我们的文明史以信息、思想和技术的积累为特征。但是这个过程既不简单也不直接。根据奈尔斯·埃尔德雷奇和斯蒂芬·古尔德的“间断平衡”进化论，生物进化不是一个平滑或渐进的过程，而是相对停滞期和变化爆发期不规律地交替进行的，其中变化爆发期是驱动力量。3历史学家菲利普·詹金斯在《伟大而神圣的战争》（The Great and Holy War）一书中提出，文化的发展也是如此。4的确，3万年前，在生物进化、文化产生过程中的某一时刻，神秘的艺术符号开始大量出现；从那时开始，知识和观念的积累就不断进行着。在古埃及，公元前2700至公元前2500年是一个大动荡时代——这是历史上第一位伟大的博学者伊姆霍特普的时代，也是大金字塔的时代。其后是由传统和模仿主导的文化相对停滞期，持续了好几百年。古代美索不达米亚被许多人视为西方文明的摇篮，公元前3000年左右是古代美索不达米亚文明的酝酿期，之后是一系列由模仿主导的社会。在古希腊，公元前2000年的米诺斯文明和后来的迈锡尼文明之后是黑暗的时代，经历了长期的相对停滞后，公元前8世纪，西方文明再次复兴，最终在公元前5世纪的雅典黄金时代创造了辉煌。在公元第一个千年初期，罗马皇帝奥古斯都统治下的和平孕育了先进的文化。其后则是欧洲的黑暗时代，一直持续到中世纪的全盛时期。最后文艺复兴为欧洲大陆注入一股新的创造性能量。18世纪和19世纪之交的工业革命是根本性创新的又一爆发期。这些文化高峰的累积效应形成了空前的知识积累。有个流行词叫作“文艺复兴人”，意为全才。但实际上与字面意思相反，文艺复兴时期的人可能是历史上最早的不能掌握其所处时代的全部甚至大部分基本知识的人。信息积累和知识扩展的速度令人眩晕，这虽然振奋人心，但也是有代价的。这种代价就是知识的碎片化，其极端情况有时被称为“巴尔干化”（Balkanization）。在维基百科中，巴尔干化被描述为“一个地缘政治术语，最初用于描述一个地区或国家分裂为更小的地区或国家的过程，在此过程中，这些地区或国家彼此敌对或不合作……该术语也用于描述其他形式的崩解……它被某些人认为是贬义词”——这里的“某些人”就包括我。我认为这个问题困扰着很多学科，肯定对我从事的神经心理学和神经科学没有好处。在本书后面，我将举几个碎片化阻碍神经心理学和神经科学发展的例子，以及科学家为克服其不良影响所做的尝试。
在由技术驱动的社会变革中，我发现了一种特别有趣并且可能很深刻的变革：物理现实和虚拟现实的融合。在曼哈顿的人行道上，行人有时会撞到一起，他们显然认为手机屏幕上的虚拟活动优先于周围街道上的物理活动。这种现象已经司空见惯，以至于我们通常并不认为它预示着地震般的社会变革；我们可以肯定，跌跌撞撞的行人知道真实与虚拟的差异，尽管当他们暂时从手机上把自己抽离出来，以便短暂而不情愿地接触传统的物理世界时，往往看起来晕头转向。这令人担忧。在各种旨在提高教育、医学，特别是军队的现实技能的培训方案中，人们越来越故意并且理性地模糊物理现实和虚拟现实的界限。但是，也出现了很多意想不到的后果。在《纽约时报》刊登的一篇题为《推特连》（“A Band of Tweeters”）的社论中，美国陆军少校、西点军校教师约翰·斯宾塞比较了他在2003年和2008年对伊拉克战场的观察结果。在2003年，与敌人交战后，士兵们会聚在一起谈论发生的事情；但在2008年，每个人都“静静地坐在电脑屏幕前，在聚友网和脸书上发布他们一天的生活”。2003年，同一部门的士兵之间形成了强大的聚凝聚力；但到了2008年，似乎每个人都更多地沉浸在自己的虚拟世界中，而不是他们共同的物理世界中。7
正如我们在第2章中谈到的那样，去巴塞罗那哥特区的毕加索博物馆参观的人会发现，毕加索这位立体主义的创始人，开始是一位在现实主义传统中成就卓越的画家。文化史专家会指出画家埃尔·格列柯和弗朗西斯科·戈雅对毕加索画作的影响。同样，科学史专家会告诉你，达尔文的自然选择理论受到马尔萨斯关于人口增长的思考的影响，而爱因斯坦的狭义相对论则受到普朗克量子力学的影响。著名的E=mc2公式虽然具有革命性，但在那之前就已经存在质量和能量的概念。甚至连公认的具有开创性的20世纪画家萨尔瓦多·达利的艺术，都与15世纪希罗尼穆斯·博斯的绘画形成了遥远的共鸣，博斯作品中异想天开的奇幻图像启发了超现实主义。所有的创造性行为都只能在它出现的文化背景中被理解，米哈里·契克森米哈赖在其具有里程碑意义的著作《创造力：发现和发明的心理学》（Creativity：The Psychology of Discovery and Invention）中雄辩地提出了这一点。2
第5章将会介绍更多有关默认模式网络的内容，在这里我们只是比较两个网络——中央执行网络和默认模式网络——的神经解剖学方面。两个网络都围绕着两个宏观枢纽：前额叶皮质和后顶叶皮质。这两个区域是所谓的多模态联合皮质（heteromodal association cortices），很久以前，人们就认识到它们在最复杂的认知中的独特作用、广泛的连通性以及协同工作的倾向。18从这个角度看，所谓发现了这两个大型网络，其实只是用功能性神经影像技术对功能性皮质组织的一种广为人知的基本特性进行的再确认和详细阐述而已。
但有些人没有遗忘的福气。亚历山大·罗曼诺维奇·卢里亚在他的《记忆大师的头脑：关于浩瀚记忆的一本小书》（The Mind of a Mnemonist：Alittle Book about a Vast Memory）中详细描述了这样一个人（我有这本书的俄语原版，卢里亚为我签了名，我直到今天还偶尔拿出来给学生看）。34这本非凡的“小书”在神经心理学中第一次使用了“浪漫科学”的方法。根据已故的奥利弗·萨克斯的说法，这本书也为他塑造自己独特的写作风格提供了灵感。
传统观点将帕金森病与静止性震颤（当患者的双手静止而不是参与某种活动时出现颤抖）、启动动作困难（运动迟缓）、缺乏表情的面具脸以及许多其他症状联系起来。帕金森病是由脑干中的两个孪核（twin nuclei）萎缩引起的，由于是黑色，它们被称为黑质（SN）。来自黑质的多巴胺投射到被称为“纹状体”的皮质下核团（subcortical collection of nuclei）中，特别是投射到其由尾状核和壳核组成的背部。38
[美]艾克纳恩·戈德堡 著
杨琼 译
中信出版集团
目录
中文版序言
序言
01 新奇时代 历史上的间断平衡
各种革命
文化和认知风格
现实如何融合
新时代的人类大脑
02 创造力的神经学神话 从“神经孤儿”到“神经时尚”
“坏的”和“无用的”
解构创新和创造力
多元创造力
03 保守的大脑 我们的知识是怎么来的
大脑如何映射世界
语言是如何在大脑中生根的
“同构梯度”
带有一线希望的痴呆症？
04 美人鱼和乐高大师 新想法是怎样产生的
宏观视角：隐喻背后的运行机制
工作记忆的难题
微观视角：大脑中的“幽灵”
05 都是突显性的问题 突显性回路
突显默认
突显性、多巴胺与额叶的唤醒或沉睡
被稀释的突显性
被劫持的突显性
06 创新的大脑 新奇性的挑战
被误解的左右半脑
新奇和常规
为新奇性而生
为新奇性所驱动
超速前进的新奇性
07 定向漫游和创造性火花 不是猴子能做的事
极端的前额叶
背外侧双稳态：灵感和汗水
工作中的乐高大师：创造性的汗水
休息中的乐高大师：还没有创造性的灵感
大脑的小世界特性
定向精神漫游：创造性火花
迭代与选择
08 狒狒有创造力吗 进化中的新奇性
人类发展与动物创造力
09 创造性思维 一些伟大的壮举
顺从还是不顺从
心理理论的祝福和诅咒
创造力与智力
一些值得做的实验
疯了有多糟糕
创造性思维
10 有创造力的大脑 一些厉害的大脑
创造力的连通性
小世界特性的遗传
拥有一层外衣的好处
没有外衣的好处
“创造力基因”真的存在吗
11 结语
致谢
参考文献
版权页
中文版序言
写作《智慧大脑》《创新大脑》《决策大脑》这一系列三本书的目的是希望引起广大读者的兴趣，无论他们是受过教育的普通读者，还是“大脑专家”。我很高兴有机会向中国的广大读者介绍我的书。
这三本书的写作过程和写作时间虽然各不相同，但书的主题——智慧、创造力和复杂决策力——却紧密相连：三者都是人类认知最复杂的表现形式，也都是神经生物学和文化之间复杂的相互作用的产物。然而，这种相互作用的本质往往被人们所忽视。因此，在传统上，关于智慧、创造力和决策力的研究要么被严格限定在神经生物学框架内，要么被严格限定在社会经济学框架内。为了让读者更好地了解神经生物学和文化在人类思维的塑造和运作方面是如何相互作用的，我试图在写作中克服这种狭隘，尽量把三本书都写得更生动一些。
崇尚智慧是中国古代文明的一大主题，但只有通过研究大脑（复杂的神经生物学实体）和文化（塑造和影响智慧的丰富环境）之间的相互作用，才能理解智慧。在过去，尽管人们普遍赞赏智慧，但却无法真正理解智慧的本质。随着现代神经科学的出现，这种情况有所改观。书中研究的具体机制是大脑形成和识别模式的一般能力。这种能力深植于生物大脑中，但赋予它功用和意义的却是丰富的环境、多元的知识和各种认知挑战的影响。在这个系列的第一本书《智慧大脑》中，我研究了这种相互作用及其随着年龄增长的演变方式，也研究了模式识别机制如何保护大脑免受衰老的有害影响，甚至可能让正在衰老的大脑拥有一定的优势。在某种程度上，写这么一本关于大脑老化的书是为了了解我自己的衰老过程。作为一个人，我的焦虑不比世界各地的许多同龄人少，我想中国的同龄人也是一样。不过，作为神经学家和神经心理学家，我觉得自己在理解复杂的大脑衰老过程方面有几分“近水楼台先得月”的优势，因而很想和大家分享这种理解。不同于强调与老化相关的损失的典型观点，我在《智慧大脑》中探求了认知老化的积极方面。
在这个系列的第二本书《创新大脑》中，我们再次面对模式识别和大脑老化，研究了创造性过程中新旧事物之间的关系和数字化革命改变大脑老化进程的方式。但创造力远不止于此。人们习惯将智慧和衰老联系在一起，将创造力和年轻联系在一起。你可以将创造力和智慧视为支撑美好生活的两大支柱，尽管这一假设面临很多字面上的简单挑战。从这个意义上说，这个系列的前两本书是相辅相成的，虽然它们的顺序反了——《智慧大脑》在前，《创新大脑》在后。值得注意的是，这种从年老到年轻的顺序与中国社会的发展轨迹不谋而合。中国历来以古老的智慧而闻名，但在过去几十年里，却凭借其人民的蓬勃朝气而一跃成为尖端创新的前沿阵地。
直到近代，创造力还被认为是一个不适合进行严格的科学研究的隐晦主题。这种情况在几十年里几乎没有变化，但在今天，创造力成了最吸引眼球的话题之一，引起了神经学家、心理学家、教育工作者、行业领袖和公众的兴趣。这种不断增长的兴趣反映了社会变革越来越快，也反映了神经科学的巨大进步。现代神经科学拥有各种神经成像工具、遗传学工具以及完善的认知结构，这些在几十年前还都是一片空白。今天，全球几所顶尖大学都设有创造力研究中心，中国的上海科技大学也是其中一员。
我对创造力的兴趣源于我长期以来对大脑如何处理新奇事物的研究。认知新奇事物是创造力的必要前提，尽管它并非唯一前提。越来越多的证据表明，在左右半脑中，右半脑处理新奇事物的能力要好得多，而左半脑要依靠以前获得的知识和技能才能更好地处理信息。不过，两者都会参与创造性过程和其他形式的复杂认知，尽管参与方式截然不同。左右半脑之间的分工并非人类所独有，它似乎普遍存在于生物进化的过程之中。
以上这些主题在《创新大脑》这本书里均有涉及，同时我也探讨了很多其他主题，跨文化研究的重要性就是其中之一。我在写作《创新大脑》的同时也在研究文献，我发现几乎所有的相关研究都是在北美和西欧进行的。但西方并不独占创造力！要充分认识人类创造力的本质，我们就必须在多元文化环境下进行研究，其中不能缺少丰富的亚洲文化环境。因此，为了写这本书，我和我的同事们决定在印度尼西亚的日惹市和巴厘岛这两个艺术孵化中心开展关于艺术创造力机制的跨文化研究。
所有创造性过程都离不开先验知识和新认识的融合，但还必须具备第三个非常重要的组成部分，即理清优先次序、确定重要事项以及关注突显性内容的能力。这时就轮到额叶出场了。额叶，更确切地说是前额叶皮质，在各种大脑结构中“鹤立鸡群”，其作用相当于管弦乐队的指挥或大公司的首席执行官。
前额叶皮质负责产生行为的目标和计划，无论你是在做决策、做预测，还是在确定多个竞争性目标的优先次序，或在批判性地评价一个人的行为后果。它还负责冲动控制和心理灵活性。这就是为什么额叶的功能通常会被称为“执行功能”的原因。前额叶皮质在生物进化过程中出现得很晚，而人类的前额叶皮质特别发达。它需要最长的时间才能发育成熟，这种成熟时间表似乎与人类被社会视为成年人的年龄相对应——拥有成年人的所有权利，也要承担成年人的所有义务。这个系列的第三本书《决策大脑》讲述了大脑在特别依赖额叶的情况下如何进行复杂决策。在很大程度上，这本书要归功于我自己长期以来对额叶和执行功能的兴趣，以及我和同事们多年以来进行的研究。
今天，我们越来越多地听说人工智能。就其起源而言，人工智能的概念当然完全受生物大脑的启发，但其发展却逐渐跳出了神经生物学框架。神经科学还有可能为人工智能的发展提供有益见解吗，还是已然“江郎才尽”？在《决策大脑》中，我探讨了如何将生物大脑的某些特性引入人工智能架构的设计中。大脑研究和人工智能的协同效应是21世纪一个特别庞大的课题，或许值得写一本新书。展望未来，这样一本书很可能出自一名中国科学家的笔下。
直到最近，北美和西欧还几乎垄断着神经心理学研究。但在过去的几十年里，一个巨大的变化开始出现，并一直持续至今：中国正在加速崛起为顶尖神经科学的发源地。今天，中国的神经科学家在大脑研究科学成果的质量和数量上，无疑都处于世界领先地位，按照这样的趋势，中国很可能成为领跑者。从尖端大脑研究领域的“小白”到“高手”，中国神经科学的发展速度之快令人震惊。对我来说，这意味着有机会和中国同行建立联系、交流想法，并最终展开科学合作，这一点尤其让我激动。
也希望我的这三本书会让普通读者感兴趣。中国是一个融合了古老智慧和现代创造力的国家。总的来说，这两个特点决定了中国的过去和现在。随着中国重获世界文化、科学和学术中心的历史地位，它们也将决定中国的未来。我非常期待通过这本书与这个迷人而又充满活力的社会展开互动。
艾克纳恩·戈德堡
2019年于纽约
序言
创造力是属于年轻人和勇敢者的，一个上了年纪的神经心理学家写一本关于创造力的书意欲何为？我一直都在试图理解大脑如何处理新奇事物，以及如何进行复杂的决策，这项研究逐渐变成了对创造力的兴趣，但这并不完全是我自己的决定。多年来，每当人们谈论认知新奇事物的话题时，总会问我关于创造力的问题——同事们经常问，受过普通教育的公众则问得更多。那时我没有太多的话要说，除了表达我一般性的怀疑——创造力是否能被理解为一种单一的特征？是否可以与一组狭窄的神经结构联系起来？是否可以用严格的生物学术语来解释？我表示怀疑。偶尔，我也分享我的认识。我有时被要求参与这类测验，但我对在实验室中进行的创造力测验普遍不感兴趣。我发现，至少从某个主题的角度来看，这些测验的设计痕迹很重，其是否与真实生活中需要的一系列创造力有关也难说。我还认为，只要创造力和智力两者中的任何一个概念缺乏有意义的定义，关于它们之间关系的永无休止的讨论就不会有结果。但我可以理解关于新奇事物的话语是如何自然而然地演变成关于创造力的话语的。基于我当时对创造力研究的非常有限的了解，我也知道，与认知新奇事物有关的大脑结构——我对此进行了广泛研究，还写了不少论文——前额叶皮质和右半脑，经常被科学文献和小报与创造力联系在一起。很明显，创新能力只是关于创造力的故事的一部分，另一部分是文化背景、社会相关性和突显性。这需要神经科学与人文/社会科学视角的融合——这种融合在知识性上和气质上总是吸引着我。这种融合还将创造性过程的两个方面之间的关系纳入了其话语中，这两个方面是：富有创造力的个人或团队的创作，以及消费者即普通大众的接受（或拒绝）。这与埃里克·坎德尔在讨论视觉艺术时提到的“旁观者的分享”理论类似。[最新电子书免费分享社群，群主V信 1107308023 添加备注电子书]
关于创造力研究的主流方法的研究范围似乎是由两个极端来定义的：一种是米哈里·契克森米哈赖在其著作中雄辩地表明的文化/人文主义的观点；另一种是神经科学研究，其中，受试者在发散性思维任务中的表现与各种神经影像学、生物化学和遗传学技术结合在一起。但遗憾的是，这两种研究平行推进，而不是结合在一起。很明显，这两种观点——神经科学的和文化的——必须被整合成一个连贯的故事，才能帮助我们理解创新和创造性过程。虽然这种整合听起来很难，令人望而生畏，但这是一个值得提出的挑战，至少值得我们去迎接。
另外，还必须满足一种美学上的对称感。创造力和智慧通常被认为是支撑一个“拱形建筑”的两个“支柱”，这个“拱形建筑”就是：一个高产的头脑的有意义的人生。我之前写的《智慧大脑》一书从神经科学的角度审视了这两个“支柱”中的一个；因为没有研究另一个，这个项目似乎是不完整的。写一本关于认知新奇事物的书，这一想法由来已久，随着对本书的想法的发展，创造力这一主题也越来越明晰。您即将阅读的内容就是这一发展的产物，其中新奇事物和创造力主题紧密交织在一起。在写作本书的过程中，我认真学习了一些与创造力研究有关的文献，但也有意与它们保持一定的距离，而主要以我对大脑怎样工作和不会怎样工作的理解来进行写作，希望这种平衡可以形成原创性的见解。
和我以前的书一样，本书也是一个特洛伊木马（马是我最喜欢的动物之一，仅次于狗），它提供了一种工具，让我们能够超越更具体的对新奇事物和创造力的关切，去理解与大脑和心智有关的更广泛的主题。写作本书时，我的目标是让我的科学家和临床医生同行以及受过教育的大众都感兴趣，这导致了一般性叙述和技术性叙述不可避免地交织在一起。但愿我合理地平衡了二者。
我写这篇序言的时候，本书的其余部分已经完成了。对我来说，完成一本书通常充满了情感上的矛盾。这是一种满足，也是一种失落；这是一段极其个人化的旅程的结束。至少这是我之前写书时的感受，但是本书与众不同，因为它开始激发我对自己未来工作方向的理解。也许是因为通过融合生物学和文化观点来理解创造力和创新是一项相对较新的事业，具有新的可能性、新的想法和撩人的假设，所以我能够在没人尝试过的方向上推动原创性和创新的研究。您即将阅读的内容概述了一些这样的想法和新的方向。除了旨在阐明人类（不仅仅是人类）创造力的本质之外，这些想法还旨在促进我们对知识在大脑中的表征形式的理解，对语言的进化根源的理解，对时髦而尚未被充分理解的“工作记忆”的理解，对人类和其他物种的两个半脑是如何不同而又协同工作的理解，以及对人类智慧本质的理解。它们也旨在提炼甚至改变我们对某些神经疾病的理解，证明对创造力和更普遍的认知神经科学的研究必须在不同文化背景下进行，而不仅仅是西方社会，甚至引入一些可能对人工智能设计有用的想法。虽然其中一些想法可能被证明是错误的或顽固的（所有渴望创新的人都必须准备好冒这个险），但其他的则不会。我希望本书的读者中的普通大众会觉得这些想法很有趣，而科学家会觉得它们在未来的工作中值得被探讨。这样的科学家肯定会包括我。
艾克纳恩·戈德堡
2017年于纽约
01 新奇时代
从古埃及的吉萨大金字塔时代到拉美西斯大帝时代大约有1300年，这期间，人类的生活并没有太大变化。从罗马帝国衰落、欧洲走向黑暗的中世纪，到出现工业革命的曙光，大致也是1300年，但这是一个巨变的时期。到了今天，10年前在研究生院学到的许多知识就已经过时了。如果雷·库兹韦尔的加速回报定律是可信的，那么信息技术的增长速度以及总体上知识积累的速度就是指数式增长的（见图1.1）。1与此类似，摩尔定律和其他预测都认为，科学和技术将以越来越快的速度发展。2无论是个人还是社会，我们遭遇新奇事物的速度都在不断加快。量的积累导致了深刻的质变。在两代人之前，青少年时期获得的认知技能就够一辈子用了。但是如今，如果一位八旬老奶奶能灵活操作苹果手机或三星平板电脑，那么她显然靠的不是年轻时学到的东西。这种社会范式的变化是普遍现象，我们常常注意不到它，但它是事实。
图1.1 库兹韦尔的加速回报定律
注：横轴代表年份，纵轴代表每1000美元每秒可以支持的计算次数。
在这种情况下，了解人类大脑如何处理新奇事物成为一个至关重要的问题。诚然，大多数人并不是生来就对科学和技术感兴趣，但即使作为技术的消费者，我们也会生活在一个明天与今天极度不同的世界中，我们的喜好会不断受到新奇事物的挑战，无论我们愿意与否。
在一个信息停滞的社会，变化就像冰河形成那样慢，很少有人参与创造性过程；绝大多数人的生活是由习惯驱动的，这些习惯一旦形成，在整个生命周期中就不会有太大变化。但是，在一个知识和技能甚至来不及常规化就已经过时的社会，几乎每个社会成员都会成为创造性过程的一部分，一个人就算不能产生独特的想法，也要迅速掌握新的想法、概念和技能，并把它们融入生活中。在一个由新奇事物驱动的社会中，这种趋势是否会促使社会成员重新分配脑力，重新分配神经资源？随着年龄的增长，这种趋势会影响我们大脑的变化方式吗？也许答案是肯定的。[最新电子书免费分享社群，群主V信 1107308023 添加备注电子书]
历史上的间断平衡
我们的文明史以信息、思想和技术的积累为特征。但是这个过程既不简单也不直接。根据奈尔斯·埃尔德雷奇和斯蒂芬·古尔德的“间断平衡”进化论，生物进化不是一个平滑或渐进的过程，而是相对停滞期和变化爆发期不规律地交替进行的，其中变化爆发期是驱动力量。3历史学家菲利普·詹金斯在《伟大而神圣的战争》（The Great and Holy War）一书中提出，文化的发展也是如此。4的确，3万年前，在生物进化、文化产生过程中的某一时刻，神秘的艺术符号开始大量出现；从那时开始，知识和观念的积累就不断进行着。在古埃及，公元前2700至公元前2500年是一个大动荡时代——这是历史上第一位伟大的博学者伊姆霍特普的时代，也是大金字塔的时代。其后是由传统和模仿主导的文化相对停滞期，持续了好几百年。古代美索不达米亚被许多人视为西方文明的摇篮，公元前3000年左右是古代美索不达米亚文明的酝酿期，之后是一系列由模仿主导的社会。在古希腊，公元前2000年的米诺斯文明和后来的迈锡尼文明之后是黑暗的时代，经历了长期的相对停滞后，公元前8世纪，西方文明再次复兴，最终在公元前5世纪的雅典黄金时代创造了辉煌。在公元第一个千年初期，罗马皇帝奥古斯都统治下的和平孕育了先进的文化。其后则是欧洲的黑暗时代，一直持续到中世纪的全盛时期。最后文艺复兴为欧洲大陆注入一股新的创造性能量。18世纪和19世纪之交的工业革命是根本性创新的又一爆发期。这些文化高峰的累积效应形成了空前的知识积累。有个流行词叫作“文艺复兴人”，意为全才。但实际上与字面意思相反，文艺复兴时期的人可能是历史上最早的不能掌握其所处时代的全部甚至大部分基本知识的人。信息积累和知识扩展的速度令人眩晕，这虽然振奋人心，但也是有代价的。这种代价就是知识的碎片化，其极端情况有时被称为“巴尔干化”（Balkanization）。在维基百科中，巴尔干化被描述为“一个地缘政治术语，最初用于描述一个地区或国家分裂为更小的地区或国家的过程，在此过程中，这些地区或国家彼此敌对或不合作……该术语也用于描述其他形式的崩解……它被某些人认为是贬义词”——这里的“某些人”就包括我。我认为这个问题困扰着很多学科，肯定对我从事的神经心理学和神经科学没有好处。在本书后面，我将举几个碎片化阻碍神经心理学和神经科学发展的例子，以及科学家为克服其不良影响所做的尝试。
各种革命
在那部广为流行的力作《人类简史》中，历史学家尤瓦尔·赫拉利提出了人类获得优势地位的几个转折点。5第一个转折点是大约7万年前的认知革命，其标志是出现了语言，人类自此能够表达推测性主张。第二个转折点是大约3万年前的农业革命，其标志是人类脱离狩猎采集生活方式，开始种植植物、驯化动物，以及出现永久性定居点，这也是“文化革命”的时代。第三个转折点是科学革命，发生在大约500年前。经验知识的系统化积累、海上扩张、欧洲人发现美洲大陆以及资本主义的兴起成为其标志。这个转折点迎来了人类时代精神中缺乏的东西：承认无知。根据赫拉利的说法，直到科学革命之前，人类社会运作的隐含假设都是：所有值得了解的事物都已经被发现，通过查阅一些较旧的经典书籍就可以弥补个体的无知——在信息停滞的社会中，人类向过去寻求对未来的指导。大约500年前，这个基本前提才被改变，人们承认了社会整体的无知，也愿意不断寻求新知识。第四个转折点是200年前发生的工业革命，市场经济的兴起和机器的出现是它的标志。[最新电子书免费分享社群，群主V信 1107308023 添加备注电子书]
标示这些转折点的具体年代是近似的，并不精确。然而，即使有这样的问题，关注它们的时间间隔也是非常有益的：认知革命与农业革命的间隔是4万年，农业革命和科学革命之间也许不到3万年，科学革命和工业革命之间是300年，工业革命和数字革命之间是200年（见图1.2）。
图1.2 文明史上的转折点
注：基于尤瓦尔·赫拉利的理论，历史上人类社会发展的速度。
变化的速度不仅加快了，而且加快了几个数量级，变化的时间间隔由数万年压缩至数百年。如果我们以此推断未来，这种时间间隔可能会进一步被压缩。总而言之，我们正处在又一场伟大的创造性文化大爆发的开端，这是由数字革命，由物理世界和虚拟世界、生物和人工几乎全面融合的前景（“融合革命”）所推动的。
在以这种变化速度为特征的环境中，任何个体的大脑都可能需要重新分配神经资源，这是人类大脑处理信息的方式的重大变化。基本的认知习惯，甚至是在相对停滞的环境中运行的潜在的大脑机制，可能与在不断变化的环境中所需要的习惯有很大不同。如果这是真的，那么这种变化对社会的影响是深远的。
文化和认知风格
随着我对生活中非常不同的“区划”的观察，我越来越意识到认知风格对文化的依赖。我在典型的工作日中，通常需要做完全不同的几件事，如早上写书，下午做临床工作，或者反过来。交替进行各种活动——临床、研究、教学、行业咨询和写作——往往好坏参半，因为它们可能会互相妨碍。但总体上，我多年来都很喜欢这种生活，我觉得各种活动的相互补益超过了互相妨碍。我的临床工作本身就是一个多元化的研究：纽约市就是现代的巴别塔，我可以接触来自世界各个角落的各个社会阶层的患者。在写作本书的过程中，我在较短的时间里诊断了来自亚洲和非洲不同的发展中国家的几位患者。他们都是单纯的老年人，没有受过正规教育，完全是传统的“老乡”社会的产物，虽然住在美国，但与更大的世界几乎没有联系。根据这些病例的性质，如果患者被确诊为真正的认知障碍，就可以得到一些好处——经济补助或者各种住所，我被要求对他们进行神经心理学评估以评价他们的认知能力。在这种情况下，“装病”或“症状放大”总会是个问题，部分神经心理学评估就包括确定这种不良情况是否会发生。甚至还有专门的测验，可以用来确定患者是否在装病，或未能付出足够的“善意努力”，以执行其认知任务。我并非这些测验的拥趸，甚至公开称其为“虚假的神经心理学”，但在被要求这么做时，我也会使用这类方法。
无一例外，参加这些测验的所有患者在神经心理学测验中都表现糟糕——包括在“装病”测验中，他们的表现与他们被送诊时已知或怀疑患有的疾病大不相符，这无法用疾病来解释。然而，他们既不是因痴呆、沮丧或焦虑而无法好好表现，也不反对或抵制测验。他们是善良的老年人，尽其所能满足我的要求……但他们没做好我想要他们做的事。在这种情况下，神经心理学家被期望得出一个明显刻板的结论，即患者由于装病或未能进行必要的努力而破坏了评估；但作为一位有40多年临床经验的老医生，我深信他们既不是在装病，也不是在搞破坏。与此同时，很明显，尽管我提出了许多警告，他们还是没能运用必要的精神力量来完成我给他们的小小的、具有一定挑战性的任务。我很确定这些任务完全在他们的认知能力范围内，但他们需要一点精神上的努力。我越来越觉得，障碍不在于病人不想在精神上努力，而是他们根本不知道如何努力——他们没有在精神上努力的习惯。对他们来说，付出精神努力的整个命题似乎很陌生，就像做侧手翻这件事对我来说很陌生一样。当我与菲律宾著名科学家和教育家比恩韦尼多·内布雷斯分享这一观察结果时，他描述了发生在菲律宾一些地方的类似现象：“在没有传统的学校教育的地方，父母不明白他们的孩子为什么每天要去上学。”这样的观察带来了一个有趣的结果：认知技能和认知习惯的区分。不同的文化环境不仅产生了不同的认知技能，还产生了不同的认知习惯。
几十年来，人们一直在研究认知的文化差异。很大程度上，由于我的导师亚历山大·卢里亚所做的贡献，人们知道了，有读写能力的现代社会成员和传统社会的文盲完成假设的逻辑和概念任务（三段论、分类等）的方式非常不同。6但是在这里，我觉得我偶然发现了一些更基本和更深刻的东西：“精神努力”这一概念，甚至更广泛的所谓“认知习惯”，可能在一般意义上依赖于文化。一个没有精神努力经验的人突然被要求这么做，就像一个在无重力环境中长大的人突然到了有重力环境中一样，他不知道必须拿着物体，才能使它们不掉在地上。虽然这个想法可能很牵强，但我的朋友迈克尔·科尔——加州大学圣迭戈分校杰出的跨文化心理学家——并没有对此感到惊讶。当我向他分享患者的经历甚至我自己的惊讶时，他立即评论说，抽象思维与实际行动的分离是一种文化现象。
如果认知努力的习惯以及其他基本认知习惯是由社会对信息的需求带来的，那么在快速变化的环境中，这些需求的增加可能会对大脑本身产生深远的影响。知识积累速度的变化将改变其对神经的需求，不仅对创造文化的人是这样，对那些消费它的人也是这样，也就是说，每个人都包括在内。这意味着与文化停滞期相比，文化爆发期对大脑的需求可能会有很大的不同。
在文化酝酿的早期，各种变化激增，重要的技术变革、社会变革和政治变革相互交织。今天，我们通常以无法预料的方式目睹这种现象出现。比如几年前在整个北非和中东地区发生的“阿拉伯之春”，如果没有互联网和社交媒体，它就不可能发生；那样的话，ISIS（伊斯兰国）也不可能在全世界招募到对现实不满者。就在西方大国轰炸ISIS并且没有取得明显效果时，被称为“匿名者”的黑客团体通过一位蒙面的发言人在社交媒体上对ISIS宣战。谁能想到，在一个能够通过互联网和社交媒体建立一个非传统组织的世界里，在网络空间中对ISIS进行攻击，可能比采取传统战争手段更有效。与此同时，唐纳德·特朗普对推特的无节制但可能有效的使用也许对他在2016年意外获选美国总统发挥了作用。生活比未来主义的小说更奇特！
现实如何融合
在由技术驱动的社会变革中，我发现了一种特别有趣并且可能很深刻的变革：物理现实和虚拟现实的融合。在曼哈顿的人行道上，行人有时会撞到一起，他们显然认为手机屏幕上的虚拟活动优先于周围街道上的物理活动。这种现象已经司空见惯，以至于我们通常并不认为它预示着地震般的社会变革；我们可以肯定，跌跌撞撞的行人知道真实与虚拟的差异，尽管当他们暂时从手机上把自己抽离出来，以便短暂而不情愿地接触传统的物理世界时，往往看起来晕头转向。这令人担忧。在各种旨在提高教育、医学，特别是军队的现实技能的培训方案中，人们越来越故意并且理性地模糊物理现实和虚拟现实的界限。但是，也出现了很多意想不到的后果。在《纽约时报》刊登的一篇题为《推特连》（“A Band of Tweeters”）的社论中，美国陆军少校、西点军校教师约翰·斯宾塞比较了他在2003年和2008年对伊拉克战场的观察结果。在2003年，与敌人交战后，士兵们会聚在一起谈论发生的事情；但在2008年，每个人都“静静地坐在电脑屏幕前，在聚友网和脸书上发布他们一天的生活”。2003年，同一部门的士兵之间形成了强大的聚凝聚力；但到了2008年，似乎每个人都更多地沉浸在自己的虚拟世界中，而不是他们共同的物理世界中。7
更引人注目的是几年前发生在韩国的一件事，一对父母眼睁睁看着他们的亲生孩子被饿死，原因是他们都沉浸在抚养虚拟孩子的电子游戏中。在这对韩国夫妇心中，物理现实和虚拟现实之间的界限可能已经模糊了。我确信，在接下来的几代人，甚至可能是一代人中，这种模糊化将会接近完成。虽然这种预言听起来很奇怪，但我坚持我的观点，特别是因为就算到时候预言没有实现，人们可能也找不到我算账了。有人认为，技术进步带来的影响在道德上是不可知的。作为对这种观点的反思，我们发现这种融合的早期迹象是这个时代最丑陋的现象之一——ISIS的崛起，这被著名记者法里德·扎卡利亚称为邪恶的“消息传送机”。一个本来想成为ISIS新兵的十几岁的孩子在一封悔过信中写道：“通过被吸收到互联网的世界而不是现实世界中，我开始专注于虚拟的斗争，同时脱离真实的东西——我的家庭、生活和未来。”8我相信，对一个十几岁的孩子来说，在他意识到发生了什么之前，他可能已经跨越了充满“英雄”姿态的虚拟世界与充满难以言表的残酷的物理世界之间的界限。将物理和虚拟元素融合到一个“合成世界”中的巨大后果，对像我这样植根于物理现实的老派的人来说是不可想象的，但它将会发生——很可能在一代人的时间内就会发生，他们就是“融合的一代”。[最新电子书免费分享社群，群主V信 1107308023 添加备注电子书]
这种融合不仅会改变我们不那么遥远的后代将生活于其中的世界，而且合成世界将成为他们的世界。在人类文明史上，没有任何其他时代更适合“崭新的”这个词。想象一下即将降临在这些“融合者”周围的需要他们消化的新事物！这种未来主义的变化可能会比移民到另一个星球更深刻。然而，这种变化以奇怪的方式验证了伊曼努尔·康德在18世纪进行的哲学思考，以及一个世纪后赫尔曼·赫尔姆霍茨和恩斯特·马赫的回应——同样的想法在大约15年以前，也就是21世纪初，也闪过了我的头脑，使我感到无比快乐。康德在《纯粹理性批判》中指出，我们所体验到的是感官传达的“现象界”，而这些体验的实际物质来源——充满“物自体”的“本体界”，我们从来无法直接接触，它最终也无法影响我们。对康德时代以及我们这个时代的人来说，这种立场可能显得违反直觉甚至奇怪，但对“融合”和“后融合”世代的人来说，却很可能是不言自明的真理。9然而，“合成世界”的出现无疑将是人类这个物种的文化历史中最深刻和最基本的变化——“范式转变”这种陈腐的表达不能描述它，远远不能。随着这种巨变，我们的大脑在完全不同的条件下发挥作用的方式可能会发生生物学变化，其确切后果不可预测，但肯定是深刻的。英国著名神经科学家、我的好朋友苏珊·格林在她的小说《2121》中预言了其中一些变化。正如这部小说的书名所暗示的，其主角是生活在完全融合的“合成世界”中的“后融合者”。10
新时代的人类大脑
数字革命不仅会改变正常大脑的运作方式，还会改变大脑疾病的表现方式。颞叶癫痫（TLE）可能是一个恰当的例子。颞叶癫痫是最令人着迷的神经疾病之一，与人们普遍持有的观点相反，它不会“时而发作，时而停息”，不存在癫痫发作间隙的完全正常状态。患者通常在癫痫发作间隙也会一直受到这种疾病的影响。我们知道，颞叶癫痫会导致患者出现深刻的人格变化。在这些变化中，“笃信宗教”现象特别引人入胜。一个以前漠视宗教、实践世俗生活方式的人在患上颞叶癫痫后，可能会对宗教产生浓厚的，有时甚至是极端的兴趣，并开始热切地进行宗教活动。很多重要的宗教和准宗教人士已知或被怀疑患有癫痫（尽管我们无法确定是什么类型的癫痫）——包括穆罕默德、马丁·路德、圣女贞德和教皇庇护九世。11但是，颞叶癫痫必然与笃信宗教有关的观点受到了以下事实的挑战：一些已知或被怀疑患有癫痫的历史人物与宗教的唯一关系是冒犯或亵渎神明。马其顿的亚历山大宣称自己是神；尤利乌斯·恺撒认为自己世袭到的大祭司（Pontifex Maximus）职位没有前途，遂立即放弃，成了一位世俗的独裁者——恺撒大帝；还有俄罗斯的彼得大帝，他在统治初期最喜欢的消遣是削去神职人员的胡须，让他们穿上古怪的服装，以此侮辱他们。
颞叶癫痫患者变得笃信宗教的神经学机制是什么？它与神经解剖学中一个特别的功能障碍部位——颞叶——有关联，这甚至使得有人猜测，人类的宗教信仰倾向是由大脑天然地决定的。这确实是街边小报式文章所热衷的话题。但我相信颞叶癫痫患者笃信宗教是一种文化现象。听到奇怪的声音，令人痛苦的影响内脏的预感，以及或恐惧或兴奋的情绪波动，在颞叶癫痫发作的过程中都是常见的遭遇。确实，在一个充满宗教主题的社会中（甚至在最发达的社会中，在上一代人以前，都还充满了宗教的主题；在今天的很多社会中仍然如此），还能期望人们怎样解释这些呢？在这样一个社会中，最有可能的是宗教性的解释和随后“追寻宗教”的行为。但我推测，除非找到明确的治疗方法，否则“合成世界”中患有颞叶癫痫的未来一代“融合者”更可能用虚拟现实术语而不是宗教术语来解释此类经验。
通过迫使我们每一个人在前所未有的程度上成为创新的消费者，加速增长的“新奇性曲线”将对我们的思想和大脑产生深远的影响。持续面对新奇事物将对消费者的大脑产生什么样的影响？理解这一影响，是神经科学面临的挑战。但是，持续面对新奇事物也带来了创新。新颖的想法是如何产生的？在创新时代，很多原因使得理解人类大脑如何处理新奇事物成了一个至关重要的问题。身处一个社会中，我们有双重动机去努力揭示面向新奇事物的大脑机制：理解新奇事物是如何被消费的，以及它们是如何被创造出来的。这种双重动机正是我写作本书的动力。
新奇事物与创造力密不可分，它们推动人类进步，是人类大脑最宝贵也最神秘的天赋。理解面向新奇事物的大脑机制是理解人类创造力的关键一步。我们将研究人类大脑中新奇内容的产生和创造力之间的关系，并且将对不同的认知功能和大脑结构如何结合在一起，从而产生创造性行为提出新的解释。我们将思索耶鲁大学神经科学家最近发现的动态网络连接（dynamic network connectivity）是如何推动这一过程的；我们会发现，当动态网络连接持续时间较短时，我们称之为“定向漫游”的一种过程将会发挥作用，产生妙不可言的创造性时刻。
大脑中不存在负责寻求新奇事物的专门结构，更不用说负责创造力的结构了。相反，这些复杂的功能来自许多大脑结构之间的相互作用。这些结构中的一些与新奇内容的产生和创造的关系比其他结构更直接，更显而易见；但最终，所有这些结构都发挥了作用。在下面的章节中，我们将研究大脑中众多的活动部分及其在创新和创造力的复杂机制中起到的互补作用。
02 创造力的神经学神话
从“神经孤儿”到“神经时尚”
要理解复杂的认知，第一步就是解开处理新奇事物的大脑机制之谜。作为一名认知神经科学家，我认为这是最基本的。但这种问题不太可能激发公众想象力。当我决定写一本关于认知新奇事物的书，并提出书名应该以“新奇”这个词为基础时，本书的编辑拒绝了——他无疑在捕捉读者兴趣方面比我更有经验。“有多少人希望自己是新奇的？”他反问道，隐含的答案是“几乎没有”。相反，“创造力”非常吸引人。据推测，每个人都想有创造力，或者至少想被视为有创造力的人。（也许后者更重要？）而且，“创造力”本身没有精确的定义，你可以随意解释它。在过去的几十年里，关于创造力的大脑机制引起了认知科学家和普通人极大的兴趣，而神经科学和大众科学对这个话题的叙述有时并无明显不同。与创造力相关的大脑结构是前额叶皮质和右半脑。
我将通过本书的大部分内容来论证，这两种结构确实与创造力以及对新奇事物的处理密切相关。但我坚持认为，它们中的任何一个——其他大脑结构也一样——都不能被视为创造力的唯一“所在地”。像创造力这样的复杂功能怎么能与区区几个大脑区域联系在一起呢？整个想法都错了，太天真了。我还认为，尽管这个观点可能不那么让人兴奋，但要想理解创造力，研究处理新奇事物的大脑机制可能会富有成效，甚至可能是至关重要的一步。这种研究本身可能就是重要的（甚至可能更重要）。
神经科学家阿尔内·迪特里希对有关创造力的文献进行了最详尽的评论。迪特里希出生于德国，在美国接受教育，现在在黎巴嫩的贝鲁特美国大学工作。这一职业轨迹可以说比较非正统，显示了他不倦的探索精神和好奇心。迪特里希关于创造力的研究值得密切关注。他用一种严格的选择算法精心挑选和检验了60多篇研究论文，发现它们令人吃惊地缺乏一致性。同样，在额叶和左右半脑在创造性过程中的作用问题上，研究结论之间也缺乏一致性。是的，在研究创造性过程的一些神经影像学实验中，额叶被激活，但是在另一些研究中，它们又没有被激活（我们将在本书后面的部分中解释这种双峰现象）。是的，右半脑在一些研究中特别活跃，但在别的研究中，特别活跃的又是左半脑（下面的章节将会展示，如果我们考虑到两个半脑在认知新奇事物和认知常规事物方面的作用，这个发现就很有意义）。1
所以看起来，额叶和右半脑在创造性过程中都发挥了作用，不过其他大脑区域，包括左半脑，也发挥了作用。在接下来的章节中，我将试着弄清楚这些结构在创造性过程中发挥了什么作用。我研究的众多主题将包括创造力与追求新奇性的关系——后者是创造力的必要条件，但远不是充分条件。我们会论证，尽管“只有额叶和右半脑在创造性过程中起作用”这种说法过于简单，但它们在处理新奇事物方面确实有独到的作用。我们将看到，这两个相关但不相同的概念（创造力和新奇性）如何孕育了“额叶和右半脑富有创造力”这一神经科学神话。
“坏的”和“无用的”
讽刺的是，神经科学家经常提到的处理新奇事物的两种大脑结构，也是大众科学所认为的创造性过程的核心，在心理学和神经科学中长期无人问津，直到最近，这种情况才有所改观。前额叶皮质和右半脑对于处理新奇事物至关重要，尽管它们不只与新奇性有关，也与创造力相关。然而多年来，额叶被认为是“无用的”，右半脑则被认为是“坏的”。
生活中有公主和灰姑娘之别，科学中也是。正如人类大多数的追求一样，科学追求中也有很多错误的开始和错误的观念。额叶就是一个“孤儿”——神经学中的灰姑娘。多年来，人们一直认为，额叶没什么用，只能支持一些我们知之甚少的、无足轻重的功能。人们甚至认为可以通过切断额叶和大脑其他部位之间的连接来“治愈”各种脑部疾病。臭名远扬的额叶切除手术就是基于这个现在已被公认为不可信的理论而被发明的，其发明者，葡萄牙神经学家安东尼奥·埃加斯·莫尼兹于1935年首次使用了该方法，还在1949年获得了诺贝尔生理学或医学奖，这可以说是该奖历史上最大的错误。
在患者颅骨上钻出一个孔，将一种名为“脑白质切断器”的类似小刀的器械插入，切断额叶与大脑其他部位之间的连接。因为现代神经影像学技术（如计算机断层扫描，即CT，或磁共振成像，即MRI）在几十年后才被发明出来，所以在当时，病变部位真的是“在黑暗中”被切掉的。直到20世纪60年代，这个极端野蛮的方法才开始式微。当时无数被这样治疗过的病人已经变得像僵尸一样，精神疾病的症状是没了，但大多数精神活动也一起被消除了。[1]
受到这种“创新”的启发，精神病学家沃尔特·弗里曼于1936年开始在美国以工业化的规模开展额叶切除手术。他简化了这种手术，不需要在颅骨上打洞，而是将一个类似冰锥的装置通过眼窝插入大脑。在其鼎盛时期，这种事实上很可怕的手术被漫不经心地称为“冰锥”额叶切除手术，实施者不需要接受神经外科培训。在美国各地，许多精神病医院的精神科医生都可以操作。带着某种快乐和轻浮的情绪，弗里曼医生称之为“我的瞬间额叶切除术”，并把它作为一种门诊手术。他在华盛顿特区的私人诊所中安装了一把牙科手术椅，病人就坐在上面接受治疗。他还特别定制了一辆小面包车，名字很可爱——“切除小车”，他开着这辆面包车在美国旅行，在各地的精神病医院慷慨、随意地进行额叶切除手术。结果通常是灾难性的——许多患者出现脑出血，甚至有些人死亡。直到20世纪80年代，还有从他的手术中幸存下来的患者漫无目的、心不在焉地在精神病医院的走廊里徘徊（我在一家精神病医院提供咨询时就看到过）。他们在二三十年前接受了手术，从那以后再也没能恢复正常人类的样子。2
如果额叶是神经病学的灰姑娘，那么右半脑就是另一个灰姑娘。如果几十年来前额叶皮质被认为是“无用的”，那么右半脑则被视为“次要的”，并且也没什么用。本着这种精神，老派的神经外科医生的一个信条是，必须小心地处理左半脑（它对语言控制具有首要作用，这清楚确立了其重要性），而对右半脑则可以相对随意地进行操作，不用担心有什么严重的副作用。同样，针对抑郁症的电休克疗法（ECT，也称“休克疗法”）以其副作用而闻名，医生在把它应用于右半脑时很少犹豫，但在用于左半脑时则非常慎重。一些老派的神经外科医生非常顽固地认为右半脑无关紧要。几年前，美国东海岸一所著名医学院的一位年轻神经外科医生邀请我到她所在的院系发表演讲（也就是参加普通医学术语中的“大圆桌会议”），以对抗比她资深的老同事的观念——他们认为右半脑可有可无，可以随意对其进行操作。
老派的神经科学家在这一点上需要学习。最近的研究显示，右半脑和额叶实际上非常重要。因为患有严重癫痫，有些患者在童年时期就被切掉了一半大脑。对这些病例的研究显示，被切掉左半脑的儿童成年后比被切掉右半脑的人智商高。从某种意义上说，右半脑比左半脑更“聪明”。3额叶严重受损的人则灾难般地缺乏条理性，虽然他们的特定认知技能——阅读、写作等——不受影响。4
为什么神经科学家花了这么长时间才完全了解这些结构在认知中的作用？因为传统的神经心理学和认知科学关注孤立的、通常是“透明”的精神技能，这些技能与我们日常语言中既有的分类法相对应，因此让人错误地认为它们是不言自明的：运动、知觉、语言甚至记忆。事实证明，额叶和右半脑对整个精神功能的贡献主要在其他方面。在历史上的许多个世纪里，“现在”基本上是由“过去”塑造的，因为新知识积累的曲线，即“新奇性曲线”的进展相对较慢。在这种环境下，把左半脑称为“主导半脑”并非不合理。但在勇于创新的时代，神经的优先事项发生了变化，该是这两个被冷落的结构——额叶和右半脑——共同发挥主导作用的时候了。
[1] 后来，一位妄想症患者开枪射中了莫尼兹，使他余生只能坐在轮椅上。某些人认为这是如诗意一般的公正，是一次壮举。但讽刺的是，进行攻击的患者并没有接受过前额叶切开术；如果他接受过，就没有足以进行这次攻击的精神能力了。
解构创新和创造力
创新和创造力是复杂的和需要从多个层面进行考虑的概念，其包含认知的、生物的和社会的因素，尚无明确的定义。要理解创造力和它的神经学基础，应该先区分它的各个部分，并研究每个部分。一个心理过程越是由多个部分组成的，并且共同支持它的活动部分越多，将这一过程定位到大脑特定部位的想法就越不可行。
以下是这些活动部分中的一些，每个部分都涉及特定的神经网络，有时还互相冲突。（可能还有其他的，这里没有提到。）
突显性：提出中心问题和重要问题的能力。创造力不仅需要心理上的技巧，还意味着相关性。阿尔伯特·爱因斯坦具有非同寻常的视觉想象力，如果他将这一能力用于终身追求完善游园景观艺术这样的事业，他将在专业景观设计这一狭小的领域内被人们记住，但不会获得“历史上最伟大的人物之一”这样的评价。
新奇性：对以前没有解决过的问题感兴趣，并且能够找到解决方案。这是不言自明的。一个对利用已有知识或践行已经完全成熟的艺术形式非常满意的人，不可能投身于创造性追求。对新奇事物感兴趣是创造力的先决条件。智力上的不墨守成规也是如此，它是一种使自己与既定的科学理论和概念，或成熟的艺术形式保持距离的能力。
将旧知识与新问题联系起来的能力：与上面一点相反，这是在看似新颖独特的问题中识别熟悉模式的能力。艾萨克·牛顿在给一位同事的信中承认：“如果我看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”我的一位朋友，悉尼大学教授艾伦·斯奈德总是说：“任何全新的东西都可能是错误的。”这个随意而令人泄气的说法包含了某种真理。许多高度创新的科学概念和艺术形式实际上只是从既有概念和形式中演变而来的。巴塞罗那哥特区有一座毕加索博物馆，在那里，毕加索这位伟大画家的作品被按时间顺序精心排列展出。参观者可能会惊奇地发现，被称为立体主义创始人的毕加索最初是一位遵循现实主义传统的成功画家。连续发展的概念与不连续性交织在一起，这在科学中也很常见。
生成能力和心理灵活性：针对同一个问题想出多种解决方法的能力对科学的创新性过程至关重要。对一个科学家来说，一下子就解决一个令人生畏的问题，这只是非常幸运的少数情况。通常，他们必须从多个不同的角度来解决问题。以多种形式进行实验的能力也是艺术创作过程的核心。毕加索既是画家，也是雕塑家、陶瓷家、印刷制造商和舞台设计师，这些多元化的艺术形式相得益彰。
动力和顽强性：从某种意义上说，与之前的几条相反，这是一种持续努力，直到问题被解决的能力。这说的是“灵感”和“汗水”的关系。虽然存在“懒惰的天才”（克劳德·德彪西有时就被称为“懒惰的天才”），但大多数伟大的科学发现或艺术创作都是多年辛勤工作的结果。除了非常幸运的少数人之外，持续努力的能力、对所选主题的执着以及对失败的适应能力是大多数成功的创造性事业的必要条件。
精神漫游：一种神秘能力，使人富有创造力，能够看似毫不费力地获得自己想要的创意。人类活动的各个领域（从科学到音乐）都有这样极富创造力的人，他们自述道：自己似乎在毫不费力的心理状态下，突然想到了问题的解决方法或音乐旋律的轮廓，这些灵感仿佛凭空出现。这种现象的神经学机制是什么？它与其他心理过程有什么关系？如果想提高效率，“精神漫游”是否必须在有意识的、系统的、有针对性的精神努力之前进行，并穿插其中？第7章将对此主题进行更多讨论。
精神聚焦：与精神漫游相反，这是系统地追求逻辑思维的能力。虽然它在创造性过程中不那么神秘，但它是所有科学发现过程都不可缺少的一部分，与“精神漫游”协同工作。
反传统思维：这是不言自明的。要走在社会前列，一个富有创造力的人必须受到对知识、科学或艺术现状的不满情绪的驱使。有创造力的个体必须具备即使遭到拒绝和反对，也能坚持下去的品格和信念。在被社会接受之前，凡·高的绘画和伊戈尔·斯特拉文斯基的音乐都曾被批评家否定。这也是许多其他伟大的艺术家和科学家的命运。
与主流的社会和文化主题的共鸣：与上一种品质相反，这听起来可能违反直觉。一个富有创造力的人当然是一个天才，他领先于社会，但其工作必须是被社会认为对生存很重要和有效的东西，否则就会被历史和文化抛弃。这个概念包含了一个悖论：为了得到承认，一个有创造力的人必须领先于社会，但又不能领先太多。假使通过一些令人难以置信的因缘际会，微分方程由一位天才的克鲁马农人发明出来——他们被称为欧洲的“山顶洞人”，它肯定也会被社会无视和遗忘。有些先驱的想法远远超越了同时代人，以至于其思想无法产生影响，这种事令人心酸，因此我决定将本书献给他们。
社交风度：某些具有超凡创造力的人因其社交礼仪和适应能力而闻名遐迩，另外一些天才却因为缺乏这种风度而臭名昭著。列奥纳多·达·芬奇属于前者，卡拉瓦乔属于后者。虽然可能与创造性过程本身无关，但一个具备创造力的人的社会属性对其获取创造性过程所需资源或其创意产品本身的命运有着重要的甚至是决定性的影响。在某些情况下，这一属性甚至可以使有些人不朽，使另一些人被遗忘。
有利的文化环境：从历史上看，某些社会和时代比其他社会和时代有更多新发现和新发明。“黄金时代”的雅典和文艺复兴时期的佛罗伦萨通常被认为是这样的社会，还有其他社会。有创造力的个体与他所处的社会和文化环境的关系值得仔细研究。
多元创造力
根据前文内容，我们应该已经清楚，创造力是一个非常复杂的概念，由许多活动的、往往是相互冲突的部分组成。还应该清楚的是，创造力的许多先决条件和部分不可能具有很强的相关性。这意味着想找出单一的关键元素可能是徒劳无功的，通往创造力的路有很多条，不同的“具有创造力的个体”的履历可能非常不同。这甚至意味着这些多种多样的特质、履历和先决条件包含某些矛盾。
我们经常这样谈论创造力：好像它是一种单一的属性，一个人可能有也可能没有；或者它好像可以被度量——某人创造力很强，创造力一般，或根本不具备创造力。但这种方法在逻辑上是极端的，它意味着一位极富创造力的数学家也能成为一位富有创造力的编舞者，一位富有创造力的小说家也能成为一位极富创造力的建筑师。真的是这样吗？的确，某些类型的天赋似乎高度相关：优秀的数学家通常也是优秀的业余音乐家。但更多的时候，特定领域的天赋之间根本就没有关联。
任何特定的创造性过程都不是抽象的事业，它发生在人类为之努力的特定领域，建立在该领域特有的知识、经验和技能的基础上。考虑到这一点，将创造力视为单一的天赋有多少合理性呢？就像存在并不总是强相关的“多元智能”一样，几乎可以肯定，也存在“多元创造力”，它们基于不同的神经元组合。如果是这样，那么创造力问题的提出方式可能从根本上就错了。这个问题的提出方式假设创造力是一种整体特征，但这个假设几乎可以肯定是错误的。在对伟大数学家的生活和工作风格进行研究之后，我们清楚地看到，即使在一个领域，也有许多种差异很大的创造性途径。
数学有时被称为“科学的皇后”。数学不仅是数字操作，特别是所谓的纯粹数学（即理论数学，其与应用数学截然不同），需要一种特殊的想象力，去想象高度抽象的“物体”，它们与任何经验上的物理现实都没有明确的相似之处。有人认为，开创性的数学家的心理过程以最纯粹的形式代表了创造力。让我们来看一看有史以来最伟大和最有创造力的两位数学家：埃瓦里斯特·伽罗瓦（1811—1832）和卡尔·弗里德里希·高斯（1777—1855）。他们都对多个数学领域做出了开创性的贡献，包括代数、几何、数论、群论等。然而，他们的个性和工作风格天差地别。
伽罗瓦是一个典型的反叛者，他深深卷入了法国后拿破仑时期的政治动荡中，他短暂而动荡的人生充满了政治和身体上的抗争。20岁时他和人决斗，因腹部中枪而死，但在短暂的一生中，他在多个数学领域都有重大发现：代数、群论和多项式方程。我们对他的许多数学见解的了解来自一封信，这封信是他在决斗的前一天晚上写给奥古斯特·谢瓦利埃的，信中他匆忙地总结了自己的想法。5相比之下，高斯在政治上很保守，他是6个孩子的父亲，过着有序的生活，高寿而终，以细致而审慎地修改自己的发现而闻名——他的数学见解发表的时候，已经写成了几年，也许是几十年。他的工作风格非常谨慎，以至于有人认为他把发表重要成果的时间不必要地推迟了几十年。6
我们是否认为，这两位伟大的数学家的创造性过程是以相似的方式进行的，它们遵循同样的轨迹？不太可能，特别是考虑到他们的个性和环境之间的显著差异：伽罗瓦是一个年轻的革命家，人生短暂而动荡不定，而高斯有序、平静的生活则延续到老年。我在受教育的过程中开始相信，了解一个创意的提出者的个性和生活环境，就能更好地把握这个创意的实质。所有试图重建一个创意的创造性过程都必须如此。高斯和伽罗瓦具有完全相反的个性，他们不可能走同一条通往数学殿堂的创造性之路。
在另一个创意表达领域——音乐中，也有类似的对比。莫扎特（1756—1791）和贝多芬（1770—1827）的对比就是如此。莫扎特在几周内写下了他的最后三部交响曲——第三十九、第四十和第四十一交响曲。7相反，贝多芬慢慢地工作——他花了6年的时间谱写第九交响曲，有人认为这是他最好的作品。8尽管贝多芬的人生长得多，但他的作品比莫扎特少很多。可以想象，这两位伟大作曲家的创作过程非常不同。我的从音乐学家转为律师的朋友哈里·巴兰指出，贝多芬的交响曲是“建筑式的”，以计划为指导；而莫扎特的交响曲是“自发的”，创意可能不是由计划驱动的。这说明二者的创作过程非常不同。
很明显，不同的创造性过程在不同的时间长度中展开，对广义的人类行为来说，这可能也是真的。所以在不同的创造性追求之间和它们的内部，都有令人惊讶的个体差异。我们因此否定“创造力是一个统一而同质化的过程”这一观点。我们不可避免地得出这一结论：表面上，创造性工作都差不多，但实际上，不同的人可能调用了不同的认知工具和过程，并且依赖不同的神经结构。
现实生活中创造性过程所隐含的时间尺度，与通常用于研究创造力的实验室测验的时间尺度之间没有共同之处，后者包括托兰斯创造性思维测验、发散性思维测验以及想在实验室中测量创造力的其他类似技术。9这也是为什么我要质疑这些测量技术与现实生活中的相应创造力之间的关系。不同的时间尺度不可能仅仅是彼此的延伸或压缩的版本，它们可能有非常不同的认知构成。
鉴于创造性过程中的认知、元认知和社会成分的多样性，以及它们的多重形式和相互矛盾，期望在大脑中找到一个神奇的创造力中心有多大可能？不太可能！相反，往往是多个大脑区域和结构以高度关联或相互矛盾的方式协调运作，一起支持着创造性过程。此外，即使富有创造力的不同个体在相同的广泛领域内进行创造性工作，他们的大脑结构协作（或矛盾）的形式也可能非常不同，并且涉及不同的大脑结构组合。
在接下来的章节中，我们将探究协同支持整个创造性过程的各种认知过程，以及与它们相对应的神经机制。
03 保守的大脑
我们的知识是怎么来的
在上一章中，我们谈到了老派的神经心理学家不太重视额叶和右半脑，因为他们认为它们无关紧要。那么，他们感兴趣的是哪些区域呢？真的非常少——只包括左半脑的某些部分。不过，即使在这个问题上，老派的科学家也错了，至少不是完全正确。诚然，成年人都知道，左半脑支持语言功能——我们在很多年前就知道了这一点，但左半脑的功能远多于此。为了理解语言是如何由左半脑负责的，必须首先认识和分析左半脑的其他一些更基本的功能。
大脑不会凭空产生新的知识或创意。我们所做的一些乃至大部分工作，在一定程度上都是由以前所获得的信息形成的，包括最具突破性的创新和最具创造力的成就也是如此。新事物与旧事物的关系灵活而密切。追求创新的动力通常来自这样一种感觉，即现有的知识或理论不能为当前的问题提供解决方案，或者现有的美学和艺术形式不能与世人的感受能力或自我表达的需求产生共鸣。此外，创新不一定是对以前积累的知识、想法和信仰的全面拒绝。通常情况下，旧的东西会以微妙而灵活的方式变成新的东西。
创新和创造力的大脑机制也是如此。大脑是一个大网络，尽管存在专门用于特定任务的不同子网络，但它们并不完全分离，而是紧密相连并且重叠的。为了理解创新和创造力的大脑机制，我们还必须理解表征既有知识的大脑机制——既有知识是所有创造性过程的出发点。在本章中，我们将研究知识是如何在大脑中被表征的。
知识在大脑中是如何被表征的？在解决宏大的问题之前，让我们先来讨论这个看似平庸的问题，因为它们潜在的大脑机制基本上是相同的。试想一下：我们在周围环境中，经常遇到严格说来是新的而且是独一无二的事物，但我们处理起来好像很熟悉一样，没有任何困难。比如，在一个充满异域风情的国家度假时，你穿过市场，看到一件由你从未见过的布料制成的颜色奇特的夹克或一盏奇形怪状的灯。从技术上讲，你从未见过这些物体，但你马上就知道它们是什么。你甚至可以使用不熟悉的货币（虽然不熟悉，但你仍然知道那是货币）购买它们。顺便说一句，你有没有想过在异国他乡度假时，在一个充满异国情调的餐厅里，你为什么马上就会使用奇形怪状的刀子、勺子和叉子，尽管你事实上从未见过那些器具？
在人生中的每一天、每个小时，我们甚至不需要费多大力气就可以完成这种看似矛盾的壮举。我们在街上碰到陌生人，就知道他们是人类而不是狗，而且我们知道陌生人遛的是一条陌生的狗，而不是人。你有没有停下来想想这是怎样发生的——遇到一个完全陌生的事物，很快知道它是什么？这类过程如此普遍，你如此轻松自然——就像吃饭喝水一样，但你从来不会停下来欣赏它们。
使我们能够完成这一壮举的过程就是“模式识别”，左半脑最擅长这个。当我们遇到独特但相似的东西时，我们的大脑就会形成一种心理表征，它会捕捉到这些东西的基本共性，忽视多余的特性。一支笔的心理表征会捕捉到它必不可少的细长的形状，尖头或圆头，但会忽略其颜色。一个盘子的心理表征会捕捉到圆形、相对平坦和中间有凹陷的造型，但会忽视边缘的装饰设计。这些都是模式。当我们遇到一个属于熟悉的范畴的新东西时，我们能认识它，是因为它与之前存储在我们大脑中的某种模式产生了共鸣，激活了这种记忆。
大脑中的模式是如何表征的？从神经生物学上讲，一种模式就是由相互连接的神经元组成的网络。当网络的一部分被感觉输入激活时——比如说，你所处的环境中的某个物体的视觉图像，网络的其余部分也会被激活。整个网络的激活，就其本身而言，就是模式识别的机制，大脑通过该机制将新物体识别为熟悉的范畴的一员：桌子、椅子或其他东西。
复杂的想法在大脑中被表征的方式也基本与此相似。正如我们通过熟悉的模式这一透镜来体验日常的物质世界一样，科学家、艺术家、企业家、政治家或企业领导者也通过运用自己熟悉的概念、艺术形式或习俗来面对他们遇到的挑战。数学家看到一个方程式，判断它是一个线性方程而不是二次方程，这一判断过程就是通过激活其大脑中表征线性方程基本共性的神经网络来实现的。艺术评论家看到一幅画，认为它属于弗拉芒画派而不是荷兰画派的作品，是因为这幅画激活了含有弗拉芒画派经典之作的共性的神经网络中大量的神经元。医生检查患者的身体并很快诊断出疾病，是因为以前的经验已经在医生的大脑里形成了表征疾病基本特性的神经网络。表征相似物体（这里我们在广义上使用“物体”一词）所属的整个范畴的基本属性的神经网络有时被称为“吸引子”，因为它们中的每一个都“吸引”了大量的特定输入。这一术语是从数学中借用来的，但现在它被广泛用于计算神经科学。神经的“吸引力”就是主观认知经验的机制。左半脑尤其擅长存放各种各样的吸引子，无论是语言的还是非语言的。1
现在假设，患者出现了一系列前所未有的症状；物理学家遇到了一个无法用已知类型的方程描述的过程；艺术家有一个想法，一种创造性的灵感，不适合通过既定的艺术传统来表达；或者更普遍地讲，一个简单的物体，和我们熟悉的所有东西都不相像。在这些情况下，识别行为就不能发生，因为手头的事物对大脑的影响未能激活先前形成的任何吸引子网络。
现在，大脑遇到了新的挑战。我们面对的是新奇事物。出现这种主观感受主要是由于输入大脑的信息不能与先前形成的任何吸引子网络产生共鸣，因而左半脑不能找到解决方案。接下来大脑中发生的事情是第6章和第7章的主题。但我们目前为止所知道的重要一点是，通常，在现有解决方案不能解决手头问题后，我们才会着手寻找新的解决方案。
大脑如何映射世界
失认症与左半脑
尽管我们将模式识别视为理所当然，但在遭遇某些形式的脑损伤后，这种机能可能会遭到破坏。这类脑损伤会导致一种名为“联想性失认症”的疾病——患者丧失了识别有意义物体的能力，也可能导致“失用症”——患者丧失了先前良好的运动能力。从某种意义上说，这些患者就像从未见过这种物体的人。古埃及人或古罗马人看到手机，应该能够描述其特征——平坦的、矩形的、光滑的表面，以及某种颜色，但他们不知道它是什么，不是因为脑损伤，而是因为他们脑海中没有形成一种适用的心理表征、模式。出于类似的原因，他们也不知道怎样给手表上发条，怎样操纵方向盘或骑自行车。
有趣的是，有几种形式的联想性失认症和失用症。它们可能由各种疾病引起——中风、痴呆或脑外伤，但它们都具有相同的神经解剖学特性：左半脑一定有损伤，因此不能将特定的事物识别为一般范畴的一分子。2由此得出的结论是，在存储和维护模式（表征熟悉的物体和行为的范畴的模式）方面，左半脑一定发挥了重要的作用。显然，这些模式对我们驾驭和管理环境的能力至关重要。如果它们在大脑中消失或退化，我们就不得不重新学习每个特定物体的含义，以及操纵它们的必要动作。生活将变得难以控制，难以应付。但是，在疾病的影响下，某些患者的左半脑就是这样。
假设我向一位这样的患者展示一支笔（在短信时代，这是一个古怪的例子）并请他来形容它。“这是一个很长的东西，有一个尖头。它圆润而有光泽。”他回答道，还正确描述了笔的颜色。到目前为止都很好，但是当我让患者说出这个物体的名称时，他说：“这是一把刀。”患者是忘记了单词的含义吗？不，当我要求病人描述刀的功能并用动作演示时，他说“切割食物”，并比画了切割的动作。尽管他正确识别了物体的所有视觉特征，但看起来他真的将钢笔认作了刀。
我们刚刚说的这种情况叫视觉物体失认症，是一种联想性失认症。虽然纯粹的视觉物体失认症相对罕见，但一些神经学家和神经心理学家已经研究过这种病症。亚历山大·卢里亚提到的一位患者在看到一副眼镜的图片后，猜测道：“……一个圆圈，然后是另一个圆圈，还有横梁之类的东西……它可能是一辆自行车。”亨利·埃康和马丁·阿尔伯特提到的一位患者则形容一支笔和一支雪茄是“圆柱形物体或不同的棍子”，形容一辆自行车是“一根杆子，带着两个轮子，一个在前面，一个在后面”，同时又不能识别它们。3视觉物体失认症为何如此令人印象深刻？这是因为病人可以正确识别物体或图片的视觉属性，甚至能够正确地画出来，但不知道它们是什么。这种病也不是命名能力上的缺陷，因为患者对物体的命名与他描述的内容或用动作演示的功能是一致的。患者就像从未见过这种物体一样，尽管他确实见过。这就好像患者的大脑中能够将特定对象识别为某些范畴的一分子（钢笔是钢笔，自行车是自行车）的心理表征被删除了，或者至少严重退化了。事实也确实如此。汉斯-卢卡斯·托伊贝尔说，这些患者的知觉“失去了其意义”。
但出乎意料的情况出现了。我让患者把物体拿在手里，触摸检查，结果他马上认出这是笔。或者当我按压笔头上的按钮，使笔芯不停地缩回、露出，发出“嗒嗒”的声音时，这种特有的声音也能让患者认出这是笔。现在我们知道，患者关于“笔”这一范畴的心理表征并没有被抹去，只是其视觉方面受了损伤，因为一旦其他感觉方式——本体感受或听觉——开始发挥作用，患者就可以很容易地识别该物体。导致视觉物体失认症的大脑损伤就发生在左半脑，更具体地说，在它的枕颞区域。
如果我们在左半脑的皮质上前后移动，就会遇到顶叶中的一个区域，这个区域有损伤时可能会导致类似的症状，不过影响的是通过触觉识别物体的能力以及本体感受通路。这种疾病被称为纯粹立体觉失认症。如果我们让一位患者闭上眼睛，将一支笔放在他手中，他可能会说：“这是一个又细又长的东西，圆柱形，表面光滑……是棒子之类的东西。”然而，当患者睁开眼睛看到该物体时，他就确切地知道是什么了，并能够说出“笔”。在上面两个例子中，患者能够很好地说明笔的形状、表面特征，但无法将这些感觉细节整合成连贯的知觉，就好像他从未见过这种物体一样——现在这个例子是类似的，只是在这种情况下，认知缺陷只影响触觉和本体感觉。
左半脑颞叶中的一个区域有损伤时会导致类似的症状，但它影响的是听觉。一位患有联想性听觉失认症的病人很难识别其所处环境中各种声音的来源。他会听到笔的“嗒嗒”声，却意识不到那是什么声音。他会听到外面倾盆大雨的声音，但出去的时候还是不带雨伞，除非他透过窗户看到了外面在下雨。或者恰恰相反，他可能听到外面一支行进中的乐队的鼓声，就带着雨伞出门，以为外面在下大雨。在一项典型的联想性听觉失认症测验中，患者会听到各种环境声音的录音，并被要求指出与这些声音相关的物体或生物的照片。患者在这项任务中会显得特别迷茫，在听到狗叫时指着汽车的照片，在听到汽车发动机的声音时又指着狗的照片。
此外还有失用症，这是在行动规划和进行熟悉的运动方面的缺陷。失用症有几种不同的类型，代表不同的失用方式。观念性失用症指的是，患者不能运用熟知的运动技能做出类似的动作（例如，以握牙刷的方式拿着笔，或反之）。观念运动性失用症指的是，患者可以自动执行熟知的运动任务，但在没有相关物体的情况下（例如，在没有梳子的情况下假装梳头，或在没有牙刷的情况下假装刷牙），又无法假装执行该任务。在运动性失用症中，受到损害的是复杂的熟练动作（例如系领带或鞋带）的各个分解动作之间的平稳过渡。
这些奇怪的失调症都可能是由双侧大脑受损引起的，但如果是单侧大脑受损，则很可能是左半脑。4这表明，这些模式使我们能够识别和操控特定的范例，就像我们很熟悉它们一样，从而不需要每遇到一个物体，就从零开始重新学习——大脑中的这些模式主要“居住”在左半脑。
大脑设计的问题
左半脑如何表征这类模式？想象你是一名人工大脑设计师（我不会擅自使用“创造者”一词，因为它有许多非我本意的含义），正在试图想出如何表征外部世界。你可能会考虑两个截然不同的设计原则。第一个原则，物体的所有属性——大小、形状、颜色、声音和散发的气味——都被“捆绑”在一个简洁的大脑区域中。第二个原则，表征是分散的，物体的不同属性被放在大脑的不同部位。由于现实生活中的大脑是进化的产物，不是某种基于灵感的“智能设计”，而“进化的智慧”又是一个相当脆弱的概念，所以我们不会讨论这种“设计”的相对优缺点。
联想性失认症的神经解剖学为我们提供了一个窗口，使我们可以从中看到物理世界在健康的大脑中被表征的方式。看起来占上风的是第二个原则。为什么？因为在这么多联想性失认症中，没有一种是物体的整体信息被抹去或消除，都是只有一部分信息出了问题——与特定意义相关的部分，如视觉的、触觉的或听觉的。在左半脑的皮质中，不同联想性失认症涉及的区域相当分散。因此，人们可以得出结论：许多正常过程（一旦受损，就会导致各种失认症）在大脑中也是极其分散的（见图3.1）。大多数事物具有多种属性——视觉的、听觉的、触觉的，并且这些属性被编码在左半脑的不同部位，这导致其心理表征极其分散。
图3.1 联想性失认症、失用症、命名障碍的大脑皮质位置图
注：（A）视觉物体失认症，（B）纯粹立体觉失认症，（C）失用症，（D）联想性听觉失认症。（a）名词和颜色词命名障碍，（b）关系词命名障碍，（c）动词命名障碍。
因此，基于对大脑损伤影响的研究，我们可以说，基本上左半脑是我们长期积累的生活经验的储存库。它以一种通用的方式捕捉这种体验，作为我们用以解读输入的新信息的模式。
失认症和右半脑
通过研究大脑损伤的影响，我们也可以了解右半脑的功能。这时出现了一幅截然不同的画面。右半脑受损可能会导致患者在不断变化的环境中丧失识别物体或生物的能力，这是统觉性失认症。4想象一下，你在很多不同场合都看到一个东西——一件家具或一件衣服，在你的头脑中，毫无疑问，它是同一个东西。尽管实际的感觉输入不完全相同：你不会在完全相同的距离、角度或光线下观察同一个物体，你也不总是用完全相同的力量和相同的姿势来触碰那个物体（更别说你的手有时会出汗这一令人不快的事实——希望你的手不是永远在出汗）。出于类似的原因，每次你和某人说话时，关于其面部和声音的感觉输入也并不完全一样。尽管事实上每一事物每次给你的大脑的感觉印象不完全相同，但大脑还是能够去除感觉的“噪声”，将事物识别为其本身。这种能力，有时被称为知觉恒常性，似乎与右半脑紧密相关，因为右半脑的损伤最有可能破坏它。
统觉性失认症可能有几种形式。对于像我们这样的社会性物种来说，在涉及面部识别时，在不断变化的感觉条件下识别独特物体的能力特别重要——要知道安妮就是安妮，不是玛丽，也不仅仅是一位中年白人女性。面部识别能力丧失是一种非常戏剧性的统觉性失认症，它被称为面容失认症（prosopagnosia，这是由希腊语翻译而来的，大致意思是“缺乏关于面部的知识”），也就是脸盲症。它通常是由大脑右侧枕颞区的梭形皮质受损导致的。如果给患者看从不同角度拍摄的同一个人的几张照片，患者会很难确定照片表示的是同一张脸，而不是不同的脸。在更严重的情况下，即使面对实际的人脸，患者也无法确定。想象一下你走进办公室或教室，被以前认识的人所包围，你却认不出他们，也不知道谁是谁。这至少是一种不便！已故的神经病学家和作家奥利弗·萨克斯在他著名的《错把妻子当帽子》一书中就描述了患有轻度统觉性失认症的人。5
“你不是你！”
还有一种相关的特殊疾病，叫“卡普格拉综合征”（以发现此病的法国精神病学家约瑟夫·卡普格拉的名字命名），有时被称为“冒充者综合征”或“替身综合征”。6卡普格拉综合征患者能识别熟悉的面部，但会拒绝接受它们。他会看着一个熟悉的人说：“是的，你当然看起来像我的邻居约翰，但你实际上不是约翰，你是约翰的替身。”对卡普格拉综合征的解释通常会假设，对一个人的知觉与和他的面部有关的情感体验是分开的。这种解释可能是准确的，但更简洁的解释是，卡普格拉综合征是知觉恒常性受损的表现。从技术上讲，对观察者来说，一个人永远不会看起来完全一样；如果知觉恒常性机制被削弱，那么这种某人看上去不太一样的经验将会被放大。这就看你怎么想了，你可以将卡普格拉综合征视为面部识别缺陷的一种形式，即面容失认症；或者相反，把它视为发现人脸之间微小差异能力的增强。无论如何，面部识别能力显然受到了影响，并且出现这种特殊的障碍时，右半脑必然受了损伤。
总而言之，这些临床观察告诉我们，左右半脑分工明确。左半脑主要负责将事物识别为已知的广泛范畴的一分子（如识别各种东西是什么）。相反，右半脑主要负责将事物识别为独特的事物本身（如不同的人脸）。对于驾驭复杂而不断变化的世界，两种认知技能都至关重要，它们中的任何一个失效了，都会造成知觉混乱，但它们的运作方式非常不同。
语言是如何在大脑中生根的
词语与模式
如果你是一位认真的读者——你无疑是这样，你可能会感到疑惑，本章的内容与许多书籍和文章中的“左半脑占优势”这种典型理论相似之处太少了。语言在哪里？左半脑在模式识别中的作用与其在语言中的作用有什么关系？这两种不同的理论之间有什么联系？不用担心，语言在我们的研究中非常重要，而且很可能它与左半脑的联系，甚至它的存在都归功于本章前面描述的模式识别机制。为什么？
语言是一种极其强大的认知工具，因为它有多种属性。它是沟通的工具。它能生成几乎无限多的陈述（第4章有更多关于这一点的讨论）。语言也是描述我们周围世界的工具。这是语言的一个基本方面，没有这个方面，我们就没有东西可用于交流，任何内容也都无法产生。是的，我强烈和毫无保留地赞同语言学家诺姆·乔姆斯基的观点，生成性和语法结构可能是语言独有的特征（关于这一点的更多内容在第4章）。但如果没有表征性的内容，生成性就只是空洞的形式。7
我们用词语来表示周围的世界，以及我们的意图、计划和假设。词语代表着各种物体、行为、关系以及抽象概念。通常，我们会区分具体词语（一张桌子、一把椅子、坐下、走路）和抽象词语（独立、智慧、含糊其辞、推论）。每个词语不仅仅是一种表达方式，还代表一个概念，甚至最具体的单词也是高度抽象的概念。我们不会为每把椅子或每张桌子发明一个单独的词语，对每一次行走或坐着也是如此。我们用同一个词“椅子”来表示大量独立的特定椅子，这一事实本身就反映出这个平凡的词语蕴含着高度的抽象性。尽管我们用这样的词语来指代特定对象，但这些词语实际上是指抽象的东西。在人类诞生之初，在语言出现的早期阶段，为了让词汇表，也就是语言的构建模块的集合得到发展，我们遥远的祖先一定已经拥有了这种能力：从不断变化、令人困惑的世界中抽象出各种模式，使同一个词能够与一些特定的对象有关。如果没有从环境中提取模式的能力，早期的人类词汇表就不可能成为一种有效的认知工具。因为如果每个特定的对象都必须用不同的词来表示，那么令人类祖先迷茫的世界只会更混乱而不是更有条理。
事实上，一些进化心理学家已经指出，抽象能力是“原型语言”中形成最早的词语的必要条件。任何有学习能力的生物，都不同程度地具备从周围环境中提取大量特定物体的共性的能力，猿类的这种能力已经相当强了。根据进化心理学家理查德·伯恩的说法，大约在1600万年前，大猩猩和人类的共同祖先发展出了这种能力，这是“原始人后来的语言发展的重要条件”。8（奇怪的是，在现代世界的儿童的个体发展中，知觉与语言的关系往往是颠倒的；在习得语言能力的过程中，儿童学会了如何组织和模式化周围的物理世界，从而通过内化由语言编纂的前人积累的知识，缩短了个体的认知发展过程。）
语言如何与左半脑有关？请初学者考虑这个悖论。语言是一种全新的认知资产，它将我们与其他物种，甚至是最接近我们的物种区分开来，如黑猩猩或倭黑猩猩。但是语言的出现，并没有伴随着一种独立的、全新的神经结构的出现；并不是说人类大脑中出现了一个新的脑叶，这个东西在其他灵长类动物中不存在。诚然，人类的大脑在很多方面与其他灵长类动物不同，但基本的宏观结构是非常相似的。语言以某种方式依赖其他灵长类动物都有的神经结构。但是，为什么会这样呢？
有许多理论旨在解释语言与左半脑之间的联系。诺曼·贾许温德——他可以说是他那一代人中最重要的行为神经学家——和他的同事提供了一种可能的解释。他们发现左半脑的颞平面区域比右半脑的大；此后不久，有人又发现左半脑另一个区域——岛盖部（也叫额下回岛盖部）也比右半脑的大；邻近的额下回三角部也是如此。9
这些区域对语言的识别和产生至关重要，假设“越大越好”，这就可以解释为什么左半脑更擅长支持语言功能。可是这些区域在大猩猩的左半脑中也不小。虽然我们承认大猩猩具有相当的认知能力，但是它们没有语言，至少不是传统的狭义的语言。这反过来意味着，语言与左半脑比较大的颞平面和岛盖部之间可能存在的联系，是大脑结构某些特征的功能性“再利用”的产物，这些结构的最初发育是对非常不同的进化压力的反应，甚至可能是随机过程的产物。进化过程中新功能的出现，是一个既无序又不简洁的过程。它通常是多种独立的适应性反应的“大杂烩”，许多旧结构被选中支持新的功能，而这些新功能的实现方式对智能设计师来说就很奇怪了。这反过来又意味着，进化适应是许多过程共同起作用的产物。如果谷歌雇用一位智能设计师来设计人工大脑，我们可以合理地预期其设计会很简洁，但如果我们想掌握断断续续的进化过程，这样的预期就不合适。加上其他因素（如颞平面和岛盖部的不对称），负责模式识别的皮质组织在塑造语言的皮质表征方面一定发挥了作用。正如模式识别很可能对语言的出现起到了促进作用一样，模式识别的神经解剖学特点一定也在塑造语言的神经解剖学特点方面发挥了作用。
关于大脑设计再说几句
让我们再次想象自己是一个设计师。对于词汇表（词语的含义和用法），可能有两种完全不同的设计：将它们“捆绑”在一起，放在大脑的一个特定部位；使其分散在整个大脑中。对失认症的研究向我们表明，进化如何解决了知觉的这种困境；同样，对语言障碍即失语症的研究也揭示了对词汇表的皮质表征是如何被组织的。
第二种设计又赢了。对词汇表的皮质表征是分散的，并且这种方式与对物理世界的皮质表征类似。对一位成年的母语使用者来说，当左半脑上相距甚远的不同区域受损时，其理解和正确使用物体词（名词）、动作词（动词）以及表示空间关系和其他关系的词（介词）的能力会分别受损。如果位于左半脑枕叶边缘的颞叶后部区域受损，会损害人们使用和理解物体词的能力。相反，左半脑后额叶中一个区域受损，则会破坏人们对动作词的使用和理解。这两类损伤都可能导致一种被称为错语症的症状，患者会用错误的词语或新造词语来代替其实际上想用的词语。新造词语听起来像词语，但实际上不是词语［新造词语不是神经病患者所独有的，通常所有人都用的许多词语，比如“瞎猜”（guesstimate）和“友敌”（frenemies）都起源于新造词语，后来被普遍接受，成为真正的词语］。但由前面讨论过的两种局部损伤引起的错语症的类型是不同的，并且对比非常明显：如果损伤影响的是左半脑的颞叶后部区域，当想不起来一个名词时，患者通常会使用完整的动作词来代替：用“用来看的东西”来代替“眼镜”，或者用“用来写的东西”来代替“笔”。如果损伤影响的是左半脑后额叶区域，则可能会发生相反的情况：当被问起眼镜有什么用时，患者可能会说“眼镜”而不是“看”。10
神经影像学研究与这些早期的临床观察结果一致。在一个使用正电子发射型计算机断层显像（PET）的很棒的实验中，亚历克斯·马丁和他的同事要求一些神经健康的受试者看一些动物和工具的图片，并说出它们的名称。在这两种情况下，大脑中的“语言区域”都亮了，但也有不同之处：受试者说出动物的名称激活了左枕叶视觉皮质，关于动物的视觉外观的信息被存储在这里；受试者说出工具的名称则激活了左前运动区皮质，这一大脑区域也参与实际的动作执行。11重复经颅磁刺激（rTMS）研究的结果也指向了相同的方向：抑制左半脑前额中回（大脑的这个位置负责控制动作），会干扰动词而不是名词的使用。12
弄清损伤和神经影像学研究表明了什么和没有表明什么很重要。它们表明，某些皮质区域对表征物理世界的各个方面很重要，而其他皮质区域对表征词汇表的各个部分很重要。它们没有表明，特定类型的物体或词语的表征仅位于特定的、狭隘的皮质区域。相反，这些表征广泛分布在皮质中，其精确的皮质分布可能会有相当大的变化，这反映了个体经验的差异。但是，某些区域比其他区域更多地参与了这些分散的表征。
接下来的观察对于理解语言如何与左半脑相关至关重要。事实证明，两种分散的表征——对物理世界的表征和对描述物理世界的语言的表征——是紧密相连的：表征名词的皮质区域在对物理世界进行视觉表征的皮质区域旁边（有趣的是，像我们一样，灵长类动物是视觉模块占主导地位）；表征动词的皮质区域在负责控制动作的运动皮质区域的旁边；表征介词的皮质区域在我们通过触觉和本体感觉通路对物理世界的属性进行表征的皮质区域旁边（见图3.1）。
谁先谁后？
两种皮质表征——对物理世界的和对语言的——像髋关节处连在一起的一对“双胞胎”一样，既是分开的，又彼此相连。知觉与语言之间的这种类似双胞胎的安排像经过计算一样，不可能是巧合。语言“居住”在左半脑的可能性更大，因为对物理世界的通用表征已经在左半脑建立了。语言是在进化过程中产生的新的认知资产，要为它“搜寻”安身之所，最经济、最节省皮质空间的分配方案就是，将其放在与表征物理世界的皮质区域相邻甚至可能重叠的区域。毕竟，词汇表是以通用术语的方式表征世界，分布在大脑各处的各种模式也是如此，后者受损时会导致联想性失认症。
现在我们遇到了一个有趣的“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题：是模式识别的皮质映射决定了词汇表的皮质映射，还是词汇表的皮质映射决定了模式识别的皮质映射？事实上，许多认知科学家已经接受了后一种可能性，并命名它为感知语言的“雪球效应”。根据这一观点，范畴知觉最终落到了左半脑，因为它是由语言及其与左半脑的联系所驱动的。13这种观点比较吸引人，并且具有一定的意义，因为语言是左半脑最重要的功能，这个观点根深蒂固。这个观点既有好处，也有坏处。好处是，这个理论是可证伪的，不像其他心理学理论。坏处是，它可能是错的。
让我们从可证伪的部分开始，从逻辑上思考这个问题。假设模式识别“居住”在左半脑是因为语言“居住”在左半脑，这意味着，我们前面谈到的两个半脑之间的分工——与左半脑相关的范畴知觉和与右半脑相关的独特性知觉——必须仅存在于人类身上，因为只有人类有语言。相反，如果发现其他物种身上也存在这种半脑之间的分工，那么至少意味着模式识别的出现早于语言在进化中出现的时间。这又意味着，语言也“居住”在左半脑这一事实，要么与左半脑负责模式识别只是个巧合，要么——而且更可能——前者是后者的结果。此外，以半脑之间的这种分工（左半脑负责范畴知觉，右半脑负责独特性知觉）为特征的物种越多，这些物种在进化过程中离人类就越远，某种神秘的“原型语言”在塑造这种分工方面发挥了作用的论点就越落于下风。
有大量证据表明，左右半脑的分工［左半脑在通用模式（范畴）识别方面更胜一筹，而右半脑善于识别独特性］在不同物种中普遍存在，不限于灵长类动物甚至哺乳动物。14以鸽子为例，当鸽子被训练识别人类的照片时，如果它右眼看到照片（因为视觉通路是交叉的，所以图片信息会到达其左半脑），就会以范畴识别的方式在脑中处理照片信息的刺激；如果左眼看到照片（图片信息会到达右半脑），就会以识别独特性的方式处理相关刺激。15在学习通用模式时，鸽子的右眼比左眼好用（对其大脑来说，左半脑比右半脑好用）。它们的右半脑在“自下而上”（由感觉输入驱动）的信息处理上具有偏侧优势，而左半脑则在“自上而下”（由先前形成的模式驱动）的信息处理上具有明显的偏侧优势。16
一些哺乳动物（猴子、狗、海狮、小鼠和沙鼠）的左半脑能更好地识别本物种成员的某些呼叫，这些呼叫传达某些信息给其他成员，并被所有成员识别。这是一个明确的分类过程，即使是非语言的。相比之下，在识别本物种的独特成员发出的声音时，绵羊17和恒河猴的右半脑优于左半脑。我们最好的朋友——狗——主要运用右半脑来识别独特的人脸。18同样，若猴子某一侧的大脑受损，结果会与本章前面描述的人类的失认症非常相似。例如，日本猕猴和恒河猴的右耳能够更好地识别本物种成员特有的发声，并且猴子左侧而不是右侧颞叶的损伤对这种能力具有严重的破坏作用。19这些观察结果意味着，其他物种已具备模式识别能力，也具备了范畴识别和独特性识别之间的分工。模式识别的能力及其与左半脑的从属关系是众多物种的大脑组织的普遍特征，早于语言数百万年出现。
出于以上原因，我们可以并不牵强地得出如下结论：模式识别的皮质组织在塑造语言的皮质组织，特别是词汇表的皮质组织方面起到了重要作用，并将语言和词汇表引向了左半脑。我们现在可以解决“鸡生蛋还是蛋生鸡”的难题，并将两种叙述整合在一起了——一种将左半脑与模式识别联系起来，另一种将左半脑与语言联系起来。这样一来，我提出了一个关于语言如何与左半脑相关的新理论：在进化过程中，左半脑与语言的联系晚出现于并且在很大程度上是由左半脑与知觉的通用模式识别的联系带来的。（你看，我们可以在不拒绝旧观点的情况下引入新观点，这是一个关于新事物与旧事物的关系灵活而密切的好例子。）
对其他物种的半脑分工的研究有着相对较长的历史。很长时间以来人们就知道，灵长类动物的知觉已经偏侧化了，因此大脑的偏侧化一定独立于语言。20最新的研究证实，不同的灵长类物种之间，知觉组织的方式基本相似。21（第8章有这个主题的更多内容。）那么，对大多数认知神经科学家和神经心理学家来说，为什么今天这些知识没有改变他们对半脑分工问题的思考？是因为他们根深蒂固地认为人类和其他物种不同，还是由于巴尔干化（前面提到的知识领域的碎片化）的破坏作用，还是两者兼而有之？
“同构梯度”
脑损伤的后果给我们的广泛教训是，知觉和语义范畴在皮质中被表征的方式并不是模块化的——它们不是“祖母细胞”甚至是“祖母区域”的集合，而是在某种程度上是连续的和分散的。20世纪60年代，我在莫斯科大学读本科，我那时倾向于这一结论，而学校里教的是大脑模块化、功能定位的观点，我的观点可能是对这种教育的逆反。为了表达这个想法，我提出了“认知梯度”的概念，认知梯度是认知空间到新皮质空间的连续映射。我还写了一篇论文，标题充满了年轻人的雄心壮志——“新皮质功能组织的梯度方法”，文中我甚至提出了“神经解剖学-功能同构论”。这个想法与当时主流的模块化教条格格不入，因此论文要发表是非常困难的。影响最大的几个期刊都拒绝了我，20年后，我终于将其发表在一本期刊上（然后又作为一本书的一章发表），可以想见，其影响相当小。22
我对功能性皮质组织的梯度性和“神经解剖学-功能同构论”的早期直觉虽然有点价值，但它是基于对脑损伤影响的低技术观察，这些观察结果本质上是粗糙的，缺乏神经解剖学或认知科学方面的准确性。在接下来的20年里，它得到了证实，并且有人用一种功能性神经影像学方法——“表征相似性分析”——对它进行了详细阐述。加州大学伯克利分校海伦·威尔斯神经科学研究所的一组神经科学家在亚历山大·胡思的带领下完成了这项重要研究。23
研究人员通过功能性磁共振成像（fMRI）记录了健康的受试者在观看电影时的大脑活动。为什么要让他们看电影？因为电影包含各种各样的代表人类日常体验的物体和活动。研究人员从中提取了对应于1705个特定物体和动作范畴的皮质激活模式，并且将这些皮质激活模式之间的关系与相应语义范畴之间的关系进行了比较。这些语义范畴来自英语数据库WordNet，其创始人乔治·阿米蒂奇·米勒是美国最重要的心理学家之一，也是认知心理学的学科创始人之一。24通过这项研究，他们发现，语义范畴是以“平滑的梯度”映射到皮质空间的。这种映射说明，语义空间和皮质空间具有一种事实上的同构关系，他们在5名受试者身上都观察到了相似的现象。在一项后续的功能性磁共振成像研究中，加州大学伯克利分校的神经科学家根据受试者听长篇叙述性故事时大脑皮质的激活模式，构建了语义系统的皮质图谱。同样，实验结果表明，映射到大脑皮质的语义范畴遵从一种梯度变化的模式。25
带有一线希望的痴呆症？
无论从哪个角度看，痴呆症都是不好的，它有多种形式。大多数公众都听说过阿尔茨海默病和与之相关的记忆障碍。但是阿尔茨海默病远不是痴呆症唯一的形式，记忆不是唯一可能受到影响的认知功能。额颞叶痴呆症（以前被称为皮克氏病）针对的是额叶（特别是其眶额亚区）和颞叶（特别是其前部），取决于这两个区域中哪一个受影响大。额颞叶痴呆症会导致判断力受损、冲动控制能力差以及丧失社交抑制力，或有语言障碍，或两者兼而有之。额颞叶痴呆症患者的年龄通常小于阿尔茨海默病的患者，前者的身体状况往往急速变差，并且当额叶受到影响时，患者常常伴有“疾病感失认症”，即不知道自己患病。当你听说一个老年人开始表现出冲动、精神失常、社交不适应和异于其性格的举动时，必须考虑患有额颞叶痴呆症的可能性。在我的早期著作《决策大脑》中，我谈到了一位外科医生。他在实施了一场技术高超的手术之后，居然在患者的腹部刻上了自己的名字。他后来解释说，他的手术是一个“杰作”，必须署上名字。后来这位医生当然受到了指控，他的律师辩护说他患有皮克氏病，于是他成功脱罪。前一段时间，我的一位女患者坚持要在我的办公室与我的（更年轻的）临床助理一起跳舞。她最终被诊断为患有额颞叶痴呆症。
但有时额颞叶痴呆症会带来一线奇特的希望。据报道，尽管这种痴呆症通常具有破坏性的影响，但患者偶尔会表现出疾病发作前不具有的艺术创造力。布鲁斯·米勒及其同事研究了在额颞叶痴呆症早期成为视觉艺术家的5名患者。其中4名患者的语言和社交技能严重受损，但视觉空间技能得以幸免。神经病理学或单光子发射型计算机断层成像（SPECT）结果显示，他们的背外侧前额叶皮质没事，但是前颞叶受损。这种损伤最可能影响左半脑。26
这种晚年才到来的、令人喜忧参半的天赋的机制是怎样的？澳大利亚神经科学家艾伦·斯奈德的实验可能给出了答案。艾伦提出，“居住”在左半脑的各种模式具有普遍的有用性，但这是有代价的。是的，模式使我们能够以范畴性的术语来理解世界，并带来本章前面所讨论的所有适应性好处，但它们也迫使我们以某种先入为主的、可预见的方式来认识世界。这种现象有点类似于20世纪早期德国心理学家库尔特·考夫卡、沃尔夫冈·柯勒、马克斯·韦特海默和库尔特·勒温首次描述的格式塔现象，它使我们感知外部世界预设的样子，而不是世界本来的样子。通过将知觉从以前形成的模式中“解放”出来，可能会使其更加精确、对细微差别更敏感，并且向新的可能性敞开。艾伦通过将低频经颅磁刺激（TMS）施加到健康受试者的左颞叶皮质区域，以暂时抑制储存各种模式的大脑部位。此外，由于两个半脑在很大程度上是通过胼胝体和连合互相抑制的，所以对左半脑进行抑制可能会增强右半脑的活跃度。实验的结果是，实验对象画画的精确性和精细度有了显著提高。根据这些发现，艾伦声称，我们所有人的身体中都隐藏着一位艺术“天才”，它“居住”在右半脑，可以通过消除左半脑的限制性影响而得到“解放”。27
但是，我们不必去关注天才。相反，我们将研究这些令人着迷的发现如何帮助我们理解某些额颞叶痴呆症患者在晚年获得的创造力。有证据表明，额颞叶痴呆症引起的脑萎缩是不对称的：左半脑的眶额叶和颞叶结构比右半脑眶额叶和颞叶结构受到的影响更大。这种不对称的原因尚不清楚，但它们可能反映了新皮质中基因的表达不对称。28如果这是真的，那么，由艾伦用低频经颅磁刺激暂时抑制神经系统完整的受试者的左半脑的某些区域而引起的创造力增强效应，可能和额颞叶痴呆症患者脑萎缩的偏侧模式非常相似——但后者脑中的这种变化是不可逆转的，其代价过于高昂。
对3名语义性痴呆患者的研究表明了类似的作用。这是一种影响语言并与额颞叶痴呆症密切相关的病症。在疾病发展的某个阶段，患者开始展现出新获得的优秀的语言创造力：创作诗歌，参与创新性的文字游戏，甚至撰写生活方式指南。皮质萎缩在语言优势半脑（通常是左半脑）的颞叶内侧结构中尤为突出，3个人都是如此。29
显然，额颞叶痴呆症患者由病情而产生的创造力，迟早会被疾病的灾难性影响带走。但是，额颞叶痴呆症从左半脑的保守影响中被“解放”出来所带来的可疑的一线希望，可能为我们理解右半脑在创造性过程中的作用提供了一个有趣的窗口。关于这个问题的更多内容将在第6章和第7章中提及。
04 美人鱼和乐高大师
新想法是怎样产生的
今天的认知神经科学研究主要关注工作记忆、镜像神经元等主题，这些主题有的非常值得研究，有的比较值得研究，有的并不太值得研究。研究者对人如何在不同想法间做出选择的问题产生了相当大的兴趣。然而，在选择之前，必须先产生想法，否则就没的选。奇怪的是，研究者很少直接提出“新想法是怎样产生的”这样的问题。现在是我们这样做的时候了。为了有针对性地解决这个问题，我们不仅要讨论大脑，还要讨论文化和知识结构。
新问题的解决方案和新奇内容不是凭空产生的。新知识建立在旧知识的基础上，但它是新的。新知识是如何从旧知识中衍生出来的？即使在历史上最保守的时期，社会也会发生变化，尽管比较缓慢。科学思想不断演变，艺术形式也在发展。诚然，它们植根于过去，但它们又是新的。创造性过程中的新旧关系是怎样的？新奇事物如何既从过去中产生，又不单纯是过去的复制品？
大多数有创造力的巨人都“站在巨人的肩膀上”。事实上毫无例外，在有创造力的个体做出进一步贡献前，他们已经掌握了各自领域中已有的成果。这反映在“10年定律”中——平均而言（但有很多例外），一个有创造力的专业人士或科学家在自己的领域内做出真正的创新之前，需要10年的练习（至少这是迄今为止的情况；现在知识积累的速度非常快，“10年定律”是否仍然有效有待观察）。1有人认为一个什么都不懂的人更有可能做出“不知从何而来”的天才壮举，这种想法可能比较浪漫，但这不是现实世界中发生的事情。同样诱人的例子是，一些博学之士做出了出类拔萃的艺术或数学创新，但大多数公认的对人类文化做了真正重要贡献的人并不是博学之士。[最新电子书免费分享社群，群主V信 1107308023 添加备注电子书]
正如我们在第2章中谈到的那样，去巴塞罗那哥特区的毕加索博物馆参观的人会发现，毕加索这位立体主义的创始人，开始是一位在现实主义传统中成就卓越的画家。文化史专家会指出画家埃尔·格列柯和弗朗西斯科·戈雅对毕加索画作的影响。同样，科学史专家会告诉你，达尔文的自然选择理论受到马尔萨斯关于人口增长的思考的影响，而爱因斯坦的狭义相对论则受到普朗克量子力学的影响。著名的E=mc2公式虽然具有革命性，但在那之前就已经存在质量和能量的概念。甚至连公认的具有开创性的20世纪画家萨尔瓦多·达利的艺术，都与15世纪希罗尼穆斯·博斯的绘画形成了遥远的共鸣，博斯作品中异想天开的奇幻图像启发了超现实主义。所有的创造性行为都只能在它出现的文化背景中被理解，米哈里·契克森米哈赖在其具有里程碑意义的著作《创造力：发现和发明的心理学》（Creativity：The Psychology of Discovery and Invention）中雄辩地提出了这一点。2
与流行的说法相反，虽然有创造力的人通常在气质上是孤独的，并且他们主观地认为这是一种孤独的努力，但他们的创造性过程并不是孤立的过程。创造性活动植根于它产生于其中的文化环境，并被这种文化环境所推动。然而，这种努力不仅仅是对过去的复制。毕加索、达尔文和爱因斯坦的伟大之处在于他们具有创造性的天赋，而不是仅仅掌握了各自领域的旧知识。
憧憬未来
大脑如何从过去中创新出未来？尽管这是一项涉及多个大脑结构的全脑工程，但在这个过程中起重要作用的大脑结构是背外侧和额极前额叶皮质，这也是著名的“无用的”大脑部分。我们在第2章所说的额叶切除手术，切除的就是这个部分与其余部分的连接。
前额叶皮质在进化过程中出现得相当晚，它的出现可能是对有机体日益复杂的认知需求压力的回应，它可以使认知变得有条理和有组织。虽然皮质的其他部位大都有相对特定的功能，但前额叶皮质负责的是“元认知”，是一个统领。它逐步将特定功能组织和协调为复杂、有意义且有目的的行为。它对制定目标和制订计划、做决定、预测自己和他人行为的结果，以及控制冲动都很重要。在执行这些任务时，前额叶皮质似乎可以访问存储在大脑其他部位的特定信息，特别是后联合皮质（顶叶、颞叶和枕叶）。我早年写过两本书，《决策大脑》（The Executive Brain）和《决策大脑》（升级版），其中我将进化后期出现的前额叶皮质与搜索引擎（即“数字额叶”）的发展进行类比。“生物额叶”和“数字额叶”都是在系统复杂性增加的情况下，为了克服潜在的生物信息混乱或“数字无政府状态”而出现的。额叶和搜索引擎都“能够在任何具体的目标指导下限制系统的自由度，同时在原则上保留这种自由度”。3
前额叶皮质的不同部位对这些复杂的“元认知”过程做出了不同的贡献。虽然它们的作用有重叠，但是眶额皮质能判断哪些因素对生物体的健康是“突显的”：外侧前额叶皮质负责组织指向外部世界的行为，额极皮质负责整合前两个区域的功能（见图4.1）。尽管在进化过程中，前额叶皮质是大脑中最年轻的部位，但它在人类身上的发育程度远远超过其他物种，包括巨猿。同样，前额叶皮质也是在生命周期中最晚成熟的大脑部位——它在人30岁出头到35岁左右才完全发育成熟。
图4.1 主要的前额叶皮质分区
（A）背外侧皮质，（B）腹外侧皮质，（C）额极皮质，（D）腹内侧/眶额皮质，（E）前扣带回皮质。图中的数字表示的是布洛德曼分区（皮质区域的一种标准分区）。
对大脑的操控（但不是你想象的那种）
具体来说，外侧前额叶皮质可以操控存储在大脑中的像乐高颗粒一样的心理表征：通过审慎的、目标驱动的过程将它们组装成新的形态。实际的“乐高颗粒”（由前额叶皮质操控的信息）可能存储在大脑的其他部位，很大程度上存储在顶叶、颞叶和枕叶中——而前额叶皮质就像一个乐高玩家一样，根据自己设计的心理蓝图，从各个部位挑选出“乐高颗粒”来用。
这个过程使我们能够从以前形成的旧的碎片中形成新的心理表征，并且这些新的心理表征不必与迄今为止（或将来）在现实生活中经历过的事物相对应。生成性，也就是将旧元素排列成新的形态的能力，对人类的许多活动和功能都很重要。如果有什么东西可以区分人类大脑和其他物种的大脑，那可能就是以前额叶皮质为依托的生成性。从某种意义上讲，这些新组装的心理表征是一种预测；它们是未来的样本——是我们的期望，或者是我们打算做的事情。这种诗意的表述是由华金·富斯特提出的。4
另一位杰出的神经科学家大卫·英瓦尔创造了一个夸张的短语——“未来的记忆”，用来指代这些对未来事物进行预测的神经模型。5人们说——无论正确还是错误——是前额叶皮质使我们成为人类，这个大脑结构负责用“过去的记忆”的碎片组装出“未来的记忆”。对于所有的人类例外论、人类中心主义，我都不是拥趸，我倾向于认为进化的特征发展是渐进的。因为我不是灵长类动物学家，所以我必须用我养的动物——狗——来进行我并不严谨的观察。我已故的獒犬布里特发展出了一种简单的未来模型，虽然仅延伸到未来几分钟。每次布里特看到我带着牵引绳准备带它散步的时候，它就会赶到公寓的角落，吞下它的食物，因为它知道要与食物分开了。但它只是到中年时才开始表现出这种行为：发展出这种基本的“未来的记忆”，它花了八九年时间。我写这篇文章时，我新养的11个月大的英国藏獒——布鲁图斯——仍然没有表现出这种预测性行为。似乎在犬类中，即使是简单的“未来的回忆”，其形成的速度也很慢，而且缺乏延伸到未来的能力。
语言生成性与额叶
我的渐进主义假设只在一个领域不好用，那就是语言。已经有许多人提出语言发展需要进化先决条件的理论，但是他们常常忘记了诺姆·乔姆斯基的告诫，即真正的语言与其他通信系统的区别在于它的生成性。6人类语言可以产生几乎无限多的语句，但它们不一定都反映经验现实，它们也可以表达那些不存在甚至不可能存在的事物——比如，“那些负年龄的紫色三头独角兽，正乘坐太阳能燃料驱动的魔毯从火星飞向土星，魔毯以毛毛虫的速度回到从前”（这是我刚刚编出来的）。这种生成能力是前额叶皮质的独特属性，它在进化后期出现，使发展出真正的语言——“终极乐高”——成为可能。人类语言也具有递归的能力，这使得生成一层套一层的语言结构成为可能，在这种语言结构中，完整的陈述被嵌入更大的陈述中，像俄罗斯套娃一样：“那些期待与正年龄的斑纹无头多角兽会面的负年龄的紫色三头独角兽，正乘坐太阳能燃料驱动的魔毯从火星飞向土星，这些由月球上的有翼乳齿象精心制作的魔毯以毛毛虫的速度回到从前。”构建一个递归，特别是多重递归（又是递归，我们摆脱不了它们！），本质上是一个分层的过程，而组装认知层次的任务也在前额叶皮质的控制之下。令人怀疑的是，没有强大的前额叶皮质的生物体是否能够产生递归语言结构。7乔姆斯基认为，递归——分层组织的能力——是所有语言的普遍特征。尽管这种假设的绝对形式一直受到挑战，但这些挑战本身也受到了挑战（另一种递归！），递归无疑是大多数语言的一种属性。8
用旧东西组装出新东西
将旧想法的元素组合成新结构的能力对于产生新想法和新概念是必不可少的，而这些新想法和新概念又是创造力的关键。人类想象中的美人鱼（童话和传奇故事中半人半鱼的角色）和独角兽的形象就是这样诞生的，许多重要的科学思想、技术发明和艺术创作也是这样诞生的。正如我们所知道的那样，新的想法、解决方案和艺术形式不是凭空产生的。在很大程度上，它们是以前形成的想法、解决方案和艺术形式的元素的重新配置。前额叶皮质是独特的装备，能以新颖的方式配置和组装以前获得的知识和想法。形象是以经验为基础的，所以人们不需要通过前额叶皮质来唤起关于人或鱼的心理形象。但人类想象力的基础不是经验，所以人们需要通过前额叶皮质来构建美人鱼或独角兽的心理图像。这听起来有些绕，但你可以将人类想象出的美人鱼和独角兽替换成科学观点和艺术概念。
尤瓦尔·赫拉利在他的著作《人类简史》中思考了大概在7万年前发生的认知革命的性质，这场革命像雪崩一样，带来了一连串的发明：船只，油灯，弓箭，针头——最终真正标志着“现代人”的出现。9这场革命的根源是什么？赫拉利和其他许多人认为，其根源是一种影响智人大脑的突变，它赋予智人这个物种统治地位（并非总是仁慈的统治），相对的是整个动物王国，甚至相对的是当时居住在欧亚大陆各地的所有原始人物种——尼安德特人、丹尼索瓦人、直立人等。假设的突变究竟是如何改变人脑的？我们并不确定，所有试图回答这个问题的猜测都只是猜测，但著名的狮头（大概是当时居住在欧洲的洞穴狮子）人身的“狮人”或“女狮人”象牙雕像为这个问题提供了一个合理答案，赫拉利的书里有提到（见图4.2）。
图4.2 洞穴狮人
作为史前表现艺术的最早例子之一，这个“狮人”是在德国的一个名为霍伦斯坦-施塔德尔（Hohlenstein-Stadel）的洞穴中被发现的，雕塑在3万~4万年前被完成。要创造这个“美人鱼”的远祖，正如乔姆斯基意义上的语言的发展那样，很可能需要一个相当发达的前额叶皮质，因为两者都需要类似乐高那样的生成性。正如我们已经说过的那样，人们不需要用这种能力来唤起人、鱼或狮子的形象，因为这些表征是根植于现实的，因此也是根植于人的实际经历的。但是，“美人鱼”的形象并非基于实际经验，“狮人”的形象也不是，因为它们在物理世界中并不存在。要创建这些形象，必须将旧元素组合成一种与以前遇到的任何东西都不相符的新东西。无论这种神秘的突变可能赋予了人类大脑什么样的属性，其对额叶的影响都必须成为故事的一部分——甚至可能是整个故事。一些古人类学家认为，尼安德特人无法适应变化的环境，因此他们的灭绝是注定的。千百年来，许多代尼安德特人都有相同的饮食习惯，并采用相同的狩猎方法。他们缺乏改变的能力，也就是由发达的额叶赋予的心理灵活性。10另一种古老的人类——直立人，即北京猿人，在东亚居住了近200万年，根据赫拉利的说法，他们也在这么长的时间内持续使用相同类型的工具，没有太多变化。
赫拉利提出，认知革命的深远影响是催生了智人创造虚构故事（“社会建构”或“想象的现实”）的能力，这种故事并不直接对应于任何物理的、直接经历的现实。在他们的最高表达中，“法律”、“国家”、“公司”和“宗教”等概念就是这种故事的例子。从感觉的角度来看，这些概念既复杂又无形，但它们都是从“狮人”或“美人鱼”开始的，人类的想象力只是从有形的物理世界向外迈出了一步。然后，个体之间与代际共享的这一过程在越来越抽象的水平上迭代，并与有形的物理现实渐行渐远。[1]
因此，如果是一种影响大脑的重要突变使古老的智人转变为现代智人，那么这种突变很可能涉及前额叶皮质。前额叶皮质使现代智人具有了像乐高大师一样的高超技艺，可以使他们按照自己的想法将心理表征的各个组成部分组合在一起，并逐渐摆脱物理现实的束缚。以不可思议的方式，这颠倒了因果关系的方向。如果更多有限的认知被限制在反映物理世界的心理表征上，那么在由前额叶皮质和相关的大脑组织支持的认知中，随意组合的心理表征或由“想象的现实”驱动的行为，最终将根据这些虚构的故事来改变物理现实。
无论是仅仅造成很小影响的个体的创新行为，还是“社会建构”的形成及其给社会造成的地震般的影响，都取决于将旧元素组合成新结构的能力，而这又需要高度发达的前额叶皮质。虽然其他哺乳类动物可能具有相对发达的前额叶皮质，但智人的前额叶皮质尤其发达，这使认知革命和现代语言的产生成为可能。
[1] 宗教信仰的文化演变可以说明这一点。最早的超自然概念是万物有灵论，它在事实上模仿了自然：每个物体都有一个单独的神（或者“灵”，或者别的名词）——一棵树，一条小溪，一块石头。在反复迭代之后，渐渐产生了离具体物理现实越来越远的抽象概念，最后演化成一神论之类的观念（但还是有着很多先知、圣人、使徒，以及背景中潜伏着的天使，他们是从前的概念的遗留）。迭代的、有层级的“社会建构”的进化，与语言的生成性本质非常相似（虽然这两种过程是在非常不同的时间跨度中发生的），而高度发达的前额叶皮质对二者都是必要的。
宏观视角：隐喻背后的运行机制
当然，把额叶比作乐高大师，把创造性过程的生成性比作重新组装乐高颗粒的过程，这仅仅是一个隐喻。它向我们表明了新解决方案是从旧经验中来的这一一般观念，但没有表明这个过程实际上是如何在大脑中发生的。我们准备好超越这个隐喻，一窥创新的神经机制了吗？我们要试一下。现在我们对这种机制有全面的了解吗？不，至少现在还没有，但我们开始提出探索性问题了。这些问题可以在不同层面被提出，在整个大脑结构及其相互作用的宏观层面，以及在复杂神经回路的微观层面。
“规范”网络
在完成复杂的认知任务时，前额叶皮质与其他大脑结构如何相互作用？就其性质而言，这种相互作用不能通过观察单独的大脑结构来理解，我们需要观察网络。从研究单独的大脑区域的功能转变为研究一系列交互式大脑结构（即网络）的功能已经成为过去几十年来认知神经科学的主要发展之一。今天，大脑研究常聚焦于三个网络：中央执行网络（CEN）、默认模式网络（DMN）和突显网络（SN）。这些网络如图4.3所示。
图4.3 主要的大规模网络
（a）中央执行网络，包括背外侧前额叶皮质和腹外侧前额叶皮质，以及后顶叶皮质；（b）默认模式网络，涉及腹内侧/眶额皮质、后顶叶皮质、楔前叶，以及后扣带回皮质；（c）突显网络，涉及前脑岛和前扣带回皮质。
中央执行网络和默认模式网络已经得到了广泛的研究，并且研究者通常假设它们之间有明显的非连续性。它们是“反相关”的——当一个活跃时，另一个就不活跃。每个网络由数量相对较少的宏观“枢纽”（即已知与大量大脑结构和区域有着双边联系的大脑区域）组成。11
一个聪明的、对神经生物学一无所知的人，比如一位工程师或者数学家，可能会被当今认知神经科学中经常出现的以下倾向所困扰：用两个网络（中央执行网络和默认模式网络）来解释过于广泛的认知过程。他还可能会质疑以下两点。第一，大脑中有丰富的髓鞘化神经通路，它们形成复杂的矩阵，能够产生大量的相互作用，那么将这么多可能性简化为几个网络之间的相互作用是否现实？第二，假设所有网络中两个最主要的网络不能并行运作，这又是否现实？事实上，有些研究已经引入了一些额外的、经常重叠的网络，包括注意力网络、语言网络和额顶网络（FPN）。后两者被认为是人类特有的，尤其是额顶网络，它反映了皮质的进化扩张模式，在额叶区域和顶叶区域表现得尤为突出。12
在我们意识到这一点之前，旧的诱惑又在新的幌子下重新出现：渴望一个有限的（并且最好不是太长的）被清晰定义的模块清单。20世纪70年代和80年代，神经心理学家痴迷于“皮质是模块的集合”这一观点，这些模块是具有清晰边界和固定功能的互相分离的实体。这是认知科学与神经科学在基本没关系的特殊状态下的最后一次“欢呼”。20世纪末，两个学科发生了融合（在很大程度上是由于功能性神经影像学的出现），“皮质模块”的概念随之被抛弃，人们对皮质组织有了更灵活的理解。今天，虽然新的模块被定义为“网络”而不再是大脑区域，但这种理论的扩散与几十年前老派的模块理论的鼎盛时期有着惊人的相似，代表了同样的认识论美学（这种美学从未吸引过我）。随着研究者提出的网络数量的增加，它们开始越来越像经典的功能系统，为了满足新的认知需求而临时被组装起来，被功能性神经影像学工具“重新发现”。13而且，在不同的研究中，每一个网络的神经解剖学特征常常略有不同，这表明，试图将所有观察结果纳入少数“规范”网络中这一尝试是有问题的，其结果不能从字面上理解。与独特的“规范”网络不同，从“网络范畴”的角度来思考可能更具启发性，同时我们应该意识到，网络的数量可能与大脑中可容纳的长通路拓扑结构的数量一样多。不会让人特别惊讶的是，这个新版的模块理论和旧版的模块理论的发展轨迹非常相似，并且像大脑区域的模块化一样，大脑网络的模块化将在适当的时候被抛弃，被更细致的解释所取代。14
对神经科学当前状态的许多方面来说，宏观网络的分类标准虽然可能过于粗糙，但又是“真实的”，并且具有一定的解释力。将这些网络视为可适应各种“交通”模式和特定子系统的主要“公路”系统是有益的。本书接下来将详细讨论这三个通常被援引的网络。
中央执行网络
中央执行网络也被称为认知控制网络（CCN），它是一个复杂的大脑区域集合，当我们有意识地、持续地努力完成一个具有挑战性的认知任务时，它们就一起工作。这就是这个网络通常被称为“任务正激活”网络的原因。不同的研究对中央执行网络的组成部分的确切描述有所不同，这可能反映了相关的特定认知任务的差异，而外侧前额叶皮质（我们通常将其背侧和腹侧亚区合在一起，统称为“背外侧前额叶皮质”）和后顶叶皮质始终是其主要成分。14
中央执行网络内的时序动态揭示了前额叶皮质和后联合皮质的关系，复杂的知识在具有认知挑战性的任务中被表征。当科学家研究网络中不同组成部分的激活顺序时，很明显网络内的激活是由前额叶皮质驱动的。15前额叶皮质首先被激活，然后其他组成部分被激活，包括顶叶区域，有时也包括颞叶的部分区域。
中央执行网络可能并非人类所独有。华金·富斯特和他的同事使用近红外光谱（NIRS）和表面场电位（SFP）技术，描绘了一种与中央执行网络非常相似的网络，它在解剖学上非常类似于恒河猴在执行工作记忆任务时的大脑网络。这个网络涉及外侧前额叶和后顶叶区域，其特点是在时间、频率和大脑空间方面具有复杂的同步化和去同步化特征。这突出表明了，识别“公路”只是理解神经“交通”模式的第一步，下文将对这些模式进行更详细的分析。16
默认模式网络
默认模式网络是一个这样的网络，当没有外部强加的任务驱动人的认知过程时，它就会被激活，大脑可以自行决定做什么工作。它有时被称为“任务负激活”网络，但这个词语实际上并不恰当，因为大脑并不是闲置了。相反，它不是被外部强加的任务驱动，而是从事内部选择和由内部指导的工作。17
第5章将会介绍更多有关默认模式网络的内容，在这里我们只是比较两个网络——中央执行网络和默认模式网络——的神经解剖学方面。两个网络都围绕着两个宏观枢纽：前额叶皮质和后顶叶皮质。这两个区域是所谓的多模态联合皮质（heteromodal association cortices），很久以前，人们就认识到它们在最复杂的认知中的独特作用、广泛的连通性以及协同工作的倾向。18从这个角度看，所谓发现了这两个大型网络，其实只是用功能性神经影像技术对功能性皮质组织的一种广为人知的基本特性进行的再确认和详细阐述而已。
不过，尽管中央执行网络和默认模式网络都包含前额叶皮质和后多模态联合皮质，但是它们涉及的是不同的部分；这正是让它们的被发现特别有趣的原因。在前额叶皮质中，中央执行网络和默认模式网络之间的差异最明显。在中央执行网络中，额叶的背侧和腹侧部分是活跃的，而在默认模式网络中，眶侧和腹内侧部分是活跃的。
中央执行网络和默认模式网络的后部似乎重叠，但又有些不同。两者都涉及后外侧顶叶的多模态联合皮质，但这种皮质在中央执行网络中比在默认模式网络中更广泛。相反，默认模式网络包含后扣带回皮质和楔前叶（后顶叶中部的一个区域），而中央执行网络则与这些区域没有关系。
根据我们对这些大脑结构的了解，中央执行网络似乎倾向于处理外部世界的信息，而默认模式网络则转向了内部生成的信息。请注意，在中央执行网络中，右半脑的外侧前额叶皮质比左半脑的稍大；相反，在默认模式网络中，左半脑的眶额皮质和扣带回皮质比右半脑的稍大。19因为“越大越好”（在研究大脑结构和功能之间的关系时，这是一句粗糙但惊人有效的箴言），这种不对称可能暗示了两个半脑在中央执行网络和默认模式网络中的相对作用。
突显网络
突显网络为中央执行网络与默认模式网络提供了一个接口。近些年，有研究者描述过它，但还没有进行过太多研究。突显网络由前脑岛和前扣带回皮质组成，当在默认模式网络和中央执行网络之间切换时，它似乎就被激活了，尤其是右脑岛部分。在研究者发现这一网络的那些实验中，他们设置的是单向切换，由默认模式网络切换到中央执行网络而不是相反，而且切换的触发因素是突然改变的感觉输入——包括音乐乐章（主题）的转换，或突然出现的（“古怪的”）刺激。由于切换是单向的，所以可以认为切换是由真正意义上的新奇性而不是“突显性”引发的（在第5章，我将详细讨论“突显性”这个术语的多种用途，以及可能由此带来的混淆）。正如我们将在第6章中看到的那样，右半脑对处理新奇事情至关重要，这有助于理解在切换过程中不对称的脑岛参与程度（右脑岛的参与程度高于左脑岛）。20
切换过程的另一个值得注意的特点是，它不仅需要激活中央执行网络，而且需要同时抑制默认模式网络（请记住，两个网络是“反相关”的——当一个网络处于激活状态时，另一个网络处于非激活状态）。这意味着两个网络之间存在抑制关系。这是如何发生的？有趣的是，在不同的环境中，驱动两个网络的两个前额叶区域表现出相反的功能特性。背外侧损伤会导致与抑郁症相似的症状——正是由于这一点，背外侧前额叶综合征在旧的神经学文献中被称为“假性抑郁症”。相比之下，眶额皮质损伤带来的一种轻微欣快感和诙谐感被称为“自娱式玩笑癖”（Witzelsucht）。同样，在抑郁症患者身上，大脑背外侧皮质的活跃度往往极低，而眶额皮质则过度活跃。21总之，这些数据表明，这两个前额叶区域之间存在相互抑制关系。
在相互抑制机制下运行的中枢神经系统蓬勃发展。那么有没有这种可能：中央执行网络和默认模式网络之间的反相关关系正是由驱动它们的两个前额叶区域之间的相互抑制关系造成的？事实上，外侧（腹侧和背侧）前额叶皮质和内侧前额叶皮质也以相反的方式工作：当一个处于激活状态时，另一个处于非激活状态。另外，有人认为，这两个大型网络之间有效的相互抑制、反相关关系并不需要存在明显的抑制性长神经通路，而可能是全局网络动态的结果。22这样一来，问题仍然没有被解决。
无论哪种观点是对的，突显网络都可能是有效的相互抑制的中转站。事实上，前脑岛与巨大的皮质区域相连，特别是与前额叶皮质的多个区域相连，包括眶额和腹外侧区域。这使它成为中央执行网络和默认模式网络的驱动器——分别是外侧前额叶和眶额区域——之间相互抑制关系的可能中转站。在这种情况下，突显网络更像是一个“开关”而不是“打开开关的手”：一旦右半脑发现了新奇事物，外向的外侧前额叶皮质就抑制了内向的腹内侧/眶额皮质。结果，中央执行网络被激活，默认模式网络被抑制。
假设外侧前额叶和内侧/眶额皮质之间存在反相关的相互抑制关系，我们就会得出另一个有趣的结论：这两个前额叶区域都倾向于相对极端的，而且是相反的激活状态，而少有中间状态：在任何时间点，其中一个总处于高激活状态，而另一个处于低激活状态。没有中等激活状态，只有相对极端的激活状态，这种倾向使“双稳态”这一概念成为外侧前额叶皮质和内侧前额叶皮质运行的主要特征。关于这一点，更多的论述在第7章。
工作记忆的难题
一切的开端
这些大型网络提供了一份鸟瞰图，让我们可以研究前额叶皮质与大脑其他部位的相互作用。但我们仍然处于隐喻的领域，关键问题仍未得到解答。前额叶皮质与后顶叶皮质和其他表征知识的皮质结构建立了密切联系，这意味着什么？它是否伸出了一只中性的“神经手”，移动了神经回路？可能没有。那么到底发生了什么？我们仍然没有这些问题的答案，不过已经取得了重大进展——在很大程度上是由于四位杰出的神经科学家的工作：C.F.雅各布森、华金·富斯特、帕特里夏·戈德曼-拉基奇和埃米·昂斯顿。
20世纪30年代，C.F.雅各布森在耶鲁大学工作，他首先证明了，实验性的额叶双侧损伤导致猴子在测验延迟反应和延迟交替反应的任务中表现失常。有两个放食物的位置，猴子必须“记住”之前食物放在哪一个位置了，然后去相同或相反的位置。雅各布森将这个实验中猴子大脑受损后的失常表现描述为“眼不见，心不想”。他是第一个将额叶与某种记忆联系起来的人。23华金·富斯特的工作证实并进一步阐明了额叶在延迟反应中的作用。他证明，用低温抑制额叶（也就是冷冻它）会干扰延迟反应，他还找出了猕猴额叶中的一些神经元，这些神经元在提示演示和应答之间的延迟期内放电增强。24这项工作发现了一种特殊的记忆形式，它与额叶相关联。在当代文献中，这种记忆形式被称为“工作记忆”。25许多年后，工作记忆研究的先驱之一帕特里夏·戈德曼-拉基奇还是非常喜欢“眼不见，心不想”这个短语，它既能表明额叶损伤效应的本质，还是一种在社交场合中跟熟人打趣的方式。
额叶受损的猴子真的丧失记忆了吗？还是失去了将记忆视为重要或相关东西的能力？换句话说，猴子是否不再认为记忆是“突显”的？这个问题没有答案，至少我不清楚。毕竟，猴子不关心科学家的研究，它只关心食物。虽然“眼不见，心不想”的行为通常被解释为遗忘的一种形式，但是我们也可以选择“失去突显性”这一解释，这种解释值得进一步被研究。这两种可能性之间的差异远不止是语义上的；将突显性带入叙述中可能会使我们对工作记忆的理解有所改变。神经递质多巴胺，在支持额叶功能和将信息标记为突显方面都起着关键作用（在雅各布森的时代，人们还不知道这些），这一事实支持了后一种可能性（在第5章，我将详细讲解这部分内容）。
工作记忆和长期记忆
帕特里夏·戈德曼-拉基奇在雅各布森的工作基础上更进一步，最早提出前额叶皮质的独特属性是它能够“用心理表征事物”，即使这些东西不再存在于该动物所处的物理环境中。他也最早提出，背外侧前额叶皮质第三层（构成人类大脑皮质的六个神经元层之一）的锥体细胞（也就是神经元）是这些过程的中心。
戈德曼-拉基奇证明，在猴子的大脑中，颞叶区域负责加工物体的本体信息（表征“什么”的神经通路的一部分），而顶叶区域负责加工物体的位置信息（表征“哪里”的神经通路的一部分），这两个区域向背外侧前额叶皮质的不同区域发出单独的信号，因此它们在背外侧前额叶皮质中被表征；她还证明，额叶中还存在对听觉信息及其位置的类似表征。通过这些发现，她为我们理解大脑的运作机制打下了基础。此外，她还证明，额叶区域与顶叶和颞叶区域之间的投射是双向的，这使额叶和后皮质之间可以来回通信，而且这是一种遗传的、先天性的功能。26戈德曼-拉基奇对大脑神经通路的描述既清晰又有很高的精度，为关于工作记忆的经典动物模型的建立做出了很大的贡献。更广泛地说，根据手头任务的具体特征，各种后皮质和皮质下区域都可能参与这种与前额叶皮质的通信。27
但许多问题仍未得到解答。如果我们像今天大多数神经科学家所做的那样，假设戈德曼-拉基奇在猴子额叶中发现的对“什么”和“哪里”的表征是额叶与顶叶、颞叶之间的联合皮质的一般关系的一个特例，并且人脑中也存在类似的关系，这些问题就非常有趣了。
其中一些问题必须要解释说明一个重要的差别：在对动物工作记忆的研究中常用的范式，以及人类和其他先进物种在现实生活中使用工作记忆的方式。在一项典型的实验中，猴子要保持最近被表征过的感觉信息（也就是食物的位置信息）“在线”；这个任务不需要访问长期记忆内容。相比之下，人类在实际使用工作记忆时，常常需要访问长期记忆内容。比如此刻我正在写这一章，我在同时考虑几个主题，并决定如何组织它们：乐高和美人鱼的隐喻，发现工作记忆的历史，第三层锥体神经元的性质，回想一下前几章的内容以免重复，计划一下后续章节以免事先说完，古人类学，等等。我正在紧张地以一致和有逻辑的方式组织这些主题（你是我成功或失败的判断者），并且一直要想着这些事情。这个过程严重影响我的工作记忆；当我在电脑上敲出这些单词时，我几乎可以本能地感觉到它们。但是与雅各布森的猴子实验不同，我工作用的所有信息都不是来自最近的感觉输入。它们来自我的长期记忆库，包含了我很久以前获得的知识，在我正在老去的大脑的不同皮质区域被表征着，其中大部分可能在我的前额叶皮质中。
不仅在现实生活中使用工作记忆时要用到长期记忆，在用于研究人类工作记忆的实验中也要用到它。以N-back任务为例。这种练习是韦恩·基什内尔在半个多世纪前首次提出的，最近又成了研究工作记忆的重要工具（见图4.4）。28
图4.4 N-back任务
面前窗口中的图像与n次以前出现的图像一样吗？
N-back任务背后的想法既简单又优雅。想象一下，观察者面前有一面墙，墙后有一个传送带，上面有各种物品。这面墙上有一个洞，透过这个洞，在任何给定时间，观察者只能看到一个物品。现在要求观察者说出窗口中的物品是否与前一步（N=1）、前两步（N=2）、前三步（N=3）等出现的物品一样。这个任务要求观察者不断试着将两个物品进行比较，而不只是被动地将某些信息保存在记忆中。如果这些物品是观察者从未见过的毫无意义的曲线，那么这个实验就有点类似于研究动物工作记忆的实验，因为它是由最新的感觉输入驱动的。但是，如果这些物品是字母、文字或普通物品的图片，那么相应主题的长期记忆的内容将被带入该过程。
以长期记忆而不是最近的短期感觉输入来指导自己的行为，这并非只有人类才能做到。虽然我的狗充其量也只有有限的形成“未来的记忆”的能力，但它们使用长期记忆的能力却更加可观——这个有趣的区别很可能与这个过程中额叶的参与程度有关。我已故的獒犬布里特挑食，当我把食物放在家里“它的”角落之后，它几个小时都不会吃——直到它看到我伸手拿牵引绳，因为那意味着我们即将出去，它即将离开它的财产，那一刻，它才会跑到“它的”角落，吞下它的食物，喝下它的水，然后走向我，让我给它系上牵引绳。正如我前文提到的那样，表现出这种预测性行为需要数年的时间，布里特快到生命尽头时才表现出这种行为（它活了12岁，我仍然想念它），但这个行为还有另一个组成部分——长期记忆。最有可能的是，布里特的行为是以它的食物和水碗的位置这一知识为指导的，这些地方多年来一直保持不变，储存在它的长期记忆中，指导它的不是我在那里放置了食物的近期记忆，它通常甚至没有看到我放食物（当然，因为它是一只狗，它的行为是由嗅觉引导的，也可能它是通过鼻子嗅到了食物的位置）。我的新英国藏獒布鲁图斯则表现出更明确的行为。当我外出两周回来，把它从寄养的宠物店带回家时，它会立即跑到通常放食物和水的角落去，尽管那里什么也没有——我离开家之前，那里已经被清空，被彻底清洁和除臭。它表现出良好的工作记忆，但这个工作记忆受长期记忆的指导，而不是最近或当前的感觉输入。11个月大的时候，布鲁图斯的行为揭示了一个相当戏剧性的矛盾：一方面，它几乎完全没有预测性的、面向未来的行为；另一方面，它又具有相当成熟的能力，能够利用表征过去的长期记忆。这可能是狗的额叶发育的一个反映——有限但不可忽略，就其占全部皮质的比例而言，几乎可与恒河猴相媲美。29
长期知识和额叶
因此，理解前额叶皮质与长期知识库（我们推测后者分布在整个新皮质上）之间相互作用的本质非常重要。如果不理解这一点，“使信息在线”和“心理缓存”这样的常用表达方式就只能是启发式的隐喻——有用、令人回味，但缺乏精确的意义或清晰性。
布里特和布鲁图斯的脑袋只关心食盆这种简单的物体及其空间位置。显然，相比之下，一个普通人的大脑考虑的问题比这复杂得多，更不用说一个雄心勃勃的知识分子的大脑了。假设一个当代思想家正“站在巨人的肩膀上”，深思某种新想法；如果其心理机制取决于两个高度进化的皮质区域，即前额叶皮质和后多模态联合皮质（据推测，我们大部分的一般知识都存储在这两个区域，并且它们是“任务正激活”网络中央执行网络和“任务负激活”网络默认模式网络的主要组成部分）之间的相互作用，那么这两个区域之间在交换什么样的信息？如何交换？如果发生了某种程度的信息压缩，那么它的本质是什么？信息是如何被传送的？如果所有信息一直被从初始存储区域——后皮质无压缩地复制到前额叶皮质中，就可能会造成进化上的浪费，这是一种耗费资源的冗余，最后会导致适应不良。此外，这可能是一种计算上的矛盾，因为一个永久的精确副本可能需要源头（后皮质的广大区域）的信息容量超过接受者（外侧前额叶皮质）的信息容量。这将违背哥德尔的不完备定理和塔斯基的不可定义定理，这两个20世纪最重要的数学定理都规定一个系统不能完全代表它自己，或另一个同样或更复杂的系统。30
长期记忆存储在大脑各处，并且在很大程度上涉及新的后皮质。要澄清前额叶皮质和长期记忆存储之间的关系，以下问题必须被解决。
• 在完成一项关于工作记忆任务的过程中，前额叶皮质和后皮质之间存在可重入的双向信息交流，31但是它们究竟在交换什么信息？
• 在完成一项认知任务的过程中，前额叶皮质能使长期记忆保持“在线”，这部分信息的状态如何？它们是完全留在后皮质中此前被存储的位置，但处于激活状态，还是以某种方式暂时被复制到了前额叶皮质中？
• 如果是后者，那么后皮质中包含的所有与任务有关的信息是被完全复制到了额叶中，还是存在一定程度的数据压缩？
• 如果存在压缩，那么这种压缩的本质是什么？如果使用数据压缩技术的术语来表达，那么它是无损的（没有显著的信息丢失），还是有损的（存在某种程度的信息丢失）？
• 如果是有损的，那么丢失的是什么信息，保留下来的又是什么信息？
• 无论从后联合皮质传递到前额叶皮质的信息是什么，协调该过程的神经机制是什么？
微观视角：大脑中的“幽灵”
动态网络连接
所有这些问题的答案仍然神秘莫测，至少现在是这样，但一些较新的发现可能提供了重要的线索。耶鲁大学的埃米·昂斯顿和她的同事在神经网络中发现了一种未知的相互作用类型，这种相互作用是前额叶皮质和动态网络连接之间所独有的。动态网络连接会改变神经回路内的连通性，但不改变网络的结构体系。这种变化是快速的、短暂的和可逆的，它们发生在分子水平而不是突触水平（这就是网络的结构没有改变的原因）。这种变化使动态网络连接与更广泛地被研究的长期信息存储有很大的不同，后者要慢几个数量级，并且涉及新突触的产生，这些突触以一种稳定的、在结构上很坚固的方式改变网络内的连接。32
据埃米·昂斯顿及其同事介绍，动态网络连接主要涉及背外侧前额叶皮质中第三层锥体细胞。这些锥体细胞的名字源于其形状是三角形的。一个多世纪以前，伟大的西班牙神经解剖学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔发现了它们，并把它们与复杂的认知联系在一起。锥体细胞有非常长的轴突和尖端树突，还有很多个基底树突，特别适合用于整合来自多个源头的信息并形成复杂的网络。锥体细胞存在于大脑的许多部位，但它们在前额叶皮质中尤其突出，在那里，它们的连通性非常好。前额叶锥体神经元整合各种复杂信息的能力非常强，这反映在其分支的复杂性和密度上。对第三层锥体细胞来说尤其如此，它是负责将前额叶皮质与大脑其余部位连接在一起的“外部”层。在人类大脑中，前额叶皮质第三层锥体细胞的树突棘（与其他神经元接触的微小突起）是视觉皮质锥体细胞的树突棘的23倍。前额叶皮质锥体细胞连接的密度和丰富程度在整个灵长类动物进化过程中稳步增加，在人脑中达到峰值。人类前额叶皮质锥体细胞中树突棘的数量几乎是猕猴的两倍，是狨猴的四倍。33
这些结构特征已经发育成熟了，它们的功能性结果使我们能够以许多新的、有趣的方式将神经网络与复杂的认知联系起来。下面我会讨论其中一部分。正因如此，我相信埃米·昂斯顿和她的耶鲁大学神经科学家团队对动态网络连接的发现是神经科学领域最重要的新进展之一，它可能是破解这个领域的一些难以解决的核心难题的关键。接下来是一组相互关联的假设，也是一段猜测性的叙述，你应该把它视为猜测，同时请记住，一个假设在被事实证实或证伪之前，只能是假设；不过，大多数最重要的突破也都始于假设和猜测。
介绍“额叶幽灵”
我们至少可以假想这样一种机制：当一个稳定的、表征长期记忆中某些知识的突触介导网络在后联合皮质中被激活时，通过我们还没搞懂的某种机制，该特定网络（或多个网络）的临时“副本”以动态网络连接的形式在额叶中被复制出来。我们将这个过程称为“额叶共振”，并将假想的临时“副本”称为“额叶幽灵”。因为在任何给定的时间内，只有一小部分存在于后皮质的神经网络以“额叶幽灵”的形式被存储到额叶，前文提及的信息容量的难题才能迎刃而解。我们再假设，为了产生额叶共振，前额叶皮质（特别是背外侧前额叶皮质）必须处于“任务正激活”的激活状态。额叶被激活的这种状态有时被称为“额叶超活化”，第7章将对此进行更详细的讨论。
我们的假设没有具体说明各种“额叶幽灵”的详细程度，它们捕获的是后皮质网络中被复制内容的全部还是部分信息，是精确的副本还是“精简版”。如果是“精简版”，那么严格来说，前额叶皮质中的表征就并非广阔的后皮质网络中的信息的副本；但只要前额叶皮质中的“精简版”表征以动态网络连接介导的形式存在，它就可能有助于保持原始的后皮质神经网络的活跃。
对一个严谨、保守的神经科学家来说，额叶共振的“幽灵化”可能是一种牵强附会的假想，不过我们应该认识到，这种假想其实与被广泛接受的一种假想类似，也就是研究人员在动物实验中对保持工作记忆“在线”的机制的描述。二者的不同之处在于，前者的规模比后者大许多个数量级。“额叶幽灵”不是关于有限内容的简单感觉信息，而是更复杂、更多样化的信息，这些信息被包含在长期记忆库中，经过了数年甚至数十年的积累。但是这种经过修改的假想需要一种机制来表征前额叶皮质中的这种更复杂、更多样化和不断变化的信息，虽然只是暂时的。动态网络连接介导这种表征的能力是好的组合特性造成的，而这又是锥体神经元的极好的连通性造成的。动态网络连接在进化过程中的出现赋予了工作记忆一种特殊能力，可以使其操纵长期记忆的复杂内容，而不仅仅是相对简单的感觉信息。
埃米·昂斯顿是帕特里夏·戈德曼-拉里奇的学生和亲密的助理，他们的工作有很强的连续性。（我自己是伟大的科学家——亚历山大·卢里亚的学生和亲密伙伴，因此我知道出身学术名门既是一种荣誉，也是一种负担。）动态网络连接的被发现提供了一种向工作记忆注入机械论内容的方法，富斯特和戈德曼-拉里奇对如何理解工作记忆贡献很大，尽管如此，工作记忆对我们来说仍然令人沮丧地难以捉摸。如前所述，“心理缓存”和“使信息在线”的隐喻经常被引用来强调工作记忆的本质，因而造成了我们理解上的一种错觉。这些隐喻虽然有启发性，但并没有提供对人类工作记忆涉及的实际大脑过程的机械论理解。埃米·昂斯顿及其同事发现了动态网络连接，这可能是朝这一理解迈出的重要一步。
再次打开意识的潘多拉魔盒
假设基于动态网络连接的“额叶共振”和“额叶幽灵”是真实的神经现象，而不是我瞎想出来的，那么它们与意识体验这一现象的关系是怎样的呢？
我通常会试图避开意识这一潘多拉魔盒，所以现在我几乎背叛了自己的判断，被诱惑了。首先，我一直认为意识的重要性被高估了，因为我们绝大多数的认知过程都是自动的，而不是有意识的，由“心理自动导航仪”引导。此外，我认为神经科学家和公众对意识问题的迷恋是一种认识论上的逃避，是不愿放弃笛卡儿式二元论的结果。意识是由灵魂伪装的，而且“就像许多最近的皈依者一样，我们继续秘密地尊敬旧的神灵——以意识为伪装的灵魂之神”。34关于意识体验本身，我的立场一直比较简单：它不过是一个足够大的新皮质网络，被以足够的强度激活了足够长的时间。以这种方式理解意识后，意识研究的真正职责就应该是描述三个关键参数：网络的大小、激活持续的时间长短以及使神经事件扩大为有意识的体验所必需的激活强度。一个相关的现象，即模糊的、不清晰的短暂想法，我们有时称之为直觉，也可以以参数的方式进行研究，因为在这个框架中，它可以被理解为一个更小的，或者在短时间内或在较低强度下被激活的网络。
但是我也知道，许多人认为这种对意识的最低限度的理解是不够的，甚至可能对这个问题感兴趣的大多数人都这样认为。直觉上，意识意味着有机体的自我指涉能力：能够形成对自己的表征，也就是对自身的内部状态的表征。自我表征能力一直被心灵哲学家视为发达神经系统的基本属性，35但对这种情况是如何实际发生的，他们却缺少机械论的理解。我先不情愿地承认，刚才描述的那种对意识概念的简单理解也不能解释意识是如何产生的。
“额叶幽灵”——假设它们实际存在的话——填补了这种概念上的空白，因为“额叶幽灵”基本上是自我表征的，并且正因如此，它们可以被视为意识体验的机械论基础。根据我们的假想，自我表征的“额叶幽灵”过程发生在前额叶皮质中，这样前额叶皮质就被置于关于意识的理论的核心，回应了之前关于前额叶皮质在意识中的作用的一些判断，以及关于进化过程中额叶发育与意识之间的关系的一些判断。36在任何给定的时间内，被复制到前额叶皮质中的“幽灵网络”的范围是有限的，并且它们可能迅速被其他范围同样有限的“幽灵网络”所取代，这与人们的主观经验相吻合：在任何给定的时间内，个体意识的关注点都是有限的。相反，可复制到前额叶皮质中的神经表征的范围非常广泛，这也与人的主观经验相吻合：个体在任何给定时间内，意识到和可能意识到的东西之间差别很大——前者非常狭窄，后者非常广泛。近年来，“全局工作空间”（global workplace）这一概念得以确立，它是瞬息万变的意识关注点的一个隐喻。37这个隐喻具有实用性，具有快速的、万花筒般流动的“额叶幽灵”的外侧前额叶皮质就是“全局工作空间”。
美人鱼的产生
动态网络连接的被发现也有益于阐明本书的核心主题：如何创造美人鱼、洞穴“狮人”、乔姆斯基式的不可能陈述且非常伟大的科学想法。要创造这些，就必须将几个神经网络（每个神经网络表征某些旧信息、图像或概念）的元素组合成一个新元素。在大多数情况下，这些不同的表征可能没有共同之处，表征它们的神经网络可能很少或没有重叠。这是一个难题。如果没有精灵的魔力之手，怎么让这些不重叠的神经网络聚到一起呢？据推测，这种能力是前叶额皮质的独特功能。为了说明这一点，让我们考虑一个常用的神经心理学测验：词语流畅性测验。在词语流畅性测验中，受试者被要求在预先规定的时间内（通常为几分钟）尽可能多地生成特定种类的单词。这项任务可能有两种截然不同的形式，用于探测皮质不同部位的功能完整性。在一种形式中，受试者要尽可能多地生成特定类别的单词——例如服装或动物的名称；在另一种形式中，受试者被要求尽可能多地生成以某个字母开头的单词。表面上看，这两项任务很相似：都需要访问大脑中的词汇表并从中提取某些项目。然而，许多神经心理学家认为，尽管有明显的相似性，但这两项任务对神经的要求是不同的：后者需要额叶的参与，而前者不需要。为什么会这样？因为词汇是基于语义层次被组织在大脑中的，而不是基于语音或词形。这意味着在第一种测验中，受试者的任务是生成属于同一范畴的项目的名称，受试者访问的是被存储在彼此靠近的皮质中的神经表征，并且这些表征的底层神经网络有非常多的重叠。但在第二种测验中，受试者要生成以特定字母开头的单词，则大脑必须对语言的皮质表征的自然度量“实施暴力”，访问彼此相距很远、重叠程度非常有限的不同网络。将相去甚远的想法、概念或事实以不同寻常、意想不到的方式并置在一起，也是创新和创造力的核心，它们背后的神经机制可能与这里描述的简单的神经心理学测验的驱动力基本相似。
这在大脑中是如何发生的？如何将神经解剖学上完全不同的神经网络的元素整合到新网络中？接下来的内容甚至可能不符合科学假设。我把它称为“科学幻想”，放纵自己在这里冒一下险。也许我的学者同行会嘲笑它是陈词滥调或疯狂的说法，但我只为使它有可能变成预言。最起码，它适用于有趣的计算神经网络模型，这也是确认或反驳该想法的可行性的一种方式。
让我们考虑两个互不排斥的假想以解释这个过程。其中一种情况涉及“额叶幽灵”共振，另一种情况不涉及；但二者都基于动态网络连接涉及的第三层锥体细胞所固有的、极好的连通性。
假想1——“额叶幽灵”和“双重共振”。假设几个强壮的、突触编码的神经网络，它们在彼此远离、互不重叠的后联合皮质区域（顶叶、颞叶或枕叶皮质），并且通过动态网络连接介导的前额叶共振机制被同时或几乎同时复制到前额叶皮质。这些“神经副本”现在发现自己处于一个更有限的皮质区域，这是一个有限的工作空间，尽管时间短暂，但它们真实地重叠在一起。这对我们在这里形成新的想法至关重要。在后皮质空间中相距甚远的神经回路的“幽灵副本”，现在在前额皮质中重叠了。这有助于在各组成部分之间形成连接，在以前这是不可能的，或者至少是不太可能的。在某种程度上，这就像是混合不同的音轨，从而得到新的曲调（见图4.5）。
图4.5 重叠的“额叶幽灵”
注：在后皮质中彼此远离、互不重叠的网络，现在被复制到前额叶皮质中，并且重叠了。
神经网络“居住”在不同的皮质区域，并且互不重叠，它们一起暂时被复制到有限的皮质空间（额叶）中，只要它们被激活的时间接近即可。组合起来的临时神经网络可能会产生全新的激活模式，连接以前从未组合过的元素。尽管这些激活模式中的大多数并不能为主人面临的问题提出任何有价值的新解决方案，但一小部分可以。正如两次获得诺贝尔奖的莱纳斯·鲍林所说：“想出一个好主意的最好方法是想出很多主意。”
这些网络中以前不相关的部分，现在有了各种组合的可能。现在，假设这种重叠的一些新产物被大脑判断为可以完成手头的认知任务。我们尚未发现这种判断过程是如何发生的，但几乎可以肯定，前额叶皮质参与了这一过程，并且新网络在前额叶皮质中形成的事实将促进该过程。如此选择出的神经网络被复制回后皮质，在那里它们将被加工，加工的方式类似于来自外部世界的印象被加工的方式。在适当的时候，它们可能会获得一种强大的、结构性的、突触介导的形式，并成为长期记忆的一部分，也可能会被遗忘。我们把这种在前额叶区域和新皮质其余部分之间来回复制的过程称为“双重共振”。介导这种共振可能是中央执行网络（任务正激活网络）的主要职能之一。
在什么样的情况下，神经网络在前额叶区域和新皮质其余部分之间被来回复制？每时每刻，在我们的大脑中都有强大的、结构性地进行表征的神经网络被激活。当我在街上遇到一位朋友并说出“你好，鲍勃”时，就激活了一个网络，这个网络包含相关知识，即这个人叫鲍勃，还将这个名字与他的形象联系了起来。根据我们前面提出的假想，这个网络是否会被自动复制到前额叶皮质？几乎不会，因为这样随意复制缺乏选择性，会使前额叶皮质充满神经“噪声”，让它变成真正的信息垃圾桶，并且会破坏有用的决策过程，而不是促进它们。但是我们已经限制了假想（它太简略，所以还不能被称为“模型”），假设为了将结构性网络通过动态网络连接机制复制到前额叶皮质中来，大脑必须处于“任务正激活”的额叶超活化状态。类似的控制机制可能控制了这种双重共振：为了这种情况的发生，前额叶皮质和后联合皮质必须处于“任务正激活”的最佳唤醒状态。
显然，这是一个非常简略的假想，说明了从旧知识元素中是如何产生新思想的，这仅仅是第一次绘制出的蓝图，漏洞比实质性的东西还多。比如这些漏洞：不知道在双重共振过程中保留了什么信息、丢失了什么信息，也不了解它的神经机制。尽管如此，它仍有可能是一个开始，为未来的研究和计算模型的制作提供了一个有效而富有启发性的出发点，使发现动态网络连接成为可能。这一假想的核心是这样一个命题，即当以结构性方式连接的神经回路被激活时，它们在某些尚不明确的情况下，会以动态网络连接形式被复制到前额叶皮质中；几个这样的“副本”同时在前额叶皮质有限的区域内重叠，这使得把旧网络的碎片组合成新的网络成为可能。
假想2——超级网络。前额叶皮质第三层锥体细胞具有丰富的树突，因此它们与整个新皮质的巨大神经网络相连。每个这样的神经元都接收来自一个庞大网络的输入信息，并且（特别是）也向这个网络输出信息。现在假设通过动态网络连接机制，若干同时被激活的前额叶锥体神经元组成了一个网络。由于每个神经元都通过具有许多分支的轴突与大量神经元相连，这将导致新皮质中其他地方的几个巨大网络同时被激活，而这些神经网络通常不重叠，或者只有极少重叠。它们将一起形成一个临时的超级网络，使皮质表征之间产生相互作用，而平时这些表征之间不会有相互作用。结果，旧表征元素的新并置成为可能，这将导致新的图像、概念和想法的形成（见图4.6）。38
图4.6 超级网络的组成
注：前额叶皮质中暂时形成的网络同时激活了后皮质中的网络，这些网络本来并无相互作用。
这些假想或其组合，代表了一个慎重、有意识、由目标驱动的问题的解决过程的基本组成部分。尽管目前两个假想都具有很强的推测性，但它们的属性可以在计算模型上被研究，也可以在实验中被研究。这两种假想提供了一个假设的机制框架，可以用来思考大脑中如何产生新奇事物，以及前额叶皮质在创造性过程中所发挥的作用。
我们试图在这里简要描绘的目标导向的前额叶皮质的系统机制，往往在很大程度上将创造性过程推向了成熟。它经常会成功，但并非总是成功，也并非每一部分都成功。当这些机制失败时，可能需要引入其他大脑机制，以补充由前额叶皮质驱动的过程。我们将在第6章和第7章中详细讨论这些问题。即使由前额叶皮质指导的对解决方案的目标导向搜索无法成功，在大多数情况下，它也是必要的，可以为俗语所说的“创造性火花”奠定基础。
05 都是突显性的问题
突显性回路
自由意志是选择问题。选择正确的战斗与赢得战斗一样重要。追求新奇性这一选择与其结果同样重要。与心理学家使用的大学测验或认知测验不同，现实生活中的大多数难题都并非被精确表述的问题。什么是突显性，什么应该是科学或艺术追求的中心主题，这是由人来决定的。突显性是一个含糊的术语，这种含糊性反映在其定义中。在《剑桥在线词典》（The Cambridge Dictionaries Online）中，突显性被定义为“对正在发生或正在被讨论的事物很重要或与之相关的事实”。在《牛津高阶词典》（The Oxford Advanced Learner’s Dictionary）中，它被定义为“最明显或重要的事物”。1
因此，突显性可能意味着重要性或明显性。突显性已经成为一个流行词语，因此它被不同的学科和不同的作者用来指示不同的事物。因为这个词语经常被神经科学家使用，本书也将特别频繁地使用它，所以我们需要首先解释本书是如何使用它的。一些作者用突显性来表示感觉上很突出：非常大的声音或非常明亮的光线通常被心理学家称为“突显的”——但这不是我使用该术语的方式。突显性有时被用来表示意想不到的事情，代表仓促的变化或新奇性——这也不是我使用它的方式。最后，突显性可能意味着相当重要或相关的东西——这是我在本书中使用这个术语的方式。有些作者（但不是我）可能会将“突显性”与“新奇性”互换使用，但是这种措辞上的差异并不一定意味着意图上的矛盾。
是什么迫使阿尔伯特·爱因斯坦专注于时空之间的关系，而不是物理变量之间的其他可能的关系的？是什么迫使列夫·托尔斯泰写了一部关于拿破仑入侵俄罗斯的文学杰作，而不是关于其他主题的？（顺便说一句，托尔斯泰拒绝称这部作品为“小说”，而《战争与和平》可能是错误的翻译；《战争与社会》可能更真实地反映了作者的意图，尽管在俄语中这个标题很可能是故意的、创造性地模棱两可的。）
在较低的层面上，想象一群学生在听课时记笔记。这种群体行为是高度不同步的。不同的学生会在听课过程中的不同时间点记笔记，因为他们对教授提出的各种事实或想法的相对重要性的判定——哪些更突显，哪些不太突显——会有所不同。这是由突显性驱动的行为，是在主观判断的指导下进行的，即对什么是重要的做出自己的判断，而不是基于明确的、外部强加的指导。
为了理解判定突显性的大脑机制，我们需要考虑前额叶皮质和相关的结构。这些结构的适当功能对于确保创造性过程的核心前提是必不可少的：它致力于某些社会后果，而不是琐碎、无关紧要和边缘化的事情。如果没有这种能力，一个人可能会很有天赋并且很有动力，但他在工作中将会“无事生非”，从而在对创造力的第一次考验中失败，最终一事无成。在本章，我们研究的是大脑在决定什么是重要的、什么是不重要的这一问题上的核心参与者——额叶、左半脑和多巴胺——的作用。
现实生活中的大多数情况是不明确的，没有外在规定的“行军命令”。在某些限制条件下，总是由个人决定采取何种行动，需要关注什么问题，或者如何确定自己使用时间和资源的优先次序。面对同样的情况，不同的人常常做出不同的选择，一系列选择不一定能在一些客观的绝对意义上比另一系列选择更好。比如在大学毕业后，简决定去医学院，而约翰决定去法学院，谁能说一个选择是正确的，而另一个选择在绝对意义上是错误的？突显性判定本质上是主观的。
这是一个悖论和挑战。传统上，科学家用于研究健康受试者的前额叶皮质功能的大多数研究范式都是基于特定的任务，有精确的指令，以找到“正确的”答案或“最佳的”解决方案，其中“正确的”或“最佳的”内置于任务中。即使在旨在了解关于突显性的大脑机制的实验中，研究人员也会提前告知受试者该任务中需要注意的“突显性”方面是什么：“当出现红圈时按下按钮”“如果刺激与之前相同，则按下按钮”等。大多数旨在诊断创伤性脑损伤、痴呆症或其他疾病中的额叶功能障碍的神经心理学测验也是如此。这些范式在研究额叶所支持的许多功能（如规划、心理灵活性、冲动控制）方面已经可以相当有效地提供有用的信息，但是它们极少带给我们关于真实生活中突显性判定的大脑机制的知识。冒着重复的风险，我要重申，在现实生活中的大多数情况下，没有心理“警察”来指导我们的认知“交通”：我们要自己决定什么是突显的，什么是多余的。
因此，额叶功能的一个非常重要的方面与可用于研究它的研究工具和临床工具之间存在真正的不匹配。这就好像我们试图用温度计测量血压一样。未能区分个体判定的突显性和实验者施加的突显性，这导致神经科学文献中出现大量混乱。在我们即将进行的讨论中，这一区分是非常重要的，所以为了避免进一步的混乱，我将个体判定的突显性称为“内部突显性”，将实验者施加的突显性称为“外部突显性”。请记住：由于很多研究者在研究文献中非常宽泛地使用“突显性”一词，文献中还可能存在更大的混乱。当一种刺激非常强烈（响亮或明亮）或意想不到时，它通常会被称为“突显的”，而这些特征可能带有“重要性”意义上的“突显性”，但不一定总是这样。当我走在曼哈顿市中心的街道上时，我会注意到新的餐厅，因为我倾向于外出用餐；但我不会去关注新开的银行分行，因为我是同一家银行的同一个分行的忠实客户，所以没有理由对其他分行感兴趣。内部突显性推动了注意力分配的这种选择性。但是，如果一个外地来的客人住在我家，问我去最近的自助取款机的路线，那么我下一次上街时就会关注银行分行。这时，我的注意力分配的选择性会受到外部突显性的驱动。认知科学家进行的大多数实验都属于第二类。
矛盾的是，通常用于研究动物认知的范式比用于研究人类的范式更接近人类认知活动的一些重要方面。与人类研究不同，你不能“指导”一只猴子或一只老鼠做你想要它做的事情。相反，你可以做的是设置你的实验，以便动物必须从自己的角度发现你想研究的变量是重要的，这当然是与奖励相关的变量。你可能认为你正在研究老鼠的空间记忆，但就老鼠而言，它正在寻找获得食物的方法。基于动物自身的需求，环境中什么东西是突显的，是由动物来决定的。所以，实际上，你正在研究的不仅仅是老鼠的空间记忆，还是它选择迷宫中的路线（而不是实验者的衣服颜色或房间里的光线强度），找出能带来奖励的突显性因素的能力。有时大鼠无法通过测验，可能并不是因为其空间记忆受损（与海马体有关），而是因为其做出突显性判定的能力受损（比如大鼠的额叶受损）。
长期以来，人们对主观突显性的判定及其神经机制都缺乏兴趣，这导致认知神经科学领域出现了大量混乱，这种状况直到最近才有所好转。在涉及工作记忆这个时髦而模糊的构想时尤其如此。正如我在前一本书《决策大脑》中，以及在本书第4章中所论述的，为了澄清这个构想并理解额叶损伤导致的工作记忆受损，可能有必要考虑突显性。直到过去几十年，对人类额叶的研究才开始关注由主观突显性驱动的“以施动者为中心”的决策过程。2
正如我们已经知道的那样，前额叶皮质和一些与它紧密相连的结构对一个人在含混不清、未被明确定义的情况下做出突显性判定尤为重要，这时，这个人会自行决定在多个选项中选择哪个。事实证明，在前额叶皮质的各种亚区中，眶额皮质（有时被称为腹侧皮质）和与其紧密连接的前扣带回皮质对由突显性驱动的决策尤为重要；3这些区域的功能障碍与几种以突显性判定受损为特征的疾病有关，如精神分裂症和额颞叶痴呆。4我们还发现，左半脑的这两个区域比右半脑的大（见图5.1）。5
图5.1 额叶中的区域不对称
注：深黑色区域在左半脑中更大，白色区域在右半脑中更大。（A）背外侧皮质，（B）腹外侧皮质，（C）额极皮质，（D）腹内侧/眶额皮质，（E）前扣带回皮质。
这些现象引导我们做出如下推论：突显性判定与左半脑的前额叶皮质密切相关，还可能与整个左半脑密切相关。这个推论的前提是假设“越大越好”，它可能听起来过于简单，尤其是在解释人类大脑这么高级的东西时。但是，越来越多的形态学神经成像学研究已经证明，虽然这个假设听起来很简单，但神经结构的大小与其功能之间确实有关系。至少对我来说，这是有道理的，因为毕竟大脑是一个神经网络，而计算机模拟已经表明，神经网络的计算能力在某种程度上与其大小相关。
突显默认
通过研究第4章提到过的大脑中的默认模式网络，我们能更多地了解内部突显性驱动认知的大脑机制。对默认模式网络的兴趣近些年才出现，它是认知神经科学中两种主要范式转变的结果。第一种范式转变是，认识到复杂的心理功能不是来自孤立的大脑区域，而是来自多个相互连接的分散的区域网络之间的相互作用。第二种范式转变很大程度上是由圣路易斯华盛顿大学的马库斯·赖希勒及其同事的工作带来的，他们意识到，人在休息时大脑中的激活模式与大脑参与外部强加的认知任务时的激活模式一样有趣。6这些范式转变促使我们对大脑“休息”的含义进行深刻反思。真正闲置的大脑可能会产生相对随机的激活模式，但这并不是神经科学家发现的。事实证明，这时大脑中出现了一种独特的激活模式，涉及眶额皮质、腹内侧皮质、后扣带回皮质，以及顶叶和颞叶的某些部分。这种功能相互关联的大脑区域的网络被称为“默认模式网络”，我们在第4章中已经提到过（见图4.3）。7
默认模式网络有时也被称为“任务负激活”网络，但这有点不恰当，因为其未能区分外部突显性和内部突显性。当大脑没有受到外部施加的任务的挑战时，默认模式网络处于激活状态。但是此时，它不会陷入闲散或随意的状态，而是可以自由选择自己想进行的认知活动。它的活动现在由内部突显性驱动。值得注意的是，默认模式网络在被称为精神漫游的心理状态中是活跃的，当从外部强加的任务中解放出来时，大脑可以去关注人自身内部产生的优先性考虑：考虑未来、过去，考虑自己的问题和与他人的关系。人们可以认为，正是在这些状态中，人遭遇最重要的甚至是存在主义的困境，并且做出各种决定。8
由于这些原因，默认模式网络可以被合理地称为“内部突显网络”，虽然在神经科学文献中，“突显性”一词通常被用于命名一个极其不同的网络，即“突显网络”，9我们已经简要地在第4章中讨论过它。我认为这也是由于模糊地使用“突显性”一词而产生的混乱。我还认为，将通常称为“突显网络”的网络描述为“新颖性探测网络”或“变化探测网络”更恰当。默认模式网络远非随机的网络，这一点从以下事实可以看出来：左半脑中的默认模式网络比右半脑中的更明显，也更偏侧化，10并且左额叶中的默认模式网络的组织形式比右额叶中的更有效。11在我们的讨论中，这些发现特别有趣，因为它们再次指出了左前额叶结构在内部突显性驱动的认知中的关键作用。
两种大脑状态之间的动态变化特别有意思——一个由外部任务需求驱动（“任务正激活”的外部突显网络），另一个由生物体的内在状态驱动（“任务负激活”的内部突显网络）。宾夕法尼亚大学的约翰·梅达利亚和他的同事使用一种新颖的动态图形方法证明，人类正常发育的特征是大脑在这两种状态中花费的时间越来越长，并且在它们之间切换的灵活性越来越高。他们推测，这些神经的发育与从儿童期到青春期再到青年期的发育过程中决策功能的发育相一致。12
突显性、多巴胺与额叶的唤醒或沉睡
突显性的信号
大脑机制中还有一个生物化学参与者，那就是多巴胺。在科学文献中，多巴胺通常被缩写为DA，它是一种神经调质。几种生物化学系统在大脑中运作，并对神经元之间的通信起着重要作用。在这些生物化学系统中，通常有快速起作用的神经递质和缓慢起作用的神经调质之分（虽然两者通常都被称为神经递质）。多巴胺属于第二类。多巴胺是引起大众关注的唯一一种神经递质，几乎成为小报内容的常客。如果有一种时髦的神经递质，那就非多巴胺莫属。它与成瘾、注意力缺陷多动症（ADHD）以及许多其他疾病有关。它的确切功能（和功能障碍）一直是一个备受关注的问题，既是科学的又是流行的。它被称为“快乐发射器”和“奖励发射器”——多样的名称更容易使人产生误解，而不是真正的理解。
但多巴胺仅仅是一种化学物质，本身不会进行任何神经计算。它的功能是促进各种大脑结构之间的通信，并促进这些结构中发生的计算。为了了解其功能（和功能障碍），重要的是研究多巴胺通路的解剖结构与多巴胺促进其通信的结构之间的关系。我们在第4章已经讨论过帕特里夏·戈德曼-拉里奇的工作，她首先认识到了多巴胺能通路在以下情形中的作用：当前额叶皮质功能正常时，以及当多巴胺传输被中断，前额叶皮质出现功能障碍时。
一个重要的多巴胺枢纽是所谓的腹侧被盖区（VTA）。这一区域的神经元将多巴胺投射到多个大脑结构中，包括前额叶皮质、海马体、杏仁核和伏隔核。如果这个区域受损，会干扰通常与前额叶皮质相关的决策和记忆。以腹侧被盖区为起点的投射已经引起研究者的广泛关注，它们在决策功能和长期记忆中的作用也是我本人之前研究的课题。13对腹侧被盖区及其与前额叶皮质之间的双向投射的损伤，其临床结果与直接额叶损伤的临床状况几乎没有区别。很大的可能是，如果这些通路受到轻微损伤，会导致轻微创伤性脑损伤，并由此带来奇怪的行为和情感后果，而这些变化常常被误认为“人格改变”。这些轻微的损伤用常用的影像学方法很难看到。除其他事项外，如果能提高检测这种损伤的能力，就有可能帮助我们区分两种情况，这两种情况现在在临床诊断中常常被混为一谈：一种是外伤性脑损伤（TBI），其中很可能存在对这类通路的损伤；一种是创伤后应激障碍（PTSD），其中不存在对这些通路的损伤。我和我的同事多年前描述过腹侧被盖区及其投射结构受损带来的后果，我们称之为“网状额叶断开综合征”。14额叶中多巴胺的枯竭与“网状额叶断开综合征”的症状相仿，也会导致额叶功能受损。15
但为了理解腹侧被盖区的功能，考虑其接收的投射同样重要。腹侧被盖区收到的一些投射来自前额叶皮质和杏仁核。我们已经知道，前额叶皮质对突显性判定是至关重要的，杏仁核也是如此。两者的区别在于，前额叶皮质在认知加工的基础上判定突显性，而杏仁核是在情绪共振的基础上判定突显性。
假设，一旦某个特定的刺激或信息被前额叶皮质或杏仁核认为是突显的（与有机体广义上的成功或避免失败有关），这个信号就会沿着下行通路被发送到腹侧被盖区，指示腹侧被盖区将这种刺激或信息“放在神经线之前”。作为回应，腹侧被盖区沿着上升通路向新皮质、伏隔核、海马体和其他结构发送信号，将上述刺激或信息标记为特别重要或突出，引起有机体注意，敦促有机体专注于此，并促使有机物将其放入长期记忆库，加以强化。因此，多巴胺是源自前额叶皮质或杏仁核的信息的“使者”，而不是信息的“作者”。来自腹侧被盖区的多巴胺的激增，将某些事件或某些信息标记为重要。我们可以自然地假定，前面例子中听讲座的学生的实时决定，对某些值得被记录的信息的选择，都是由多巴胺激增触发的。图5.2描述了大脑中主要多巴胺通路的分布。
图5.2 多巴胺能的通路
注：（A）腹侧被盖区；（B）黑质；（C）前额叶皮质；（D）杏仁核；（E）伏隔核；（F）海马体和海马旁回组织；（G）纹状体。在突显性判定中，A、C、D、E之间的网络尤为重要。
多巴胺系统的不同成分在由突显性驱动的学习过程中起着不同的作用。利用正电子发射型计算机断层显像，蒙特利尔的麦吉尔大学的一个科学家小组已经证明，由正面经历驱动的趋向行为和由负面经历驱动的回避行为分别与皮质纹状体系统中的两种不同的多巴胺受体D1、D2相关。这项研究的意义是，D1和D2受体结合的可变性可能解释了个体从不同经验中获得知识的差异。16
斯坦福大学的卡尔·戴瑟罗思及其同事进行的一系列实验很好地证明了，特定多巴胺受体对在突显性指导下的决策评估非常重要。他们发现，当大鼠在两个杠杆（一个可以带来稳定的食物供应，另一个可以带来通常很少但偶尔非常慷慨的食物供应）之间进行选择时，它对此经验的学习能力受到来自核心伏隔核（腹侧纹状体、前扣带回和眶额皮质边缘的一个脑区，这被称为大脑奖励系统的枢纽）中具有D2受体的神经元的影响。这些神经元产生的强烈信号使一些大鼠从负面经历中有所学习，采取保守策略，主要待在具有稳定的食物供应的杠杆旁。相比之下，另一些大鼠接收的由D2神经元产生的信号较弱，它们继续守着那个偶尔提供非常慷慨的奖励，但大部分时间提供非常少的食物的杠杆。但是，当对伏隔核的D2神经元进行光遗传刺激（这是一种相对较新且极具前景的实验技术，其中神经元经过基因修饰而变得对光敏感并对其产生反应）时，第二种大鼠对负面经历的顽固遗忘可以被逆转。17
多巴胺信号传导还有一个重要功能：它是大脑中唤醒调节系统的一部分。由多巴胺传导的突显性信号调节前额叶皮质，有助于其达到最佳唤醒状态。关于这一点，我们已经在第4章中讨论了一些，并将在第7章中重新讨论。基于帕特里夏·戈德曼-拉里奇的工作，埃米·昂斯顿及其同事的早期研究证明，多巴胺和另一种神经递质——去甲肾上腺素所提供的唤醒调节在前额叶皮质的功能中起着至关重要的作用，破坏这种调节会导致多种认知障碍。18
我认为，多巴胺和去甲肾上腺素在额叶唤醒中的双重作用反映了两种互补的唤醒调节类型：一种基于人感知到的刺激的重要性（多巴胺），并通过先前判定的突显性来调节已确立的认知惯例的使用；另一种基于刺激的新颖性（去甲肾上腺素），需要心理灵活性和偏离先前已确立的认知惯例。这一假设背后的理由可以在我之前的书《决策大脑》中找到。19去甲肾上腺素能和多巴胺能在认知功能调节中的互补作用似乎支持这一假设。去甲肾上腺素能系统的药理学调节作用提升了受试者在一系列需要心理灵活性的难懂、新颖的语言任务（如变位词和口语流利度）中的表现。相反，服用溴隐亭（一种多巴胺激动剂）并不能产生这种效果。20此外，多巴胺能系统的调节作用提升了受试者在跟词汇有关的任务中的表现，这类表现基于更自动的加工过程，并且需要使用已经建立好的语义关系。去甲肾上腺素能系统则没有这个功能。21
在神经科学文献中有一个重要区分，即内维度定式转换与外维度定式转换的不同，这涉及完成任务所需的心理灵活性程度。似乎多巴胺能系统在相对有限的内维度定式转换中发挥着更大的作用，这一过程针对的是相似类型的刺激之间的切换；去甲肾上腺素能系统在外维度定式转换中发挥着更大的作用，这一过程针对的是不同类型的刺激之间的根本性的切换。22
本书的后面，我们将讨论额叶激活的不同状态——额叶超活化状态和额叶功能低下状态——之间的动态相互作用为何对创造性过程和产生新想法的能力至关重要。大脑达到和维持范围广泛的前额叶激活和失活水平的能力似乎是非常理想的特征，也是复杂认知的重要组成部分。这一范围因人而异，这种个体差异可能来自腹侧脑干核及其投射的个体差异，以及腹侧被盖区的个体差异。其中腹侧脑干核参与去甲肾上腺素的合成，腹侧被盖区参与多巴胺的合成。我将在第7章中论证，这种调节涉及的范围越广，就越有利于创新和创造性过程。
关于多巴胺，再说几句
日本东北大学的竹内光及其同事做了卓有成效的工作，确定了前额叶皮质和腹侧脑干之间的相互作用对于确保最佳认知表现的重要性。他们利用测量不同大脑结构大小的常见方法——核磁共振体素形态测量法，证明在发散性思维测验中表现出的个体差异与右背外侧前额叶皮质和腹侧被盖区的大小有关：表现好的人，这些结构的尺寸更大。23又是“越大越好”！
多巴胺水平与心理特征的个体差异之间存在关系，但关于这种关系的确切性质，有不同的观点。有人提出，高多巴胺水平与较强的精神集中力和较弱的心理灵活性有关。相反，低多巴胺水平与心理灵活性的增加和追求新奇性有关。24另一些关于人类和动物的研究支持以下观点：通过药理学操作提高多巴胺水平，会导致重复的刻板行为。25上文提过的卡尔·戴瑟罗思及其同事发现，在由伏隔核内D2神经元产生的信息强度不同的大鼠之间，这种个体差异体现为保守型和冒险型两种决策风格的差异。26
然而，科学文献得出的结论是不一致的。有其他研究表明，多巴胺系统与追求新奇性之间存在关联。27这些不一致形成的原因可能是，由于对多巴胺水平的控制，多种脑结构受到了影响。或者，它反映了这样一个事实，即追求新奇性的行为和由突显性驱动的追求奖励的行为，这两种行为的组成部分如此紧密地交织在一起，以至于通过药理学的操作来区分两者中的哪一个影响更大是很困难的。在动物实验中，如果动物的行为是由奖励驱动的，那么想做出这一区分特别困难。
关于多巴胺在维持心理运行的稳定性和灵活性之间的适应性平衡方面究竟扮演了什么角色，一个更细致的观点区分了多巴胺系统内的强直性和阶段性激活，认为前者促进了心理运行的稳定性，后者则促进了心理运行的灵活性。不同的多巴胺受体（分别为D1和D2受体）可能分别与维持强直效应和阶段效应有关；影响这种平衡的可能还有不同的儿茶酚氧位甲基转移酶的等位基因（变体）。儿茶酚氧位甲基转移酶在多巴胺和去甲肾上腺素的分解过程中起作用。28
事实证明，左半脑中的多巴胺通路（见图5.2）比右半脑中的多巴胺通路更丰富，这种不对称性已经在几种哺乳动物身上得到证实，包括人类在内。29因此，似乎在左半脑中，几个重要的参与者的突显性判定机制比在右半脑中更突出。这些参与者包括眶额皮质、前扣带回皮质（见图5.1）和多巴胺通路，特别是投射到额叶中的那些通路。总之，这些发现表明，左侧前额叶系统及其通路与内部突显性驱动的认知密切相关。
被稀释的突显性
识别和标记重要信息、事件和对象的能力对有机体的生存和幸福至关重要。但是这种能力可能会以各种方式误入歧途。其中两种情况特别有趣：被稀释的突显性（不同寻常的记忆力，无法忘记事情）和被劫持的突显性（成瘾现象）。同时讨论这两者是非常罕见的，但让我们考虑这种可能性——至少作为启发式命题，即这两种情况下的神经生物学具有共同的重要特征：突显性机制的功能障碍。
无法忘记：超级记忆力之魔咒
人类的记忆是高度选择性的，遗忘能力与记忆能力同等重要。你记得前一天发生的事情，但如果有人问你在10年前一个随机选择的普通日子里做了什么，那么你多半想不起来——除非你那天中了数百万美元的彩票，或被授予诺贝尔奖。这种观察结果既简单又深刻：在我们的大脑中被保存并记忆了一段时间的大部分信息，从来没有成为我们长期记忆的一部分；人们长期记住的只有这些信息的一小部分。威廉·詹姆斯可能是第一个指出这一点的人：选择性对记忆是必不可少的。记住一切就等于什么都不记得。30这就是行动的选择性——若没有这种选择，我们的头脑就会成为名副其实的信息垃圾箱，正如我在其他地方所论证的那样。31通过这种方式，相对较小的信息子集就可以进入我们的长期记忆库，这个过程远远不是随机的；被选择出来的是使用频率高的信息（我称之为“后验突显性”），或者被大脑标记为重要的信息（我称之为“先验突显性”，虽然大脑的这个判断通常反映了一些以前的经验）。后验突显性机制的工作进程比较缓慢，不利于一些特别的信息由此进入长期记忆库。
可能涉及多巴胺的是先验突显性机制。它可以给大脑选出的某些信息“开绿灯”，并将其引入长期记忆库。有证据表明，多巴胺在形成稳定的长期记忆表征中发挥了作用，长期记忆表征涉及新突触的增殖；32这种长期表征特别依赖左半脑，因为左半脑中的多巴胺能通路比比皆是，这些通路与言语和非言语信息有关。33关于左半脑的这个观察特别有趣且重要，因为它挑战了左半脑仅被用于加工语言的观念。
但有些人没有遗忘的福气。亚历山大·罗曼诺维奇·卢里亚在他的《记忆大师的头脑：关于浩瀚记忆的一本小书》（The Mind of a Mnemonist：Alittle Book about a Vast Memory）中详细描述了这样一个人（我有这本书的俄语原版，卢里亚为我签了名，我直到今天还偶尔拿出来给学生看）。34这本非凡的“小书”在神经心理学中第一次使用了“浪漫科学”的方法。根据已故的奥利弗·萨克斯的说法，这本书也为他塑造自己独特的写作风格提供了灵感。
这本书写的是记忆大师所罗门·舍列舍夫斯基，卢里亚称他为Sh。Sh拥有几乎无限的记忆，他的独特天赋是由一位省报的编辑首先注意到的，他是那家报纸的记者。在20世纪20年代的某个时候，这位编辑使卢里亚注意到了Sh。从此，这位神经心理学家和他的研究对象持续合作了几十年。Sh记忆长的项目列表——单词、数字、图画——的能力实际上是无限的。卢里亚得出结论，任何量化Sh的记忆力的尝试基本上都是徒劳的（似乎没有上限），因此后来他把注意力转向Sh的遗忘能力。他们合作了许多年，这使卢里亚能够测验Sh初次接触某些刺激信息后几年甚至几十的年记忆情况。让卢里亚惊讶的是，Sh不仅记得所有事情，而且永远不会忘记任何事情。无法遗忘有时是如此令人压抑——尤其是当Sh开始从事专业记忆能力表演后，在绝望中，他曾经写下他希望从记忆中“删除”的单词列表，并将它们烧毁。
这种既是天赋又是诅咒的如双刃剑般的神奇记忆力的机制是什么？卢里亚在书中将Sh的不同寻常的记忆力与此人的另一个心智特性——联觉，即将图像与不同模态联系在一起的能力——联系在一起。字母A是“白而长的”，数字2是“扁平的、矩形的、发白的，有时是灰色的”。伟大的发展心理学家利维·维谷斯基（他参与了一些实验）的声音是“黄色而片状的”，而著名电影导演、卢里亚的好友谢尔盖·爱森斯坦的声音“像内部带有毛细血管，并向我移动过来的火焰”。这种倾向可能增强了Sh的记忆能力：将刺激信息（词语、图像或其他东西）附加到熟悉的环境元素上，如熟悉的街道上的建筑物，或熟悉的房间里的物体。很多其他记忆术表演者经常使用这种技术。
但在对这个问题进行的几次讨论中，卢里亚承认，这种严格的认知学解释可能并没有捕捉到这种现象的全部本质。在位于莫斯科弗伦泽街上的卢里亚的公寓里，我们围在一张带着狮子形黄铜腿的老式大桌子旁进行过许多次对话，谈这个问题。我同意他的观点。此后几十年，我偶尔还会在脑海中重温那些讨论。Sh不同寻常的记忆力一定植根于其生物学特质，至少在某种程度上是这样，因为他的家族中的一些其他人也有特殊的记忆力，尽管可能不那么出色；但是在卢里亚对Sh进行实验的时候，神经科学还没有作为一个成熟的学科，不具备破解谜题所需的概念和技术。几十年后我们才具备这样的条件。我们今天能更好地回答这个问题。
记忆和突显性
今天我们认识到，记忆是由紧密相连的神经元组成的网络，这些神经元大多数是皮质的，往往一起被激活。随着此类神经元的不断融合，记忆过程必须得到它们的持续共同激活的支持——在这一过程中，海马体和颞叶内侧区域的相关结构发挥了关键作用。除非通过先验突显性机制来促进这一过程，否则这一过程极其缓慢，以数周、数月、数年甚至数十年为单位进行。在此期间，网络内的连通性十分脆弱，并且容易衰退。这个过程的进化“智慧”（如果有这样的东西的话）是，它能确保多余的信息被忘记。但是，相对较少的这种神经网络会通过与集合体内神经元相连接的新突触的增殖，以更稳健和更稳定的方式生存下来并获得巩固，此时海马体和相关结构的参与就不再是必要的，这些网络会真正变得皮质化。这一过程是由以下两种情况引发的：通过对常用的信息（后验突显性）的“放电越多，联系越强”原则的刻意重复，或者通过多巴胺的激增来标记信息出现时的重要性（先验突显性）。由于大多数信息既不重要也不经常被使用，大多数人就把它们忘了——这是遗忘的福气。
现在想象一下，在某个人身上，大多数甚至所有的输入信息都被融合到稳定的、突触介导的神经连接中，速度比大多数人快很多个数量级。这种快速的突触增殖导致记忆被快速巩固的现象背后可能有各种机制。
一种可能的机制是，大脑处理所有的输入信息时，都当它们具有先验的突显性——这是由于多巴胺信号被不加区别地释放。通过这种方式，这个人就会像Sh那样，每一个记忆——即使微不足道到荒谬的地步——都将迅速变得不可磨灭。当然，这只是一种假设，Sh已经不在了，无法再用现代神经科学的工具对其进行研究了。但科学家正在研究其他具有特殊记忆力的人（他们通常也会认为这种才能好坏参半）。35
Sh不可磨灭的记忆背后的另一个可能的机制，实际上或许与联觉有关。维兰努亚·拉玛钱德朗和他的同事提出，神经的高度连通性可能会导致联觉。36是否有可能，神经的高度连通性还极大地促进和加速了长期记忆的形成，从而在这个过程中失去了选择性？根据这个猜测，Sh的联觉和不可磨灭的记忆是基于同一原因——神经的高度连通性。
无论如何，拥有不可磨灭的记忆、没有遗忘的能力都是突显性机制失常并丧失选择性的副产品。这样的人不再拥有区分重要和多余信息的能力。Sh的整个生活都被这种障碍破坏了。他优柔寡断，经常被困扰，不确定自己想要什么以及如何实现它们。如果卢里亚没有帮助他以记忆术表演为业，他有可能会在悲惨的生活中挣扎。
被劫持的突显性
被剥夺选择性的突显性机制已经够糟糕了，但是这种能力也可能被颠覆，然后发展出适应不良、自残甚至自毁的冲动。我们把这种渴望称为成瘾。
成瘾可能有多种形式，涉及不同的行为或欲望对象。对非法物质成瘾，比如可卡因、海洛因等，是最经常被研究的。但对酒精和烟草也可能成瘾，对赌博、色情电影，甚至电子游戏等也是如此。社会对成瘾的态度经常与广泛的社会和法律问题交织在一起并相互混淆。某些致瘾物质是非法的（可卡因、海洛因），而另一些则完全合法（烟草、酒精）。在某些威权主义和极权主义政权中，大规模成瘾不仅被容忍，而且被默许为贫困社会的一种娱乐方式和释放压力的阀门。在苏联，伏特加的价格被国家故意压低，尽管大规模的酗酒是经济的祸根。显然，比起让群众保持生产效率，还是让他们喝醉对巩固统治集团的权力更重要。在今天的伊朗，鸦片成瘾非常普遍并被容忍，以至于许多人认为，尽管有装腔作势的禁止政策，但实际上阿亚图拉政府是默许和鼓励它的。37
直到最近，人们还是主要把成瘾看成道德问题，成瘾被认为是个人做出了坏的选择，缺乏自我控制或道德观念；或从社会经济角度来看，认为它是社会弊病的不幸后果。但是，随着成瘾的生物学基础越来越清晰，越来越多的人将它理解为大脑的突显性机制走向了歧途。然而，至少在一般公众、法律界和整个社会看来，只要个人能够自由做出选择，就几乎不可能完全消除成瘾现象带有的道德上的“个人责任”污点——实际上，常识告诉我们，人们不应该吸食可卡因、注射海洛因或参与赌博。我曾沉迷于香烟多年（吸烟是成瘾的一种形式，虽然它在社会上有完全合法的地位），还记得那些嘲笑的注视和义正辞严的告诫；尽管我在20多年前戒了烟，现在非常不喜欢香烟烟雾，但我不会责备在我周围偶尔吸烟的人，因为我记得自己被责备时，曾经非常反感这种责备。
但是，在完全不受人控制的情况下，也可能出现成瘾现象，甚至不存在“个人责任”或“社会经济弊病”问题。这反过来突出了成瘾的生物学性质，并为研究其机制打开了一个新的窗口。我所讨论的疾病是一种相对常见的神经疾病，它的名字使大多数人不会想到成瘾，它就是帕金森病（PD）。
传统观点将帕金森病与静止性震颤（当患者的双手静止而不是参与某种活动时出现颤抖）、启动动作困难（运动迟缓）、缺乏表情的面具脸以及许多其他症状联系起来。帕金森病是由脑干中的两个孪核（twin nuclei）萎缩引起的，由于是黑色，它们被称为黑质（SN）。来自黑质的多巴胺投射到被称为“纹状体”的皮质下核团（subcortical collection of nuclei）中，特别是投射到其由尾状核和壳核组成的背部。38
纹状体背部在启动和维持运动以及更复杂的行为方面起着重要作用，它的正常运行依赖多巴胺；因此，多巴胺供应中断导致运动性症状也就不足为奇了。最近研究人员已经发现，在帕金森病中，萎缩也会影响腹侧被盖区。正如我们已经知道的那样，腹侧被盖区向前额叶皮质、杏仁核、伏隔核和其他结构进行投射。尽管通常根据运动性症状来确诊帕金森病，但认知障碍在这种疾病中也很常见。在所谓的左半侧和右半侧帕金森综合征中，认知障碍的表现有所不同。39
有许多可用于治疗帕金森病的药物，但是它们的治疗效果可能会有代价：患者有时会成瘾。成瘾可能有各种形式，包括病理性赌博、强迫性购物或性亢奋。在为《纽约时报》撰写的一篇文章中，马克·贾菲讲述了一个酸楚的故事。他的做医生的中年妻子，在患了帕金森病并服用药物后，从一个有着适度性欲的内向的工作狂转变成了一个因性欲旺盛而无法被满足的人。40
位于伦敦皇后广场的著名神经病学研究所的一个科学家团队，对15名帕金森病患者进行了研究，称他们的症状为“享乐主义的稳态失调”，并对此进行了戏剧性的描述。41像其他形式的成瘾一样，这些患者违反医疗建议，增加多巴胺替代药物的剂量，尽管过大的剂量不可避免地带来了副作用。当他们变得性亢奋并开始赌博或购物时，他们常常开始囤积药物。患者还形成了特殊的运动习惯，例如重复摆放物体或摆弄小配件，“他们虽然意识到这是一种毫无意义、没有成果的习惯，但却会仪式性地拆除输液泵或其他电器设备”。42这种重复行为被称为刻板行为，特别有趣，因为它揭示了这些患者成瘾的机制，也许还揭示了一般成瘾的机制，因为刻板行为在可卡因和甲基苯丙胺成瘾中也出现了，与病理性赌博和性亢奋一起出现。43刻板行为是一种持续症（perseveration），是对某种特定行为的适应不良，并且无法改正。尽管帕金森病成瘾通常被认为是冲动行为的一种形式，但刻板行为显示了这种现象的持续性，这表明它比通常认为的更为复杂。
为什么治疗运动障碍的药会导致成瘾？帕金森病的标准治疗方法包括刺激多巴胺系统以提高大脑中的多巴胺水平。但多巴胺系统是复杂的，不同的多巴胺受体在大脑不同部位对应着不同的浓度水平。成瘾是普拉克索和盐酸罗匹尼罗等药物的常见的不良副作用，这些药物刺激特定类别的多巴胺受体——D3受体。44D3受体在伏隔核（被称为腹侧纹状体的组织的一部分）中非常丰富，它们在上文已经讨论过的奖励系统中扮演着重要角色。4520世纪50年代，詹姆斯·奥尔兹及其同事在他们的经典研究中发现，老鼠会连续按下控制杆来控制安装在自己脑中伏隔核区域的电极，大概是因为这种行为带来了快感。此后，伏隔核在奖励驱动行为中的作用就为人所知了。46最近的研究表明，当受试者看到唤起其性欲的人、听音乐或期望获得金钱收益时，或者当一个母亲看到她的后代时，伏隔核都会变得活跃。47
伏隔核接受来自腹侧被盖区的多巴胺投射，这意味着当某种刺激或行为被标记为适合的和可取的时，伏隔核就被来自腹侧被盖区的多巴胺介导的信号所激活。在通常情况下，这种信号反映的是产生自前额叶皮质或扁桃体的认知或情感评价，但在帕金森病中，这种评价是由药物效果来模拟的。在可卡因成瘾和其他形式的药物滥用中，腹侧被盖区对伏隔核和其他大脑区域（所谓的中脑边缘多巴胺通路）的过度刺激也起了作用。据推测，这种过度刺激（无论是使用可卡因还是帕金森氏病药物的副作用）会导致该通路的长期改变，甚至可能通过改变基因表达来实现。48
这反过来又使个体倾向于成瘾。平时能够标记自适应突显性的神经通路，现在则不再能发挥这一令人钦佩的功能，它已经被劫持，服务于自残和自毁的渴望。而这个故事可能并没有到此结束。中脑边缘的多巴胺通路对于几乎所有情况下的突显性判定都非常重要，所以它的改变可能导致受影响个体的突显性判定发生变化——不限于其对成瘾的易感性，还会以深刻和广泛的方式改变其认知构成，并且影响他们精神生活的几乎每个方面。这些在成瘾中被劫持的突显性机制的广泛影响尚未得到神经科学家的充分关注。
如前所述，帕金森病患者的成瘾（以及一般而言的成瘾行为）通常是由冲动控制不佳造成的。49这种说法的常识性理由是显而易见的：合理的冲动控制可以使个人远离适应不良的行为。确实，冲动控制受损很有可能在成瘾行为中起了作用，但其潜在的机制可能更复杂。甚至可以说，在理解成瘾机制中强调冲动控制，是暗中强化了一种基本的道德主义解释，让它偷偷地溜进整体叙事中来。这就像是说，合理的冲动控制，可以阻止图雷特综合征（TS）患者抽搐，或者阻止口吃者口吃。
事实上，只把成瘾理解为冲动控制缺陷可能仅仅是故事的一半。成瘾也是一种持续症，极度丧失心理灵活性，倾向于做出刻板行为，这与冲动控制不佳相互影响。帕金森病患者的成瘾往往伴随着刻板行为——前面描述过的持久性刻板行为的一种形式，这一点就是明证。我认为，任何成瘾都必须被理解为持续症和冲动控制不佳的组合。
成瘾和持续症的联系不仅限于帕金森病，“长期的、无意义的和刻板的行为”在安非他明的长期使用者中也存在。在一项对海洛因成瘾者认知风格的研究中，成瘾与持续症的类似关系也得到了证实。50在吸毒成瘾者中，精神僵化和持续症的倾向可能有多种形式，而不限于刻板行为；它似乎是世界不同地区不同类型的成瘾的常见主题。我以前的学生埃里克·莱恩长期在美国治疗酗酒病人，有丰富的经验，他分享了一个有趣的观察结果：他的病人总是在餐厅点一样的食物，不愿尝试任何新的东西——这是持续症的一种形式，尽管是良性的。来自菲律宾的同事分享了一个观察结果，菲律宾的安非他明滥用者普遍具有病理性的反复持续行为。此外，这种行为也在其他形式的成瘾中存在。精神病学教授、菲律宾精神病学会前主席卢斯·卡西米罗-克鲁宾在与我的通信中这样向我描述它们。
持续症是我个人在赌博成瘾和酒精成瘾中观察到的。这类行为几乎是仪式性的，有些近乎迷信。在康复过程中，持续症也是显而易见的，患者会倾向于重复非理性的行为模式，并坚信这样做有助于他们避开使他们上瘾的物质。
正是冲动行为和持续症的组合导致成瘾者产生了适应不良，也使其很难被克服。这种情况与双侧额叶损伤患者的行为没有什么不同。在双侧额叶损伤患者的身上，持续症和场依存行为以奇怪的方式相互交织。持续症通常是左侧额叶受损的产物，而场依存行为是右侧额叶受损的产物。51同样，右半侧帕金森综合征患者（他们有左侧黑质纹状体功能障碍）的认知方式倾向于持续性，而左半侧帕金森综合征患者（他们有右侧黑质-纹状体功能障碍）的认知方式倾向于场依存性（更多相关内容参见第6章）。52由此可以推断，双侧黑质-纹状体功能障碍的帕金森病患者，以及有场依存性和持续性倾向的患者，其突显性神经通路一旦被劫持，就特别容易发展出成瘾行为。
更广泛地说，额叶和纹状体功能障碍通常与成瘾的多种形式有关，以至于它似乎是该疾病的主要特征；持续症和冲动性场依存行为的组合也是如此。基于前面的讨论，不仅是在帕金森病中，在多种形式的成瘾中，神经解剖学特征和认知特征之间很可能存在一种常见的联系：持续症是由左侧额叶-纹状体功能障碍和场依存行为引起的，冲动行为则是由右侧额叶-纹状体功能障碍引起的。事实上，成瘾的神经影像学研究表明，前额叶功能障碍常常同时发生在两侧。53这进一步表明，持续症和冲动控制不佳都对病症起到了作用，这正是安东尼奥·贝尔德霍-加西亚和他的同事证明的。54在冲动控制发挥作用（或未能发挥作用）之前，必须发展一种需要被控制和克制的冲动。将所有上瘾行为中核心的不可抗拒的冲动理解为一种持续症，并将持续症引入关于成瘾机制的叙述，不仅具有语义学意义，还增进了我们对成瘾机制的理解，对于阐明所涉及的关键神经回路、开发有效的治疗方法都具有重要意义。认识到额叶-纹状体功能障碍的机制导致了持续症和场依存行为，可以帮助我们更好地理解不同形式的成瘾的神经生物学以及它们的自然史——随着时间的推移，成瘾发生的变化。