菲尼亚斯.盖奇
【菲尼亚斯.盖奇 人物志】
1848年9月13日，铁路工人盖奇用孔洞中塞满黑色火药，放入引信线，填上沙子，然后用铁棍夯实。
然而，这次炸药爆炸却发生了不幸的意外，爆炸时铁棍穿过他的左下巴，整个穿透了他的头部，受爆炸冲击力，他的身体飞出了30码之外。爆炸之后几分钟，盖奇苏醒过来慢慢地离开了爆炸现场。几天之后，他的头部伤口感染，几周后从头皮竟流出了200多毫升脓液，由于前额皮层受损，随着时间推移，人们开始注意到了他身上的差异。他经常忘记了一些社会禁忌，由此导致了行为举止异常。以前，菲尼亚斯是个愿意合作而友善的人，而现在他却变得专横、优柔寡断、傲慢、顽固、对旁人漠不关心。最终，他离开了在铁路上的工作，到处游荡，最终成为集市上一个行为怪诞的人而了却了他的余生。
【菲尼亚斯.盖奇 案例】
The case of Phineas Gage （盖奇案例）
1848年9月的一个下午，有一名叫菲尼亚斯.盖奇的美国人身上发生了一场悲剧。一根大铁杆穿过了盖奇的大脑的前部，但他的语言能力却未受影响。这一令人惊异的案例的意义在于，如果我们的语言能力位于大脑中，很显然不在大脑的前部。 这个案例启发了语言学家开始探索语言与大脑的关系，也就是心理语言学的研究发端。
这个事件后，更多触目惊心的脑损伤病例出现在报道里，它们或多或少地表达了相同的观点：前额叶皮层看来与呼吸、体温调节等基本生存功能或任何一种感觉加工或运动协调并无任何关系，但与我们头脑中最复杂的方面，即我们个性的本质和我们如何作为个体对外部世界作出反应等有关。这些奇闻轶事马上引起了关注，因为它们揭示出这样一个事实：我们看作是自身固有的神圣不受侵犯的性格竟然受肉体的脑的摆布，要知道它们可是我们的脑。另外，就目前我们正在讨论的前额叶皮层而言，这些报道也提出了与这部分脑区功能有关的问题，虽然不那么有哲理性，却更专一。
这个控制性格的单一脑区是不是脑内的一种总管性的微型脑呢？颅相学家曾将性格加以细分，并错误地将它们划分到不同胞区，上述的这种概念甚至对于他们来说也太粗浅了。那么，额叶脑区的功能到底是什么呢？
1935年，葡萄牙神经病学家埃加斯·莫尼斯（Egas Moniz）出席了在伦敦召开的第二届神经病学国际会议。在这次会议上，他听到了一则报告，称一只明显神经质的猴子在额叶损伤后变得松弛得多了。这使莫尼斯顿生灵感，提出一种类似的方法来治疗疑难病例。他发展了一种名为脑白质切除术（leucotomy）的技术。 这一术语来自于希腊语，意为“切除白色物质”，这里指的是切除连接额叶和其他脑区之间的神经纤维。直到60年代，额叶白质切除术仍然是处理抑郁、焦虑、恐惧和侵犯等一系列极其强烈而持久的情绪反应的可选疗法。1936年至1978年间，在美国大约有35000个病人接受了这种外科手术。若想对到底有多少个人接受了治疗有个感性认识的话，就请看一眼纽约市电话号码簿上姓为史密斯的人有多少吧！自60年代后期起，脑白质切除术的施行例数逐年下降。几十年前，临床医生似乎只有外科手术这样一种可行的治疗方案。现在，他们手头已有更有效的药物，而且也最终意识到这种手术可能导致认知的缺陷。
在脑白质切除术的全盛期，这种手术被认为几乎不产生副作用。渐渐地，人们开始发现其疗效并非无可争议，事实上它的副作用相当严重。这些接受过手术的病人与菲尼亚斯一样，在性格上发生了变化，变得缺乏预见、感情漠然。与这种明显的无能力作前摄（proactive）相一致，额叶受损病人在处理特定问题时，往往拘泥于陈规，缺乏创新能力。他们不能根据外界环境的变化来调整或改变行为，只是执着地沉溺于旧时的经验。
让额叶受损的病人或猴子执行某些特定的实验操作，使得人们对这种机能障碍的大致状况逐渐清楚起来。例如，让病人进行一项操作，如先按符号的颜色对卡片进行分类，然后再按照符号的形状加以分类，他们往往不能按规则加以更换。有人把这种我们正常人皆具备的能力称为工作记忆，即完成一项任务的工作框架（俗称为“脑的黑板”）。在工作记忆受损时，难以记住事件正确的前后关系。不过，前额叶皮层损伤所造成的障碍不只是对记忆有影响，这种损伤的另一个后果是，丧失了言语上的自发行为：这些病人倾向于不愿接受信息，离群索居，就像我们在菲尼亚斯身上看到的一样。
虽然我们已有上述的丰富资料，但还是很难确切地说前额叶到底有什么功能。一些神经科学家指出，前额叶受损病人与精神分裂症患者有相似之处。精神分裂症患者似乎与这些病人一样，在工作记忆方面有问题。所以人们把精神分裂症解释为是传入信息与内在的标准、规则或期望之间匹配的失调。精神分裂症和前额叶受损的病人有同样的问题，他们不能恰当地对感觉输入加以分类，也不会按照正确的时间顺序来进行记忆，而这些感觉输入或记忆又恰恰笼罩和支配着他们。看来他们像是缺乏多数人具备的内在应变能力，而这种能力对生命中偶然事件的冲击起着缓冲器的作用。如果这样的假设是对的话，那么要把一个有着太多不同侧面、后果和结局的过程归结到我们日常生活中的单一确定功能，实在是太复杂、太抽象了。即使我们是颅相学家，也难以为额叶贴上一张简单而又贴切的标签。
我们可以认为，病人患有社交障碍或工作记忆障碍，但很难在这两类完全不同的损伤之间找出共同的因子。事实上，对于许多脑区（如果不是大多数的话），要把协调外部世界熟识的事件唯一地与单一脑区内的实际事件匹配起来是非常困难的。皮层的不同部分，如运动皮层和躯体感觉皮层，明显地有不同的功能；而联合区，如前额叶皮层和部分项叶皮层，都各有其自身专门化的作用。但与颅相学家的看法相反，这些作用并不一一对应于我们性格的主要方面和现实世界中的特定活动。某个脑区究竟在进行什么活动？这些内在生理活动又如何反映于外表行为？这两者之间的关系是现代神经科学面临的最重大的挑战之一。
鉴定特定脑区作用时所应用的一种脑研究方法是，考察特定脑区受损的病例，从病人目前明显的机能障碍出发，推断该脑区原来的功能——菲尼亚斯·盖奇和脑白质切除病人的病例都采用了上述方法。在选择性脑损伤中，一个众所周知的例子是帕金森病，这种病症立即使人直接联想到其所涉及的脑区功能。帕金森病是以詹姆斯·帕金森（James Parkinson）的名字命名的，他在1817年首次报道了这种病例。这种严重的运动障碍主要侵袭老年人，虽然较年轻的人有时也可成为牺牲品。病人表现为步履艰难，而且安静时他们的手也会震颤，肢体僵直。帕金森病的吸引人之处是，与抑郁症或精神分裂症等许多脑的疾病不同，我们确切地知道它的问题出在哪里——中脑深部的一个区域。
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在中脑的最核心处有须状的黑色区域，后来命名为黑质（black mass），源自拉丁语“黑色的物质”（substantia nigra）。黑质之所以呈黑色，是因为这个部位的细胞含有黑色素。黑色素是脑中重要的化学物质多巴胺在经过一系列化学反应后的终产物。现已确证，黑质细胞在正常情况下产生多巴胺。
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同样，人们早已知道，如果拿正常的脑与帕金森病患者的脑作比较，就会发现后者脑的黑质苍白得多，这是因为含有黑色素的细胞已经死了。这些细胞死亡带来的一个严重后果是，这个部位不再产生多巴胺了。如果帕金森病患者服用含多巴胺前体左旋多巴的药片，病人的运动就可以得到显著的改善。尽管我们确切地知道帕金森病的损伤部位在黑质，尽管我们知道所缺乏的特定化学物质就是多巴胺，但迄今为止尚未能对黑质在正常运动中的功能有清楚的了解。
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此外，我们不能忽视这样一个事实，那就是帕金森病不仅涉及黑质这样一个解到部位，而且也特异性地与多巴胺这种化学物质有关。有人把黑质看作是关键性细胞向脑中另一有关的靶区（纹状体）传送多巴胺的唯一部位。于是又产生了一个重要的问题：纹状体中的多巴胺有什么功能？脑的解剖结构并非直接与脑中的化学物质相匹配，没有一种化学物质是某一脑区所专有的。更确切地说，同一化学物质可以分布在许多不同的脑区，而每一脑区可以产生和利用多种不同的脑化学物质。正因为如此，在考虑脑损伤时，很难说哪个更重要，是涉及的脑区呢还是脑中化学平衡的改变。
促使我们在确认特定脑区的特定功能时持谨慎态度的另一个理由是，存在着神经元的可塑性。脑损伤自然有多种原因，可以是疾病、车祸或枪击，但很常见的原因是中风。如果脑内没有足够的氧分，就会发生中风。氧的不足可以是由于血管的阻塞，从而阻止了携带氧气的血液进入大脑，或是因为血管变窄而造成血流量减少。如果发生中风，以运动皮层为例，将有可能追踪到一连串逐渐显露的相当有趣的事件。经历了这样一次中风后，起初病人可能没有任何运动，甚至没有反射活动，患侧肢体只是无力悬垂着（软瘫）。几天或几周后，出现了外观上的奇迹，尽管奇迹的程度将因病人而迥异。首先，反射恢复；接着，手臂开始变得有力，病人能进行肢体活动；最后，中风者能抓住东西。在一项研究中，三分之一的运动皮层中风患者能自发地抓住物体，由此达到康复的终期。
某些头部损伤可影响到言语和记忆功能，关于这类脑损伤的康复也有报道。因此，脑功能不一定归属于一个区域、一群特定的神经元，否则当所涉及的原先起着完全垄断作用的细胞死亡后，脑功能又如何能恢复呢？其他脑细胞似乎能逐渐地学会接替受损伤细胞的作用。其实，我们刚刚谈到的运动皮层中风后抓握运动恢复的阶段，与我们将在第四章中看到的婴儿同一运动的最初发育非常相似。这再次表明，我们难以断定脑的某一部分明确地实施某一功能。如果邻近的脑区能代替其他脑细胞的功能，那么，很显然，至少存在一定程度的灵活性，即所谓神经元的可塑性。
那么，我们如何来研究不同脑区的功能呢？我们真正需要的是一张快照，最好是一段录象，记录当一个人在思考、谈话或实施任何一种日常功能时脑内的情况。这个理想正在变成现实，这种变化始于我们熟悉的X射线的应用。X射线是高频电磁波，因为X射线辐射能量非常高，它很容易穿透实验物体。