神经系统
与其他生物相比，我们人类的体格实在是不怎么样。在力量上我们比不上大多数个头和我们一样大的动物。我们的行走姿势，和猫比起来，显得十分笨拙；我们跑不过狗或者鹿；在听觉、视觉和嗅觉方面我们比许多其他动物要差。我们的骨骼结构不适合于我们的直立姿势：人类可能是惟一会在正常姿势下、在正常活动中产生“腰酸背痛”的动物。比起其他生物在进化中达到的尽善尽美的境界（例如鱼类和鸟类在游泳和飞翔中的超高效率，昆虫的大量繁殖能力和适应能力，病毒完美的简单性和效率），人实在像一个笨拙而设计不佳的生物。作为纯粹的生物体，我们很难与地球上占据任何特定生活环境的生物竞争。我们之所以能支配地球，是因为我们有一个相当重要的特化器官——脑子。
神经细胞
细胞对其周围环境的变化（刺激）很敏感，并会做出适当的反应。因此，原生物会游向在它附近水中滴入的糖液滴，并会游离酸液滴。这种直接的、自动的反应对于单个细胞来说挺合适。但对于多个细胞组成的结合体，这种反应会带来混乱。任何多细胞生物必须具备一个协调各个细胞反应的系统。没有这样一个系统，生物体就会像一个由互不交流、行动相互矛盾的人所组成的城市一样。所以即使是最原始的多细胞动物——腔肠动物，也具有最原始的神经系统。我们可以在它们身上见到最早的神经细胞（神经元）——这是一些具有纤维的特化细胞，其纤维由主细胞体向外延伸并伸展出极其精细的分支（图17-1）。神经细胞的功能非常微妙复杂，以至于即使在如此简单的水平上我们也不能完全解释清楚它们到底是怎样工作的。环境中的变化以至今尚不清楚的某种方式对神经细胞起作用。这些变化包括某种物质浓度的改变、温度或亮度的变化、水的流动、或是直接接触到了什么物体。无论什么刺激都会引起一个微小的神经脉冲，也就是一个快速传过神经纤维的电流信号。当到达纤维末端时，神经脉冲会跃过一个微小的间隔（突触）而传入下一个神经细胞；这样它就会一个细胞一个细胞地传下去。（在高度发达的神经系统中，一个神经细胞可以和其邻近的细胞间形成成千上万个突触。）对于一个腔肠动物（例如水母）来说，神经脉冲会传遍整个生物体。水母的反应是收缩身体的一部分或全部。如果刺激是来自与食物颗粒的接触，水母会通过收缩触足将食物卷入体内。
图17-1 神经细胞
当然，所有这些完全都是自动的。但是由于它对水母有利，我们便倾向于认为水母的行为都是有目的的。确实，人类作为一种行动都是有目的、有动机的生物，自然倾向于认为连无生命的自然界也是有某种目的的。科学家们称这种态度为目的论，并尽量努力避免这种方式的思维和言论。但是在描述进化结果时，以一切向更高的效率发展这一点作为中心展开话题实在是太方便了，以至于除了最狂热的纯粹主义者外，连科学家们也免不了偶尔陷入目的论中。（当然，本书的读者已经注意到了，我经常犯这个毛病。）不过，让我们在考虑神经系统和脑子的进化时尽力避免目的论。脑子并不是由大自然设计的；可以说它是进化过程当中一系列偶然事件的结果，这些偶然事件产生了一些有利的性质，而具有这些性质的生物体在各个进化阶段中都能得到优势。在生存的斗争中，一个动物如果比其竞争者对环境变化更敏感并能更快地做出反应，则在自然选择中生存下来的机会就更大。例如，如果某个动物身体上碰巧有一个点对光线特别敏感，它会给动物的生活带来很大的好处，以至于随着进化的过程，眼点以及最终眼睛将会不可避免地出现。
构成最初的感觉器官的特化细胞群最先出现在扁形动物门或扁形虫中。另外，扁形虫已具有神经系统的雏形。该系统能避免将神经脉冲毫无选择地传向全身，相反地，它会尽快把脉冲传向反应的关键点。这一点是由于有了中枢神经索才做到的。扁形虫是第一类具有中枢神经系统的动物。
还有，扁形虫的感觉器官集中于其头部一端，这是它们前进时身体各部位中首先与外界接触的一端。于是，很自然地，神经索在头部区域最为发达。这一块发达的神经组织便是脑的雏形。
渐渐地更加复杂的动物门增加了新的特性。感觉器官的数目增加，敏感性提高。神经索及其分支也变得更加复杂精巧；发展出一个分布广泛的传入神经细胞系统，其功能是向神经索传递信息；以及传出纤维，其功能是向反应器官传递信息。那块位于头部关键位置的神经结变得越来越复杂。神经纤维也向着能尽快传递脉冲的形式进化。乌贼是进化程度最高的一种无节动物，它的神经纤维变粗，以利于脉冲的快速传输。有节动物体内的神经纤维具有一层脂肪质的鞘（髓鞘质），其加速传导神经脉冲的能力更强。人体内某些神经纤维能以每秒100米的速度（相当于每小时360公里）传送脉冲，而某些无脊椎动物的神经纤维只能达到每小时160米的脉冲传输速度。
神经索的位置在脊索动物中有了根本上的变化。在脊索动物体内，这条主神经干线（一般称做脊髓）顺后背延伸，而不是像在所有低等动物体中那样顺腹部延伸。这看上去好像是倒退了一步——神经索移到了更易暴露的位置。但是脊椎动物的神经索实际上在骨质的脊柱内得到很好的保护。虽然脊骨的首要功能是保护神经索，但它也带来了惊人的额外好处，也就是给脊索动物提供了一个用以支撑更多体重的梁架结构。从脊骨延伸出的肋骨包住了胸腔，延伸出的颚骨带动牙齿完成咀嚼工作，延伸出的长骨形成了四肢。
脑的发展
脊索动物的脑源自三个基本结构，这些结构的雏形在最原始的脊椎动物中已经出现了。这些结构在开始时不过是膨大的神经组织，它们是前脑、中脑和后脑。这种划分方法是希腊解剖学家克奥斯的埃拉西斯特拉图斯在公元前280年左右首先提出的。在脊髓头部一端，脊髓平滑变粗，形成后脑的一部分，称为延髓。延髓前方，除了最原始的脊索动物外，一般都有一个隆起的部分，称做小脑。再向前便是中脑。低等脊椎动物的中脑主要负责视觉并具有一对视叶，而它们的前脑则负责嗅觉和味觉并含有嗅球。前脑从前到后分成嗅球区、大脑以及丘脑，丘脑的下半部分称做下丘脑。通过将动物大脑切除并观察结果，法国解剖学家弗卢朗在1824年已能证明，大脑的确是负责思维和意愿行为的。（见图17-2，人脑的结构。）
图17-2 人脑的结构
大脑的顶部——也就是称做大脑皮质的那层外套——才是这出戏里的大明星。在鱼类和两栖类动物中，它不过是一层平滑的套子（称做大脑皮层）。在爬行类动物中，一块新的神经组织出现了，称做新皮质。这才是将要出现的新事物的前身。它将逐步取得视觉和其他感觉的管辖权。在爬行动物中，视觉信息交换中心已部分地从中脑移向前脑，而在鸟类中它已完全移到前脑。在最初的哺乳动物中，新皮质开始起主要作用。它几乎覆盖了大脑的整个表面。一开始它还是一层平滑的外套，但是在高等哺乳动物中它继续增长，其面积大大超过大脑的整个表面，以至于折叠成皱褶或脑回。这些皱褶使高等哺乳动物（尤其是智人）的脑有高度的复杂性和巨大的容量。
随着物种沿着这个方向不断发展，大脑逐渐支配了整个脑部，中脑则几乎消失了。灵长目动物的视觉发达，嗅觉减退。它们前脑中的嗅叶已缩成了小团。进化到这一步时，大脑扩展增大，已从上面盖住了丘脑和小脑。
即使是早期类人动物的化石，其脑腔容量也比最发达的猿类大得多。黑猩猩和猩猩的脑重量不超过400克，比人个头大得多的大猩猩的平均脑重量也只有540克。相比之下，猿人属的成员的脑重量据推测约在850到1000克之间。而这个属在人科动物中是脑量较小的。罗得西亚猿人的脑重量在1300克左右，而尼安德特人和现代智人的脑子大约重达1500克。现代人的智力高于尼安德特人，这是因为现代人脑有一大部分集中在前区，而这一区域似乎负责控制高级智力功能。尼安德特人额头较低，他们的脑子后部膨大；而现代人相对来说则额头较高，脑子的前部膨大发达。
人科动物的脑子在过去300万年中大约增大了2倍——从进化的角度来说这是一个很快的变化。但是这个变化为什么会发生呢？为什么单单发生在人科动物中呢？
现在我们已经知道，即使在很早以前，小脑量的人科动物就已经开始直立行走了，同现代人完全一样。这一点很可能是人科动物脑量迅速增加的原因之一。直立姿势的出现大大早于脑量的增加。直立姿势带来了两个重大结果：首先是眼睛被高高地提离地面，从而可以向脑子提供更多的信息；其次是前肢获得了永久性的解放，这就可以用于感觉和操纵环境。这些大量增加的知觉信息，包括远距离的视觉和近距离的触觉，使得一个增大的、能处理新事物的脑子有了用武之地。这样，任何一个个体，如果它的脑子碰巧工作效率比较高（可能是由于脑量较大，也可能是由于结构较佳），则必然会在生活中强于其他个体。进化的过程必然会产生大脑量的人科动物。（至少我们从现在看来似乎是这样。）
人脑
现代人的脑重占全身总重量的1/50。这样我们可以说，大概每1克脑子平均控制着50克身体。相比之下，黑猩猩的脑子占它体重的1/150，而大猩猩的脑重量只是体重的1/500。固然，某些小型灵长目动物的脑重占体重比比人类还要高。（蜂鸟的脑重占体重比也超过了人类。）有的狨猴脑重达到体重的1/18。但是，这些小动物的脑子太小，绝对不可能包含人类级别的智慧所需的复杂结构。简言之，不论从绝对的角度还是相对全身大小而言，智力发展所需要的是一个较大的脑子，而这正是人类所具有的。
通过研究下面的例子，我们能够更清楚地体会这一点。有两种哺乳动物的脑子明显大于人脑，但这样大的脑子并未给它们带来超高的智慧。最大的象脑可重达6000克，而最大的鲸脑则可重达9000克。但是这些脑子所管理的身体也是极其庞大的。尽管象脑很大，它也只占象全身重量的1/1000，而一条大鲸的脑重可能只是体重的1/10000。
在这方面有可能与人类匹敌的只有一种动物。海豚是鲸目中体形较小的成员，具有这种可能性。某些海豚和鼠海豚体重不比人大但脑却比人的大（有的能达到1700克）且脑回更加发达。不过仅仅根据这一点就下结论说海豚的智力超过我们是不妥当的。智力高低还和脑内部的组织结构有关。海豚的脑（以及尼安德特人的脑）可能更偏重于一些我们认为是低等的功能。
惟一可靠的办法是通过实验来测定海豚的智力。某些研究人员如利利似乎确信海豚的智力的确与我们自己相当，海豚和鼠海豚拥有和我们一样复杂的语言模式，还有，将来也许可以建立某种形式的人与海豚不同物种间的对话。
即使这些想法都是正确的，下面的结论还是毫无疑问的：即海豚无论有多高的智力，在它们重新适应海中生活时，就失去了机会，从此再不能把这种智力转化为对环境的控制。在水下不可能利用火，而正是发现火的用处最先将人科动物同其他一切生物区别开来。更根本的是，在水这样一种摩擦力很强的介质中高速游动需要有完全流线型的体形，这就使海豚不可能发展出任何类似人类的臂和手的器官。而要想巧妙地探索和操纵周围的环境，必须得有这样的器官。
另外有趣的是，人类是从后面赶上并超过这些鲸目动物的。在人科动物的脑子还很小时，海豚的脑子已经是比较大的了，然而海豚并没有能阻止人科动物继续发展。今天看来不能想象我们会允许进化出一些脑量大的鼠甚至是狗来威胁我们在地球上的地位。但是，困在海中的海豚却对人科动物的进化无能为力，以至于我们今天已经发展到如果愿意的话，毫不费力就能消灭鲸目动物的地步。（我们当中的许多人不希望这样做，并在努力防止这样的事情发生，这的确是人类的可贵之处。）
海豚有可能以某种我们尚不理解的哲学方式，在某些智力形式上比我们强。但是说到对环境的有效控制和技术开发，就我们所知从古到今从未有什么生物能超过智人。（不用说，人类行使他们的智力和技术能力的活动并没有总是给他们所在的星球——以及他们自己——带来好处。）
智力测验
企图确定某一物种如海豚的精确智力水平是很困难的。应当指出，至今尚未出现一种令人完全满意的测量方法来确定任何人类成员的精确智力水平。
1904年，法国心理学家比奈和西蒙设计了一种通过分析被测试者对一些精心选择的问题所做的答案来测定智力的方法。这类智力测验引出了所谓智商的说法，智商代表测验得出的智力年龄与实际年龄的比值——这个比值最后再乘以100以去掉小数点。主要是通过美国心理学家特曼在这方面的工作，公众逐渐了解了智商的意义。
问题是所有的测验都是以某种文化背景为中心设计的。有关犁的简单问题能难倒一个聪明的城里孩子，而关于电动扶梯的一般问题也能让一个同样聪明的乡下孩子瞠目结舌。这两种问题都能使一个同样聪明的澳大利亚土著人孩子困惑不解，而让我们摸不着头脑的关于飞镖①的问题对这个孩子来说却很可能不成问题。
而且，人们很难没有关于哪些人聪明，哪些人不聪明的偏见。一位研究人员必然会“发现”那些和他本人文化背景相同的人的智力比较高。古尔德在他于1981年出版的《对人的错误量度》一书中详细描述了从第一次世界大战以来，智商测验是怎样一直被用来不知不觉地或想当然地为种族主义思想服务的。
最近的也是最引人注目的一个例子是英国心理学家伯特，他是在牛津大学受的教育并曾在牛津、剑桥两所大学任教。他专门研究了许多儿童的智商，并将这些智商数字与孩子们父母的职业地位联系起来做分析。他将父母的职业地位划分为：高等专业人员、低等专业人员、办事员、技术工人、半技术工人、非技术工人。
他发现孩子的智商与父母的职业完全吻合。父母的社会地位越低，孩子的智商也越低。换句话说，人的社会地位是生来注定的，境况好的人本来就该过好日子。而且，伯特发现男人的智商高于女人、英格兰人智商高于爱尔兰人、非犹太人高于犹太人，等等。他测试了生下后不久就被分开的同卵双胞胎，发现虽然成长环境不同，他们的智商却还是非常相近，再次指出遗传比环境更加重要。
伯特获得了很高的荣誉，并在1971年去世前被封为骑士。但是，在他死后，人们发现，他的实验数据毫无疑问是由他自己一手捏造的。
用不着去追究他这样做的心理原因。（对我来说）知道这一点就足够了：人们渴望别人认为自己聪明，以至于几乎不可能找到任何能得出相反结果的数字。整个智力测验的领域都充满了感情和自爱，所以人们对任何这方面的结果都应该谨慎对待。
另一种广为人知的测验是试图测定人头脑中比智力更微妙、更难以捉摸的一个方面。这种测验由一些墨水渍所组成。一位瑞士医生名叫罗尔沙赫，在1911～1921年间首先采用了这种墨水渍图案。测试者要求测试对象将墨水渍图案想象成具体图像；从测试对象在这样的罗尔沙赫氏测验中所得到的具体图像的种类，测试者推测出他或她的人格。但是，即使是在最好的情况下，这种推测也不大可能得到任何实质性的结论。
功能的特化
很奇怪，许多古代哲学家几乎完全没有注意到人类头盖骨下那个器官的重要性。亚里士多德认为脑子不过是一个空气调节装置，是用来冷却过热的血液的。比亚里士多德晚一代人的希罗菲卢斯在亚历山大工作时，正确地认识到脑是智慧的中心。但是，像在其他问题上一样，人们宁愿相信亚里士多德的错误观点，而不愿听取别人的正确看法。
于是，上古和中古时期的思想家们倾向于认为心脏、肝脏或脾脏是感情或个性的所在（请看下面这些说法：“心碎了”、“胆小的”、“发脾气”）。
近代第一个探讨脑子的科学家是17世纪英国内科医生和解剖学家威利斯：他顺着神经追踪，发现它们通向脑子。后来，一位名叫维克达居尔的法国解剖学家还有其他一些人粗略描绘了脑的解剖结构。但是直到18世纪才由瑞士生理学家哈勒做出了有关神经系统运行机制的首次重大发现。
哈勒发现，刺激神经比直接刺激肌肉更容易使肌肉收缩。而且：这种收缩是不随意的；他甚至能在生物体死后，通过刺激神经的办法引发这种收缩。哈勒接着又证明感觉是由神经传递的。当他把通向某些特定组织的神经切断后，这些组织就不再有反应了。这位生理学家由此断定，脑通过神经收到感觉，再通过神经将信息送出去，引起肌肉收缩之类的反应。他认为全部神经最终都集中到脑的中心。
1811年，奥地利的内科医生加尔专心研究了大脑表面的灰质（灰质和白质不同，白质仅由神经细胞体延伸出的纤维组成，纤维由于其脂肪质的鞘而呈白色）。加尔提出神经并不是像哈勒所认为的那样汇集到脑的中心，而是每一条都通向灰质的某一特定部位。他认为灰质是脑中负责协调的区域。加尔推论说，大脑皮质的不同部分分别负责从身体各不同部位收集感觉，并负责向身体的特定部位发送引起反应的信息。
如果皮质的某一部分确实负责脑的某一特定功能，那么，自然人们会设想，脑中某一部分的发达程度能反映一个人的性格或智力。通过触摸一个人的头颅，我们能感觉出他头上有没有突出的部分，这样也许可以发现脑子的这一部分或那一部分比较膨大并能由此确定一个人是否特别慷慨或特别堕落或有什么其他特别的地方。根据这一推论，一些加尔的追随者们杜撰了一门叫做颅相学的伪科学。这东西在19世纪相当流行，即使在今天也还没有销声匿迹。（奇怪的是，虽然加尔和他的追随者们强调高前额和圆头顶意味着智慧——这种观点至今还在许多人中颇有影响——加尔本人的脑子却非常小，大约比平常人的脑子小15%。）
由骗子们编造的颅相学纯粹是胡说八道，但这并不是说加尔最初对大脑皮质特定部位专门功能的想法是不正确的。即使在人们还未开始对脑进行具体研究之前，就有人注意到，对脑子特定部位的损伤会导致人体丧失特定的功能。1861年，法国外科医生白洛嘉通过对尸体脑部的刻苦钻研，发现失语症（不能说话，或不能听懂语言）患者往往是左大脑某一特定部位受到过损伤，这一区域因此被称做白洛嘉氏脑回。
接着，在1870年，两位德国科学家弗里茨和希齐格开始详细分析脑子各部位的管理功能，他们采取的办法是刺激脑子的各个部位并观察这些刺激会引起哪些肌肉的反应。半个世纪以后，瑞士生理学家W.R.赫斯大大改进了这种研究技术，使之更加精巧，他因此获得了1949年的诺贝尔医学与生理学奖。
通过这种方法，人们发现大脑皮质中某一特定的带状区域集中负责向全身各随意肌发出运动的信号。于是这一带状区域便被称为运动区。这个区域似乎与身体各部位间有着一种大致反向的联系。运动区最上面的部位靠近大脑顶部，并负责控制腿最下部的动作。如果从上到下逐渐刺激运动区，则腿上部、接着是躯干部、臂、手，最后是颈部和头部的肌肉会逐渐有所反应。
运动区后面的一块脑皮质区负责接收多种感觉信号，并被称为感觉区。和运动区的情况一样，大脑皮质中的感觉区似乎也能分成与身体各部位有反向关系的许多区段。脚部的感觉由感觉区的顶部接收，从感觉区顶部向下的各个部位依次负责腿部、臀部、躯干、颈部、臂、手以及手指的感觉，直到感觉区的最下部负责舌的感觉。感觉区负责唇、舌和手的部位在感觉区所占的比例比起这些器官在人体中所占的比例要大，这一点也是人们早就意料到的。
除去运动区、感觉区以及主要负责接收从主要感觉器官如眼、耳等传来的印象的大脑皮质区域，还有一大部分大脑皮质没有任何确定的和明显的功能。
正是由于大部分大脑皮质没有明显的任务，才出现了有关一个人“只用了他1/5的脑子”的说法。这种说法当然是不正确的，我们充其量只能说人脑只有1/5的部分具有明显的功能。如果一家建筑公司在建造一座摩天大楼时只派出1/5的雇员去竖起钢梁、埋设电缆、运送设备等等，我们很可能会以为该公司仅有1/5的人在工作。这种假定忽略了经理、秘书、档案员、监督员等等。同样地，脑子的主要部分也是从事一些我们可以称为白领工作的活动，包括汇集并分析感觉数据，决定对哪些可以不予理会，对哪些需要有所反应以及具体该做什么反应等等。大脑皮质里有一些不同的联合区——有的用来处理听觉，有的用来处理视觉，还有的用来做其他事情。
在考虑过所有这些联合区以后，大脑中还剩下一个区域。这个区域没有特定的或容易解释的功能，叫做额前叶。由于没有明显的功能，所以有时也被称为哑区。为治疗脑瘤而进行的大面积切除额前叶的手术一般不会给患者带来任何特别重大的影响；然而额前叶肯定不会仅仅是一团无用的神经组织。
人们甚至可以设想额前叶是脑中最重要的部分，因为在人类神经系统的发展过程中，各种复杂结构一直是在脑的前端不断积累着。这样额前叶很可能是脑中最新进化出来的区域，也就是脑中最具人类特点的区域。
到了20世纪30年代，葡萄牙的外科医生莫尼兹想到，当一个精神病患者已是山穷水尽的时候，采取切断其额前叶与脑子其他部位联系的办法可能会对他有所帮助。这样做了以后，患者可能会失去他以前积累的一部分心理联系（看起来这些心理联系是他患病的因素），并利用他剩下的那部分脑子重新开始更好的生活。这项手术称做额前叶切断术，首次临床实践是在1935年；在一些应用实例中，它似乎确实对患者有所帮助。莫尼兹因在这方面的工作与W.R.赫斯分享了1949年的诺贝尔医学与生理学奖。但是，这项手术从未得到广泛的应用，而且现在更是很少有人愿意做。在很多情况下，用这个办法治疗还不如不治。
大脑实际上分成两个大脑半球。两个半球间由一段坚韧的白质桥梁联结起来，这段白质叫做胼胝体。在功效上，两个半球是两个单独的器官，它们通过胼胝体中的神经纤维达到步调一致。这些神经纤维穿过胼胝体并负责协调两个半球。但是，两个半球本身依然具备独立行动的能力。
这情况有些像我们的眼睛。在正常情况下，我们的双眼协调一致地工作。但如果失去了一只眼睛，剩下的一只依然能满足我们的需要。同样地，切除实验动物的一个大脑半球并不会使它陷入无脑状态，它的另一个大脑半球会学会独自继续工作下去。
一般来说，每一个大脑半球大体上负责控制身体的一侧：左大脑半球负责右半边身体，右大脑半球负责左半边身体。如果不损坏两个大脑半球而切断胼胝体，协调会受到破坏。这时身体两半边受到两个半球大体上相互独立的控制。可以说这样就会出现所谓双脑的情况。
有人用猴子做这种实验，并进而对其视神经进行手术以确保每只眼睛仅与一侧的大脑半球相连。做过这种处理以后，人们可以分别训练每只眼睛做特定的事情。比方说，人们可以通过训练让猴子记住圆圈上加个十字是有食物的记号。如果在训练期间蒙上猴子的右眼，那么只有左眼能用来通过这种记号寻找食物。如果此时遮上左眼，放开右眼，猴子会完全不记得训练的过程而只能用试探摸索的办法寻找食物。如果分别对两眼做相互矛盾的训练，然后将它们打开，猴子会交替做两种事情，这时它的两个大脑半球彬彬有礼地轮流值班。
当然，在任何这类“一国两君”的情况下都会有出现矛盾和混乱的危险。为避免这种危险，在两侧大脑半球正常地联接在一起时，往往有一侧的大脑半球（对人类成员来说几乎总是左侧半球）占支配地位。例如，控制语言的白洛嘉氏脑回就在左半球内。知识区是一个全面的联合区，它在脑中起一种类似最高上诉法院之类的作用；它也在左半球内。由于大脑左半球负责控制身体右侧的运动功能，所以大多数人自然惯用右手，这一点毫不奇怪（即使是惯用左手的人也大都是左侧大脑半球占支配地位）。如果左右两侧大脑半球谁也不占有明确的支配地位，则会出现两手均运用自如的情况，而不是明确的惯用左手或惯用右手。这种情况往往伴有语言障碍，或者还可能有双手动作笨拙不灵的毛病。
近年来流行这样的假设，即脑部两个半球有不同的思考方式。显然是控制语言的左半球在思考时具有逻辑性、数学性，一步一步地推导。而右半球则善于直觉、艺术构思和整体思维。
大脑并不是脑的全部。在大脑皮层的下面还埋藏着其他一些灰质区。这些区域称做基底神经节，其中包括一块称做丘脑的区域。丘脑（见图17-2）是各种感觉的接收中心，比较剧烈的感觉——如疼痛、极热或极冷、或是猛烈的接触——会被过滤掉。而来自肌肉的比较柔和的感觉——如轻柔的接触和适度的温度——则会通过丘脑传到大脑皮质的感觉区去。就好像可以把柔和的感觉信号托付给皮质，在那里它们能够得到审慎的考虑。经过一段或长或短的考虑时间后，皮质会发出反应的信号。但是，对剧烈的感觉必须迅速做出反应，没有时间考虑。这类感觉大体上是由丘脑自动处理的。
丘脑下面是下丘脑，它是控制身体用的各种设施的中心。身体的食欲中枢就在下丘脑内，在本书第十五章 里提到过食欲中枢是控制食欲的；身体的温度控制机构也在下丘脑内。另外，脑对脑下垂体的工作至少能施加一些影响，而这也是通过下丘脑进行的（见第十五章）；这正好表明，通过这种方式身体的神经控制机构和化学控制机构（激素）可以联合起来形成一个总的监控势力。
1954年，生理学家J.奥尔兹发现了下丘脑的另一个相当惊人的功能。当下丘脑中的某一区域受到刺激时，似乎能引起一种强烈的快感。如果在一只大白鼠的快感中枢里植入一只电极并使大白鼠自己能够激发这只电极，大白鼠将会以每小时8000次的频率连续激发电极，每次持续许多小时甚至许多天，不进食、不交配、不睡觉。显然，生活中一切美好的事情之所以合心合意都是因为它们能对快感中枢引起刺激。如果能对快感中枢直接进行刺激则一切其他事情都变得没有意思了。
下丘脑内还有一个区域与清醒-睡眠周期有关，因为如果动物的这个区域部分受损会引起类似睡眠的状态。目前尚未弄清下丘脑是通过什么机制完成它这项功能的。有一种理论认为，它向大脑皮质发出信号，而皮质接到信号后再发回来，如此两者互相刺激。经过一段持续的清醒以后，两者间会变得不协调，信号的振荡变得不均匀，这时产生睡意。一个剧烈的刺激（强烈的噪声，持续摇动睡觉人的肩膀，或是一个连续的噪声突然中断等）会使人醒来。如果没有这类刺激，下丘脑和皮质间的协调最终会逐渐恢复、而睡眠会自动停止。也可能睡眠会变得很浅，以至于周围环境中无处不在的很普通的刺激也足以使人醒来。
睡眠过程中，人会做梦。梦是由一些大体上与现实脱离的感觉材料组成的。做梦似乎是一种普遍的现象。那些自称睡觉时没有做梦的人只不过是没能记住他们所做的梦罢了。美国生理学家德门特在1952年研究人的睡眠期间，注意到了在睡眠中有眼球快速移动的阶段。这种眼球快速移动有时会持续许多分钟（快速眼动睡眠）。在快速眼动睡眠期间，人的呼吸、心跳和血压都上升到清醒时的水平。这种睡眠状态大约占总睡眠时间的1/4。如果在快速眼动睡眠期间将睡眠者叫醒，他一般都会说刚才他正在做梦。另外，如果一个人总是在快速眼动睡眠期间被吵醒，他就会逐渐开始出现心理紊乱的症状。如果睡眠连续多夜受到干扰，则他心理紊乱的时间会成倍增加，就像是要补回失去的做梦时间一样。
这样看来，做梦对于脑的工作有重要功能。有人认为，脑在做梦时一一整理白天发生的事情，将不重要的和重复性的东西除去，以免这些东西把脑子搞乱并降低脑子的工作效率。睡眠时间最适于完成这种工作，因为这时脑子不用去执行清醒时所承担的许多任务。如果由于中途被打断而没能完成这项工作，则有可能阻塞脑子的正常运转，以至于脑子在不睡眠时也要试图进行清理工作，结果产生幻觉（也可以说就是醒着做梦）和其他不适的症状。自然，人们很可能会想到也许这正是睡眠的主要原因，因为从睡眠中得到的肉体上的休息几乎都可以通过在清醒状态下安静地歇着的方法来获得。甚至婴儿也有快速眼动睡眠。虽然婴儿想来不会有什么梦可做，他们还是有一半的睡眠时间是花在快速眼动睡眠上。快速眼动睡眠可能对神经系统的发育有所帮助。（除人类以外，在其他的哺乳动物中也曾观察到快速眼动睡眠的现象。）
脊髓
大脑下面是尺寸较小的小脑（也分成两个小脑半球）和脑干，脑干向下逐渐变细并平滑过渡到脊髓。脊髓在脊柱的空心中向下延伸，共长约460毫米。
脊髓是由中间的灰质和它周围的白质所组成的；它上面连结着一系列的神经。这些神经大都与内脏有关——如心脏、肺、消化系统等等，这类内脏器官大体上都不受随意控制。
通常，如果由于疾病或创伤脊髓被切断，则处在截断的那一段脊髓以下的身体部分可以说就失去联络了。这部分身体不再有知觉，而且还会瘫痪。如果脊髓在颈部断开，则会引起死亡。因为此时胸部瘫痪，肺部停止活动。正是由于这个原因，脖子断了人就会死；也是由于这个原因，绞刑成了一种快速致死的刑法。致死的原因是脊髓断了，而不是骨折。
中枢神经系统由大脑、小脑、脑干和脊髓组成，它的整个结构严密协调。脊髓的白质由成束的神经纤维组成，这些神经纤维束从上到下贯穿整个脊髓，将全部脊髓联成一个整体。从脑子向下传导神经脉冲的纤维束称做下行纤维束，而负责将神经脉冲向上传到脑子的纤维束则称做上行纤维束。
1964年，克利夫兰都市综合医院的研究专家们报告说，他们将恒河猴的脑与身体其他部分分离开，然后设法使分离下来的猴脑独立存活最长达18个小时之久。这样，通过比较进入分离下来的脑血管的营养液体和从脑血管中流出的液体，就有可能详细而具体地研究脑的新陈代谢。
1965年，研究专家们将狗头移植到其他狗的脖子上，接上血管，使移植来的狗头能接受寄主的血液供应。这样移植的狗头中的脑子，最长的存活并持续工作了两天。到了1966年，专家们又将狗脑冷冻使其温度降到接近冰点，然后再使它们恢复到明确显示正常的化学活性和电活性的地步。显然，脑子不像一般人所想象的那么脆弱。
神经活动
由神经连结在一起的不仅仅是中枢神经系统的各个部分，整个身体都通过这种方式受该系统的控制。神经在肌肉、腺体和皮肤中纵横交错；甚至连齿髓里面也有神经（每次牙痛都提醒我们这一点）。古时候人们就已经观察到神经了，但是它们的结构和功能却一直为人们所误解。人们一直以为它们是中空的，功能是作为一种微妙的流体的通道，这种看法一直持续到近代。加伦所创立的相当复杂的理论认为，人体中共有三种各不相同的流体，分别在静脉、动脉和神经中流动。神经中的流体一般称做元气（或血气），它是三种流体中最纯净的一种。伽伐尼发现可以用放电的方法刺激神经和肌肉，这一发现为以后的一系列研究奠定了基础。这些研究最终证明了神经活动与电有关——电可真是一种微妙的流体，比加伦所想象的还要微妙得多。
在19世纪初，德国生理学家J.P.弥勒第一个进行了有关神经作用的具体研究。他的诸多贡献包括证明不论刺激的性质如何，感觉神经总是制造出它们自己专管的感觉信号。这样，不论刺激是来自实际光源还是来自对眼睛的一记机械击打，视神经都会记录下一道闪光。（眼睛被击打后，人会感到“眼冒金星”。）这就是说我们和外界之间的联系根本不是与现实的直接接触，而是通过一些特化的刺激完成的。我们的脑子在一般情况下对这些刺激会做出有用的解释，但也有可能对它们做出无用的解释。
对神经的研究在1873年有了重大的进展。当时意大利生理学家戈尔吉发明了一种含有银盐的细胞染色剂。这种染色剂很适合与神经细胞反应，因而能清晰展示神经细胞的细微结构。通过这种方式，他观察到神经是由单独的、分立的细胞所组成的。一个细胞的突起可能会非常接近另一个细胞的突起，但是它们并不完全融合在一起。在它们之间还有突触的微小间隔。这样，戈尔吉的观察证实了德国解剖学家瓦尔德尔有关整个神经系统都是由诸多单独的神经细胞或神经元所组成的主张（这一主张称做神经元学说）。
但是，戈尔吉本人并不赞成神经元学说。进一步证实这个学说的工作是由西班牙神经病学家拉蒙-卡哈尔完成的。1889年，拉蒙-卡哈尔采用一种改进的戈尔吉染色剂搞清了脑和脊髓中灰质细胞之间的联系，并完全建立了神经元学说，虽然戈尔吉和拉蒙-卡哈尔对于各人发现中的一些细节问题互有争论，他们还是因各自的贡献分享了1906年的诺贝尔医学与生理学奖。
这些神经组成了两个系统，即交感神经系统和副交感神经系统。（这些名词来源于很早以前加伦半神话的模糊概念）。这两个系统几乎对所有内脏器官都有影响，并对这些器官起着截然相反的作用。例如，交感神经的作用使心跳加快，而副交感神经则使之变缓；交感神经使消化液分泌减慢，而副交感神经则刺激消化液的分泌，等等。这样，脊髓和脑部大脑以下的部分一道自动地调节各器官的工作。英国生理学家J.N.兰利在19世纪90年代详细研究了这一套不随意的调节系统，并将其命名为自主神经系统。
反射作用
19世纪30年代，英国生理学家M.霍尔对另外一种行为进行了研究。这种行为表面上看来有随意的方面，但最终证明实际上是相当不随意的。当你的手不慎碰到一个烫的东西时，会马上缩回来，如果这种灼热的感觉必须送到脑部，在那里经过思考和解释，然后才能向手发出适当的命令，那么当手收到这个命令时恐怕已被烧得很惨了。不会思考的脊髓能完全自动地处理这个问题，这就快得多了。霍尔第一个将这种过程称做反射。
反射是由两个或更多的神经协调完成的，这些神经形成了一个反射弧（图17-3）。最简单的反射弧由两个神经元组成：一个是感觉神经元（它将感觉信号传到神经中枢里某个反射中枢那里，一般来说反射中枢大都分布在脊髓中）；另一个是运动神经元（其作用是从中枢神经系统向外传递运动的指令）。这两个神经元有可能是通过一个或多个中间神经元连接起来的。英国神经病学家谢灵顿对这类反射弧及其在身体中的作用进行了细致的研究，并因此与别人分享了1932年的诺贝尔医学与生理学奖。正是谢灵顿在1897年创造了突触一词。
图17-3 反射弧
反射的存在使身体对某一特定的刺激有迅速而肯定的反应。根据这一特点，人们可以采用一些简单的方法检查神经系统总体上是否完善。一个比较熟悉的例子就是膝反射。当一个人膝盖弯曲、两腿交叉地坐着时，突然叩击放在上面的那条腿的膝盖下面会使这条腿迅速向前踢出。德国神经病学家韦斯特法尔于1875年首次使医学界注意到了这个现象。膝反射本身并不重要，但如果一个人没有膝反射则意味着他体内包含膝反射弧的那部分神经组织严重失调。
有时中枢神经系统的一部分受损以后，会产生某种不正常的反射现象。对搔挠脚底的正常反射是脚趾并拢并向下弯曲。如果中枢神经系统受到了某些类型的损坏，则会使对这种刺激的反应变为大脚趾向上弯曲，而其他四趾在向下弯曲的同时分散叉开。这就是巴彬斯基反射，法国神经病学家巴彬斯基于1896年首次描述了这种反射。
人类的反射作用有时绝对服从于人的意志。这样，在正常反射会使呼吸频率下降的情况下，一个人只要愿意就可以人为地提高呼吸频率，等等。属于较低级的门的动物比起人类来要受到反射作用更严格的控制，它们的反射也比人类的发达得多。
最好的例证之一就是蜘蛛织网。这里反射作用产生出如此复杂的行为模式，以至于很难想象这只是反射作用，故人们一般把这种行为叫做本能行为。（由于本能这个词常被误用，生物学家们更喜欢采用天生行为这个术语。）可以说蜘蛛生来就有一套神经线路系统，其中的所有开关位置可以说是事先定好了的。某个特定的刺激促使它开始织网，而织网过程中的每一步动作都作为刺激引起下一步动作。
看着构造复杂的蛛网，并考虑到蜘蛛织网时显示的绝妙的精确性以及蛛网完成其特定功能的效力，我们几乎不可能相信蜘蛛丝毫不具备任何智力，然而，蜘蛛如此完美地完成这项复杂任务并且每次的做法都完全相同，这一点本身就证明了智力与这件事毫无关系。审慎的思考必然包括迟疑和对各种方案的权衡，因此有意识的智力活动必然会给各次建造带来缺陷和差异。
随着智力的增加，动物越来越倾向于失去本能和天生技巧。毫无疑问，这使它们失去了一些有价值的东西。一只蜘蛛第一次实践就能完美地织出它那惊人复杂的网，虽然它以前从未见过网是怎么织的，甚至从未见过网。另一方面，人生下来时几乎无任何技艺和能力。一个新生婴儿会自动吸吮乳头，饿了会哭叫，还能在即将跌落时抓紧周围的物体以保护自己的性命，但基本上不会做任何别的事。每一位父母都知道孩子学会哪怕是最简单的适当行为要经历多少磨难。然而，一只蜘蛛或昆虫虽然生下来就是完美的，却终生不能偏离这种完美。蜘蛛会编织美妙的网，但是如果由于某种环境原因，使它所注定会编的那种网无用武之地，它也没有能力学会编织另一种网。另一方面，一个孩子却由于不会受到与生俱来的完美的束缚而获得巨大的好处。一个人可能会学得很慢，并且在最佳情况下也达不到完美的境界，但是他可以在他自己的选择中达到多种不完美的境界。人类丢失的是便利和安全，得到的是几乎无限的灵活性。
但是，近年来的研究结果表明，在天生的和后天学会的行为之间并不是总有一条清晰的分界线。人类的情况是这样，比人低等的动物也是这样。例如，通过粗略观察，似乎能得出这样的结论，即刚出壳的小鸡或小鸭会出自本能地跟随它们的母亲。但通过更仔细的观察人们会发现并非如此。
