江蘇
來源 | 環球科學（ID：huanqiukexue）
撰文 | 王昱
審校 | 黃雨佳
作為人體最重要、最復雜的器官，大腦的整體結構早已經在各種科普的輪番轟炸下廣為人知。我們的大腦左右分成了兩個半球，左腦主語言、邏輯、計算；右腦主空間感知、面孔識別和藝術創造力。并且左腦主要接收右眼的視覺信息，控制右側身體運動；右腦主要接收左眼的視覺信息，控制左側身體運動。
人類對左右腦功能分區的了解是一個逐步積累的過程。例如，1861年法國神經外科醫生保羅·布洛卡（Paul Broca）發現了一名無法說話但能理解語言的患者。這名患者隨后右側身體開始癱瘓，患者去世后的尸檢顯示，他大腦左半球有損傷。19世紀中葉一批類似的發現是左右腦分工的最早直接證據，人們首次了明確語言功能主要位于大腦左半球。
20世紀初，醫生為治療嚴重癲癇或腦腫瘤，曾進行單側大腦半球切除手術。研究發現：切除左半球的患者往往出現嚴重語言障礙，而切除右半球的患者雖然語言能力基本正常，但會出現空間感知、面孔識別等問題。其實，哪怕到今天，大腦半球斷離術也是一種極端場景下的激進醫療方案。
其實，在這些實驗證據之外，關于左右大腦的分工，還有一個更加直觀、甚至有些令人細思恐極的例子：裂腦實驗。
分裂大腦
從外側看，我們的大腦表面布滿溝壑，這是為了在有限的顱腔體積內盡可能擴大大腦皮層的表面積，容納更多神經元。但如果從左右大腦半球中間的縫隙向內深入，你會看到大腦半球終究還是連接在一起的，連接左右大腦半球的部位叫胼胝（pián zhī）體。如果胼胝體被破壞，左右大腦半球之間的神經信號傳遞就會受阻。
紅色位置為胼胝體。圖片來源：LSDB
但切斷胼胝體并不會明顯影響大腦的功能——至少從動物實驗上看是這樣。
20世紀50年代，美國芝加哥大學的神經科學家羅杰·斯佩里（Roger Sperry）在實驗室中切斷了貓的胼胝體，也一并切斷了它的視神經交叉。雖然左腦主要接收右眼的視覺信號，右腦主要接收左眼的視覺信號，但傳遞視覺信號的神經束在兩個腦半球之間存在交叉，因此左腦也能收到一部分左眼的視覺信號，右側也是一樣。當視神經交叉和胼胝體被一并左右切斷后，眼睛的視覺信號傳不到對側半腦，貓的左、右腦就分別只能收到左、右眼的視覺信號了。
當視神經交叉和胼 胝體被一并左右切斷后，貓的左、右腦就分別只能收到左、右眼的視覺信號了。圖片來源： Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man.
Scientific American, 217(2), 24–29.
在胼胝體被切斷后，實驗貓起初看起來并沒有什么特別的異常，但它卻在后續的實驗中出現了不對勁的地方。斯佩里團隊遮住貓的左眼，讓它只用右眼學習一個任務，實驗貓正常學會了。但當他們反過來，遮住貓的右眼，讓它只用左眼完成任務時，實驗貓竟仿佛完全沒有接觸過任務目標，需要重新學習。這說明切斷胼胝體后，左右大腦半球的功能相對獨立。后續的猴實驗也驗證了這一點。
不管怎樣，至少動物實驗說明切除胼胝體不會對正常的心智功能造成影響。這也促使醫生考慮通過切除胼胝體來治療極端不可控且危及生命的癲癇。癲癇發作的本質是大腦局部神經元異常同步放電，這種異常放電會從一個腦半球擴散到全腦——但如果切除胼胝體，切斷左右腦的連接，是不是就能將癲癇控制在一個腦半球中了？
在那個連大腦前額葉都敢切的年代，臨床上的行為總是顯得非常激進。人類的胼胝體切除手術（或者說裂腦手術）在爭議中取得了成功，手術幾乎完全消除了癲癇發作，甚至單側發作也消除了。患者在術后恢復一段時間后，看上去也大體正常。當然，臨床手術不同于動物實驗，醫生保留了患者的視神經交叉，手術只切斷了胼胝體。所以裂腦人左腦仍主要享有右眼視覺，右腦仍主要享有左眼視覺。
這些裂腦人是斯佩里團隊寶貴的機會。
一個身體，兩個意識
斯佩里團隊招募了10名因癲癇而接受裂腦手術的患者，并對其中4名進行了長期、多測試的深入檢查。
他們發現，手術并未改變患者的氣質、性格或一般智力。首例患者術后30天雖無法說話，但隨后也逐漸恢復，而且大部分患者術后蘇醒即能開玩笑、說繞口令。但裂腦手術終歸還是有影響的，患者變得偏好使用由左半球控制的右側身體，術后較長時間內左側身體自發活動極少，對刺激無反應（如左半身蹭到物體無察覺，左手持物否認其存在）。
為了驗證裂腦人是否會出現實驗動物身上那種左右腦相對獨立的情況，斯佩里的學生邁克爾·加扎尼加（Michael Gazzaniga）想到，可以給患者左右眼分別展示不同的畫面。在這種情況下，左腦享有右眼的視野，可以用右側身體做出回應；右腦享有左眼的視野，可以用左側身體做出回應。
實驗示意圖。圖片來源： Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man.
Scientific American, 217(2), 24–29.
結果，當研究人員向裂腦人右眼（左腦）展示桌子上的物品時，裂腦人能用右手指出物品所在的位置，也能口頭報告看到了什么。但是換到左眼（右腦）后，裂腦人雖然能用左手指出所在的位置，嘴上卻說什么也看不到。裂腦人的左手和語言沖突了，這也驗證了一直以來語言功能集中在左腦的觀點。
斯佩里團隊后續又進行了一系列實驗。1967年他們給《科學美國人》（
Scientific American）寫了一篇名為《人類的裂腦》（
The split brain in man）的文章，其中他們發現單獨的左腦負責抽象思維、符號關系和細節的邏輯分析，特別是時間關系。它能說話、書寫和進行數學計算。右腦雖然沉默無言，但它在具體思維、空間意識和對復雜關系的理解能力方面則優于左腦。比如右腦更能識別旋律，更好地區分聲音和語調。
總之，這就像一個身體里有兩個意識。左腦意識會說話，會算數，能感知觸覺，但空間感知能力很差，甚至用右手畫不出一個3D立方體。右腦意識不會說話，只能聽懂簡單的指令，但會通過微笑等方式響應外界刺激，可以控制左手用積木拼圖，繪制3D立方體。
這些發現，以及后續更加深入的研究，讓斯佩里獲得了1981年的諾貝爾生理學或醫學獎。
左右腦有不同的擅長方面。圖片來源：Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981
極端療法
但作為這一切的前提，裂腦手術本身仍在繼續發展。2021年，一篇發表于《世界神經外科》（
World Neurosurgery）的論文回顧了胼胝體切開術的發展歷程。到今天，胼胝體切開術被視為一種姑息療法，適用于藥物難治性癲癇且病灶切除術不可行的病例。學界也逐漸意識到，胼胝體本身是癲癇發作在左右腦間擴散的重要通路，而胼胝體切開術對某些類型的癲癇療效甚好。
如今，學界對胼胝體切開術的態度從多年忽視轉變為重視，原先被忽視的倫理爭議又重新顯現。在經歷胼胝體切除手術成為裂腦人后，患者每個半球似乎會擁有各自獨立的感知、概念和行動沖動。雖然非常罕見，但確實有裂腦人左右大腦沖突的報道。
曾有裂腦人在穿衣服時，會用一只手提褲子（想穿衣服的大腦一側）而另一只手往下拉（不想穿衣服的一側）。還有報道稱，他曾用左手抓住妻子并猛烈搖晃，此時他的右手前來相助，抓住了那只具有攻擊性的左手。這種來自大腦內部的沖突確實會讓人感到有些恐怖，“一個身體，兩個意識”的倫理爭議到今天仍沒有停止。
這些爭議恐怕一時半會也停不下來。畢竟意識本身的成因，至今也沒有足夠令所有人都滿意的答案。如果有人找到了問題的答案，應該值得一個諾貝爾獎。
Gazzaniga, M. S. (1967). The split brain in man. Scientific American, 217(2), 24–29. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0867-24
R. W. Sperry. THE GREAT CEREBRAL COMMISSURE. Scientific American, Vol. 210, No. 1 (January 1964), pp. 42-53 (12 pages). https://www.scientificamerican.com/article/the-great-cerebral-commissure/
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1981/press-release/
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1878875020319471?via%3Dihub
https://en.wikipedia.org/wiki/Split-brain_note-1
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