周遭的环境。塑造过程包括两种互补的过程 20 。第一，遗传指令指挥神经元发展出越来越多的连接。这使得神经之间的连接最开始是产量过剩的。这也就是示意图看上去跟你花园中杂草的根茎系统一样芜杂的原因。第二，紧接着产量过剩阶段出现的是一个修剪的阶段，神经元之间的连接开始大量减少 21 。在高峰时期，每秒有大约10万个连接消失，也就是每10个连接中就有4个会消失。这些连接的消失十分令人惊讶。为什么我们的生理本能要大费周章地建立起连接，而目的又是之后将它们以近乎相同的速度切断呢？
事实证明，这种超量生产又随之切断连接的做法或许是一种根据周遭环境塑造大脑的聪明手段。大量的连接意味着大脑将所有从经验中得出的、可能遭遇的活动模式都进行了连接。不过，你要记住，同时激发的神经元倾向于建立更强的连接。一旦神经元间没有相互激活，它们之间的连接自然就会被修剪。让我们回到之前那个有关邻居的比喻，你可以将其想象为“如果你不回我的电话，我之后就不会再与你联系了。”或者拿你比较熟悉的如Facebook、Twitter这类社交网站来打比方，那些你不关注的人通常也不会反过来关注你。
相互连接使得改变大脑结构成为可能。我们从动物实验中了解到，早期环境的作用会在大脑的连接中显现其影响。例如，如果在饲养老鼠幼崽的过程中不让其看到过多的东西或进行足够的活动，那么与可以进行正常玩耍的老鼠相比，它们的大脑就会更轻，拥有更少的皮层连接。诺贝尔奖得主大卫·休博尔（David Hubel）和托斯滕·威塞尔（Torsten Wiesel）发现，早期发展环境处于视觉剥夺状态的猫和猴子，它们视觉区域大脑皮层的神经元活动是受损的。另外，特殊类型的视觉剥夺会造成选择性的损伤。举个例子，在频闪仪构成的世界中长大的动物虽然能看到事物近乎正常的影像，但是它们不能看到连续的运动，就像是在20世纪70年代开闪光灯的歌舞厅里，你根本无法看到连续的运动。有一个不幸的女人，她大脑的这一区域在晚年时受到了损伤，她说自己过马路时非常困难，因为她根本无法判断开过来的车的车速。当她向杯子里倒茶时，茶杯从空到半杯水再到满的过程就像是一系列间断的照片 22 。
有些时候，人和动物看某些特殊图案的功能会丧失。在没有直线的环境中长大的动物无法看到直线。简言之，早期剥夺研究显示种瓜得瓜 23 。如果在发展早期剥夺一部分经验，那将对之后的生活产生长期的影响。在错误的视觉条件下被抚养长大的孩子会产生永久性视力丧失，也就是人们所知的弱视。弱视不是眼睛的问题，而是形成视觉的脑区的问题。这就是为什么弱视的人戴眼镜之后与没戴时没有区别。这也是弱视的人无法正常欣赏3D电影的原因，因为这需要在生命早期有正常的双眼视觉输入，而他们丧失了这种立体视觉。如果你想要对此做出改变，必须在问题形成初期就进行纠正，这时大脑的对应脑区还没有受到永久性的损伤，仍旧可以发展出连接 24 。这将我们引向了对另一个关于脑发展的基本原则的讨论，即对敏感期（sensitive period）的讨论。
科技互动与人际互动，谁赢了
时机就是一切，这一点在大脑发育中的许多层面都有体现，尤其当大脑依赖于外界输入的时候。我们的大脑进化为可以通过经验塑造的，但是有些经验一定要在生命中的某一特定时间发挥作用。就像上面提到的，感觉剥夺会导致后续生活中的永久性问题的出现，一旦错过了时机，连接因为不够活跃被修剪掉了，在相关脑区间重新建立起连接就变得越来越困难。机会之窗会被猛地关上。
这些有时限的大脑发展阶段有时被称为“关键期”（critical periods），因为在错过机会之窗之后就没有方法恢复失去的功能。实际上，称其为“敏感期”更为精确，因为大脑拥有足够的空间来修复，而且值得注意的是敏感期只针对我们的一部分能力，而非全部大脑功能。自然选择让我们的大脑在特定的发展阶段需要特定的激活 25 。为什么自然要如此孤注一掷呢？很显然，保留空白是应对不确定的世界最好的解决方法。
原因非常简单：像很多成功的制造商一样，自然永远需要最大化地降低生产成本。自然会倾向于生产不需要过分专门化却能够完成特定任务的机器。例如，我们没必要去做一个能够完成所有任务的机器，因为有些目标是不可能实现的或多余的，何况它一定花费巨大。预测最有可能面临的世界远比将机器提前专门化要好，而且更有效率。这就是进化过程对最合适的特性的筛选。那些不能对环境进行最大化地适应的系统是低效的，而且最终会在竞争中失败并失去延续的机会。这解释了为什么婴儿的大脑在他们没有来到这个世界之前，其预先设置的连接非常稀疏，出生后便开始通过经验与环境迅速关联起来并生成新的连接。
虽然现代社会复杂且混乱，我们感知它的基本方式在几代人之间却是可以预测也不会更改的。虽然经验仅仅对系统进行微调，然而，如果在关键期，需要某些经验的时候没有获得，就会造成永久性问题。最早揭示关键期缺失的研究之一是由康拉德·洛伦茨（Konrad Lorenz）进行的一项获得了诺贝尔奖的工作，他证明新出生的小鹅会跟随它们看到的第一个活动的东西，即使它碰巧是一个年迈的奥地利鸟类学家 26 。洛伦茨早期的影像展现了这位留着胡子的老绅士抽着烟管走路，被身后一群小鹅忠实地追随着的情景。小鹅的鸟类大脑预先设置了一种印随的机能，即跟随它们见到的第一个大的移动物，无论它是谁或是什么东西。对很多动物而言，自然给予了它们相似的机能以便让它们尽量快地跟上一个群体中重要的其他个体。在鹅和许多其他鸟类的例子中，自然设下赌注，认为它们所看见的第一个移动的物体一般会是鹅妈妈，所以没有必要进行太多的辨识，即使是奥地利鸟类学家也没关系。然而，如果小鹅被饲养长大，在出生后的10天内没有看到大的移动物体，那么它们就不会再产生印随了，因为机会之窗已经错过了。在自然状态下，如果它们没有找到可以跟随的东西，那就代表它们的妈妈抛弃了它们，小鹅们很可能会死掉。
人类比鸟类复杂得多，而我们的学习和教养期也是动物王国中最长的，所以快速适应的压力会小很多。无论如何，事实证明我们也有机会之窗，并被提前设置好了需要面对的环境中的特定信息。例如，人类语言的发展一般被宣称为基于大脑的能力的最佳例子，它既是人类所特有的也是生物学上锚定的。在《语言本能》（The Language Instinct ）中 27 ，史蒂芬·平克（Steven Pinker）指出，无论在哪里长大，几乎每一个孩子都能在相似的时间段轻松地学习说话，但是同时在同一个家庭养大的宠物仓鼠却不行。无论你和你的宠物说多少话，也不会得到它们的回答。对于这个问题唯一有意义的解释就是，人类大脑的预设中有语言学习的部分，而宠物仓鼠的大脑中却没有。无论在何种环境下成长的婴儿都能学会他们所接触到的语言。这证明人类存在一种内置的、独特的能力去学习语言，而且一定是从遗传学角度进行过编码的。但是，实际学习的语言则由环境决定。
人类婴儿能够轻松地习得一门语言的客观能力，只是语言生理结构中的一条线索。你注意到，在你长大一些之后学习第二门语言有多么困难吗？比如我曾经试过不少次，却始终没有学会另一门外语。尽管我花了不少时间听录音，仍旧无法打破英国人只会说英语的刻板印象。这是因为我大脑中支持语言学习的神经通路的可塑性已经逐渐丧失了。一些人在学语言上不会有太大问题，但这可能与他们接触另一门语言的时间是否在年轻时有关。在7岁前学习外语会更加容易。例如，在测试美国的韩国移民学习英语的能力时，我们发现7岁前到达美国的人就不会有太大问题。而对于年长一些的移民，学习英语就变得尤其困难，即便他们去上了夜间补习班而且学习动机非常强烈 28 。这显示出，他们在学习语言上存在生理局限。
对于很多人来说，他们很难听出不同语言的差异。
自我实验室
在一个经典的研究中，研究婴儿的加拿大学者珍妮特·威尔克尔（Janet Werker）证明了所有10个月以内的婴儿都可以听出因纽特语和英语之间的语音结构差异，然而，随着他们在自己的语言环境中浸润时间的增长，听出语言结构差异就会越来越困难 29 。进入中老年阶段后，很多已经丧失了发现两种外语之间区别的能力。
最好的解释就是，我们的大脑会通过周围环境的经验进行微调，并逐渐放弃发展不会用到的能力。因此，我们的大脑在语言学习方面的可塑性越来越弱。这就是为什么日本人在说英语字母“l”和“r”时听起来有些奇怪，这常常导致沟通上可笑的误会。平克写到他去日本时的经历，日本语言学家用日语欢迎他并且眼睛发光地说着：“在日本，我们对克林顿的勃起（erection ）很感兴趣 (2) 。”这是在1998年美国总统克林顿即将因莫妮卡·莱温斯基（Monica Lewinsky）的丑闻面临弹劾时发生的事情。
机会之窗不仅存在于语言的领域中，它也出现在其他的人类能力的形成中。但是，在我们关注这一问题之前，我们应该提防在大脑可塑性和关键期的描述上进行过度解释。
这是因为，对很多动物的关键期的发现导致了对人类可塑性的一些极端的信仰和实践，在如何抚养孩子、怎么做才是最好的父母等方面表现尤为突出。
20世纪90年代，人们普遍认为我们抚养孩子的环境太单一了，这一度引起了恐慌。人们担心如果不将3岁以前的孩子尽早置于刺激物丰富的环境中，那么孩子最终会产生脑损伤。一时间，整个社会开始对训练婴儿的大脑非常关注，孩子的家长、祖父母开始疯狂地买挂在婴儿床上的旋转摇铃、刺激大脑发育的影视作品和DVD、给孕妇听的莫扎特的音乐 30 等促进大脑发育的产品。更有人奇怪地认为，“科学证明”这些产品可以提高孩子进入常春藤大学或牛津剑桥这类学府的概率。营销商们甚至大胆到将他们的产品命名为“爱因斯坦宝贝”“巴赫宝贝”。约翰·布鲁尔（John Bruer）是詹姆斯·S.麦康奈尔（James S.McConnell）基金的主管，他大力反对这种“早教热”，因为他更加支持最初的动物实验下的神经科学研究。他甚至写了一本书——《生命最初3年的秘密》（The Myth of the First Three Years ），试图反对这种将动物剥夺实验过分外推到人类发展上的不正常的热忱 31 。
