崭新的大脑

如果科学真的能够看见自由，那么自由会是什么样子呢？如果它想要找到意志，它将去哪里寻觅呢？艾略特相信，凭借大脑改变自己的能力是我们的自由之源。在小说《米德尔马契》中，酷似艾略特的女主人公多萝西娅从未停止过改变的努力，这再一次证实了大脑“不是像切割过的大理石那样棱角分明——它并不是结实稳定、不容改变的，而是活生生的、一直在变化的”。多萝西娅在这一观点中看到了希望，因为它意味着灵魂“有可能会获救，有可能会愈合”。就像文学前辈简·奥斯汀（Jane Austen）一样，艾略特把最高赞誉留给了自己作品中的那些敢于拥抱变化、乐于接受各种可能性的人物。就像伊丽莎白·贝内特（Elizabeth Bennet）逃出了自己的偏见之牢一样，多萝西娅从她先前犯下的错误中破茧成蝶。正如艾略特所言，“我们是一个过程，是一次绽放”。

生物学一直没有认同艾略特对于大脑可塑性的信念，这种情况直到最近才得以扭转。拉普拉斯和实证主义者把我们生存的环境看作监牢——它限制我们，让我们没有出路；而在达尔文之后的时代，决定论又发现了一个新托词。按照生物学的说法，大脑比一个由基因控制的机器人还多了那么一点儿东西，神经连接被超越我们掌控的其他力量所支配。这正如赫胥黎（Thomas Huxley）轻蔑地宣称的那样，“我们是有意识的自动机”。

这一主题最明确的表达便是，人类生来就具备全套神经元。这种理论认为，脑细胞与我们身体的所有其他细胞不同，它们不会进行分裂。一旦度过了婴儿期，大脑的发育就完全停止了，它的命运就此划上了句号。这一观念一直都是脑神经学的基本原则之一，历经了整个20世纪。

这一理论最具说服力的辩护者就是耶鲁大学的神经生理学家帕斯科·拉奇克（Pasko Rakic）。1980年，拉奇克意识到神经元从不裂变这一观点似乎经不起推敲，因为它从未在灵长类动物中被充分验证过，这一信条完全是从理论上得出的。于是，拉奇克便开始着手进行研究。他以12只猕猴作为研究对象，给它们注射了放射性胸腺嘧啶脱氧核苷（radioactive thymidine，简称胸苷），这样就可以观测猕猴大脑中神经元的生长状态。拉奇克后来在不同阶段杀死了注射过这一药物的猕猴，并力图寻找到新的神经元的生长迹象。他没有找到任何迹象。“猕猴大脑中的所有神经元都在出生前以及出生后的早期形成。”拉奇克在他1985年发表的影响深远的论文《灵长类动物神经生成能力的局限性》（Limits of Neurogenesis in Primates）中写道。拉奇克承认他的论据并不完美，但为这一信条进行了令人信服的辩护。他竟然构建了一个貌似合理的进化理论用以解释神经元为什么不会分裂。拉奇克认为，在我们遥远的过去，灵长类动物就已经放弃了产生新神经元的能力，取而代之的是，它们拥有了变更自己旧神经元之间联系的能力。按照拉奇克的说法，灵长类动物的“社会性和认知”行为并不需要神经形成能力。当他完全展示了所有人都已经相信的那些说法后，他的论文似乎已经成了这一学说的定论。自此，他的实验也从未被独立地核实过。

可是，科学方法的精髓在于它从来不会接受永久性的解答方案。怀疑主义是溶解一切妨碍科学前行梗阻的溶剂，因为一切理论都不是完美的。科学事实的意义恰恰是因为它们很短暂——一个新的观察或一个更加属实的观察总会将它们改变。这一改变同样也发生在拉奇克固定不变的大脑理论上。用卡尔·波普尔（Karl Popper）的动词说，拉奇克的理论是“被歪曲过的”（falsified）。

1989年，纽约市洛克菲勒大学布鲁斯·马克伊文（Bruce McEwen）实验室的一位年轻博士后伊丽莎白·古尔德（Elizabeth Gould）正从事着应激激素（stress hormones）对鼠脑影响的研究。长期的精神压力对于神经元有破坏作用，而古尔德的实验则致力于研究鼠脑中的海马体细胞是如何死亡的。但是在记录大脑恶化的同时，古尔德偶然发现了一件神奇的事情——大脑还会自己愈合。

这一反常现象使古尔德十分困惑，她去了图书馆。她本以为自己犯了什么简单的实验错误，因为神经元是不会分裂的——这是长期以来地球人都知道的事实。可是后来，在古尔德翻阅一本落满灰尘的、27年前的科学期刊时，她发现了一个令人惊愕的线索。从1962年开始，麻省理工大学的一位研究员约瑟夫·奥特曼（Joseph Altman）连续发表了几篇论文，声称成年的鼠、猫、豚鼠的脑部都出现了新神经元形成的现象。尽管奥特曼应用的技术与拉奇克后来在猴脑上应用的相同——注射胸苷，但他的这一实验结果却在当时遭到了嘲笑，之后便被遗忘了。

结果，神经生成这一新领域就这样在摇篮中被扼杀了。又过了10年，新墨西哥大学的迈克尔·卡普兰（Michael Kaplan）才用电子显微镜观察到了旧神经元能够产生出新神经元的现象。卡普兰发现哺乳动物的大脑中到处都有这些新生细胞，甚至在大脑皮质中也一样。然而就算有这些看得见的证据，科学还是固执地坚守着它以前的学说。历经了多年的嘲讽和怀疑后，卡普兰就像先行于他的奥特曼一样，放弃了在神经生成学这一领域的研究。

读过奥特曼和卡普兰的论文后，古尔德意识到自己的错误并不是错误——它是一个长期被忽视的事实。反常现象一直都被隐藏着。在古尔德发现费尔南多·诺特博姆（Fernando Nottebohm）的作品时，这一直缺席着的谜底拼图的最后一块才从天而降。巧合的是，这个人也在洛克菲勒大学。在对鸟类大脑进行的一系列让人叹服的研究中，诺特博姆向世人展示了神经生成是鸟儿能够歌唱所必备的生理条件。歌唱如此复杂的旋律，雄鸟需要不断地更新脑细胞。事实上，鸟类的歌唱中枢每天都有多达1%的神经元得到更新。“那时候，这是一个非常激进的想法，”诺特博姆说，“人们原本以为大脑是一个固定不变的器官。发展一旦结束后，科学家们便以为大脑已经被塑造成了类似水晶一样的固定结构。就是这样，你被塑造成了一劳永逸的成品。”

诺特博姆通过他对鸟类真正栖息地的研究获得了针对这一信条的反证，如果他把鸟儿放在铁笼里，剥夺它们的自然生存环境的话，就永远不会观察到他所发现的那些大量生成的新细胞。鸟儿会因为过多的精神压抑而唱不出歌来，这样新生成的神经元就会大大减少。正如诺特博姆所言，“剥夺了自然环境，你所有的见识都会处于生物学的真空中”。只有把目光投向实验室真空之外的鸟儿，才能够探索神经生成学，起码在燕雀和金丝雀那里，神经生成蕴含着真正的进化目的。

尽管诺特博姆的数据巧妙而又优雅，但他的科学还是被边缘化了。当时的人们认为，鸟类大脑与哺乳类动物的大脑相去甚远。鸟类神经生成学被解释成了一个异乎寻常的适应性行为，只是反映了“飞行需要大脑重量减轻”这个事实。在《科学革命的结构》（Structure of Scientific Revolutions）一书中，科学哲学家托马斯·库恩（Thomas Kuhn）书写了科学是如何倾向于将自相矛盾的例子排除在外的：“在科学家们学会以不同视角审视自然之前，新的事实对于他们来说根本算不上是科学事实。”神经生成学的证据就这样被系统地排除在“正常的科学世界”之外了。

古尔德被自己实验中所遇到的怪现象所驱使，把点连成了线。她意识到奥特曼、卡普兰和诺特博姆都获得过关于哺乳类动物神经生成学的有力证据。面对这些已经获得但被忽视了的大量数据，古尔德放弃了她原来的研究项目，开始致力于研究神经元的生成。

在接下来的8年中，她量化了无数个放射性鼠脑的有关数据。值得庆幸的是，冗长乏味的脑力加体力劳动终于让她获得了回报——古尔德的数据终于转变了这一科学研究的范式。此时距奥特曼第一次瞥见新神经元，已经过去30多年了，但是神经生成终于成了一个科学事实。

在古尔德充满沮丧的博士后生涯期中，她的科学研究一直都饱受抨击。在这之后，她受聘于普林斯顿大学。在接下来的一年中，她写成了一系列具有里程碑意义的论文，开始记录灵长类动物中的神经生成现象，而这与拉奇克的数据完全相反。她证实了狨猴和猕猴在一生中都在不断地生成新神经元。大脑远不是固定不变的，而是一直处于细胞激变的状态中。到了1998年，连拉奇克本人都承认了神经生成学是有真实依据的，他的报告也指明，在猕猴身上同样也观察到了新神经元。教科书就这样被改写了：大脑在持续不断地生成它自己。

古尔德继续展示了神经生成的数量也会被环境所左右，而不仅仅是受基因所控制的事实。高强度的压力会使新细胞的数量减少，就算是在等级上占有相对优势的低等生物也同样如此（在它们的属类中相当于灵长类动物的低等生物）。实际上，居住在压抑环境中的母猴会产下神经生成能力较低的后代，甚至是在那些猴子宝宝还没有亲自体验到压抑的时候，神经生成能力就已经呈现出了萎靡状态。但是，希望还是有的——压抑留下的伤疤是能够愈合的，当灵长类动物被转移到更加丰富的围场环境中——拥有繁茂的树木、隐藏的食物，还有会转的玩具时，它们的成年大脑便会开始迅速地恢复。在不到4周的时间里，它们受损的细胞就会得到彻底的修复，形成丰富的新连接，而神经生成的速率也恢复到了正常水平。这一现象和数据意味着什么呢？它们似乎在证明，大脑永远都能够得到救赎，因为没有什么环境能够让神经生成能力彻底消失。只要我们还活着，大脑的重要部位就还在进行着细胞分裂。大脑不是大理石，它是活性黏土，永远都不会硬化。

当时，脑神经学刚刚开始探索这一发现所产生的深远后果。研究发现，新神经元一直供应着海马体——大脑中调节学习和记忆的部分。新神经元帮助我们学习并将新想法和新行为通过记忆强化为我们的习性，其他科学家们则发现抗抑郁药是靠刺激神经生成（至少是在啮齿目动物身上）而奏效的，这暗示了抑郁实际上是由于新神经元数量减少而形成的，而不是因为缺乏血清素所致。因此，一种作用于神经生成途径的新型抗抑郁药正处于研发中。不知何故，新生的脑细胞成了我们快乐的源泉。

迄今为止，自由还只是一个抽象的概念，神经生成现象却成了一个由活细胞构成的明证——我们已经进化到了永远不会停止进化的程度。艾略特是正确的：活着就意味着要不断地开始。正如她在《米德尔马契》中所写的，“大脑就如启明星一样活跃”。因为我们每个人都以一个略新的大脑开始每一天，神经生成学确保了我们永远都处于变化之中。在我们脑细胞持续不断的骚动中，在我们大脑无法抑制的可塑性中，我们寻获了自由。