原理2　大脑新旧混合、分层分工——脑的结构与功能定位

“心脑一体”原理让我们看到心理活动是大脑活动的产物，由此引出了我们接下来的问题：心与脑的具体对应关系是怎样的？大脑各个区域的活动分别对应哪种心理活动？

这就涉及大脑的结构与功能定位问题了。大脑的结构与功能定位的特点，可以用“新旧混合，分层分工”这个原理来概括。

所谓“新旧混合”，是指大脑里有些部分相对比较“新”，是在距今不久的进化历程中出现的；而有些部分则相对“古老”，是在距今较久远的早期进化历程中发展成形的。大脑里有新有旧，是一个大杂烩。

所谓“分层分工”，是指在进化不同阶段形成的大脑层级分别掌管不同的生理和心理功能，各司其职。不过，越复杂的心理过程往往越有可能涉及跨脑区、跨层级的协作，因此也就越难找到明确的功能定位——功能越复杂，定位也就越“缥缈”。

“新旧混合”的大脑

我们先来看“新旧混合”。

大脑之所以有“新旧混合”的特点，是因为它并不是一个从零开始一步设计到位的器官，而是在进化的历程中逐步成形的。由进化塑造的事物，多多少少都会带有这种“新旧混合”的特点。

法国生物学家弗朗索瓦·雅各布（Francois Jacob）曾说：“进化是个修补匠，而不是工程师。”工程师在设计产品时可以从零开始，想要实现什么功能就对应设计最适合它的硬件和软件。想要设计一辆跑得最快的赛车，那就可以把它的外形设计成流线型，再给它安上马力最强劲的发动机……工程师是可以从零开始构思出最优设计的，但是“进化”可没法这么做。“进化”并不能从零开始，因为承载着这个过程的，是一代又一代活生生的生物体。

这里的第一个关键词是“一代又一代”。每一代生物的脱氧核糖核酸（DNA）序列都是从上一辈继承而来的，生物的每一步进化都只能在上一代DNA序列上产生一小部分改动而已。从上一代到下一代，不可能做到完全颠覆式的改变。一只鸟妈妈可能生出一只翅膀更宽阔的幼鸟，但不可能生出一匹小马。进化是在上一代的基础上微调，而不是从零开始自由创造。

另一个关键词是“活生生”。在基因传承的过程中，每一代生物体都得好好活着，然后才有可能把产生的那些变异基因传递下去。所以那些对于生物体来说“性命攸关”的身体结构，相对来说就更难被大刀阔斧地改变，心跳、呼吸、代谢这些基本功能必须得在每一代生物体上都完好地运作。为了让肺部进化得更完美，就让心脏先委屈一下，停一停——进化的机制可做不到这一点。

造成的结果就是，尽管今天活跃在世界上的各种生物在某些生理结构上已经变化得跟它们远古的祖先相距甚远，但它们身体里那些掌管着呼吸、基础代谢等基本生理功能的结构，改变得却往往没有那么剧烈。

如果我们把进化想象成一个打算改造一辆老爷车的汽车工程师，那么他面临的难题就是：在改造这辆老爷车时，车每时每刻都有可能被拉到路上跑一会儿，所以他得保证发动机系统、刹车系统这些核心部件随时正常运转。于是对这些核心部件，工程师只能慢慢地做些谨小慎微的调整。这哪还像是一个汽车工程师？这分明就是一个修旧车的修理工。所以说，“进化是个修补匠，而不是工程师”。

这个道理套用在大脑的进化历程上也同样成立。大脑也不是一辆从零开始设计出来的跑车，它同样是“进化”这个修补匠在更“古老”的神经系统上一步步修修补补，改造成现在这个样子的。

这就是为什么大脑是个“新旧混合”的大杂烩，有些部分比较“现代”（甚至是人类独有的），但有些部分（尤其是那些掌管基础代谢的神经结构）却相对“古老”。

那么，“新旧混合”具体是如何混合的？我们来看看大脑结构的细节。

“分层分工”的大脑

人类大脑在结构上有点像一个冰激凌甜筒。在进化历程中，当大脑增加更高级的功能时，它并不会彻底推倒原有的神经结构，而是在原有的结构基础上“生长”出较新的结构，就像是在冰激凌甜筒的顶上又加上一个冰激凌球。越底层的冰激凌在进化史上出现得越早，功能也越简单；越顶层的冰激凌在进化史上出现得越晚，功能也越复杂多样。

具体来说，从底层到顶层，大脑里大致有这么几个“冰激凌球”（如图1-1）。

最底层的那个“冰激凌球”是脑干（brainstem）。脑干是身体控制调节中枢，负责那些不需要意识控制的生命必需功能（心跳、血压、呼吸节奏、体温和消化等）。脑干还是一些重要反射活动的协调中枢，比如打喷嚏、咳嗽和呕吐都由脑干负责。一些调节清醒—睡眠状态的药物（比如咖啡因）就是作用于脑干区域的。

第二个“冰激凌球”是小脑（cerebellum）。小脑有调节运动的功能，我们平时爱形容那些运动能力不太好的人“小脑不发达”，就是缘于此。小脑也负责调节一部分知觉。我们给自己挠痒痒时之所以不会觉得痒，正是因为小脑调节知觉的功能在起作用。当大脑指挥手臂给自己挠痒痒时，小脑会识别出这是自身的动作，并抑制它的效果（有些小脑受损的病人由于该机制失灵，给自己挠痒痒时也会觉得痒）。

第三个“冰激凌球”是小脑之上的区域——中脑（midbrain）。中脑里有初级的视觉和听觉中枢。某些动物最主要的感觉中枢就在中脑，比如青蛙吐舌头粘住飞虫的动作，就由中脑指挥。

第四个“冰激凌球”——下丘脑（hypothalamus），负责维持身体内部环境的稳态。我们感到冷的时候，身体会打冷战，通过肌肉运动产生热量，这就是下丘脑实现的功能。另外，饥饿、口渴这些感觉也都是在下丘脑被激发的。它可以说是跟“吃喝拉撒”关联最密切的脑结构。

第五个“冰激凌球”——丘脑（thalamus），是大脑的中继站，它是以上这些较底层的脑结构与接下来将要介绍的高级脑结构之间的联络枢纽。丘脑负责向更高级的脑区传送下层脑区收集到的感觉信号（比如冷、暖、饥、饱等），以及反过来向下层脑区传送高级脑区的指令（比如抬胳膊、屈腿等）。

第六个“冰激凌球”是边缘系统（limbic system）。如果沿着鼻梁这条线把大脑左右切开，很大一部分脑结构会暴露出来，但边缘系统是个例外。边缘系统深埋在大脑内部，是所有脑结构中被包裹得最严实的区域。边缘系统里有两个特别重要的结构——海马体（hippocampus）与杏仁核。海马体担负着一部分记忆存储的功能，而杏仁核则与情绪密切相关。上节中“得州钟楼狙击手”查尔斯·惠特曼脑中的胶质母细胞瘤压迫到的正是杏仁核。

边缘系统也是大脑意识和无意识交会的十字路口，在它之下的那几个“冰激凌球”里，无意识占主导；而在它之上，意识的主导权才开始显现。

最后，我们来到了大脑的外表层，这里有脑中的第七个“冰激凌球”——大脑皮层（cerebral cortex）。大脑皮层是神经系统在进化史上最晚出现、功能也最高级的部分。我们人类拥有所有动物中最发达的大脑皮层。人类能“称霸”地球靠的是无与伦比的思考能力，而逻辑推理、制订计划、总结经验、权衡利弊、想象、创造等高级思考能力，都是以大脑皮层为依托而展开的。我们人类这个物种的荣耀，在很大程度上就构建在大脑皮层之上。

人的自我意识，也就是“我如何如何”这样的主观体验，主要也是在大脑皮层上产生的。“你”在哪里？可以说，你就在你的大脑皮层上。

虽然略过了很多重要性相对次要的脑结构，但到这里，我们基本上已经把大脑的“冰激凌甜筒结构”看清楚了。最下面的第一个“冰激凌球”——脑干，跟青蛙、蜥蜴区别不大；中间的第二到五个，跟老鼠没有本质上的差别（当然，细节差异巨大）；而最上面的这个“冰激凌球”，虽然别家也有卖，但我们人类是“独家限量超大勺”。

我们也看到，大脑的不同层级分别掌管不同功能，各司其职。意识、决策等最高级别的功能位于大脑皮层；控制呼吸节奏、体温等低级的功能位于脑干；在它们之间，是参与相对高级的无意识功能的脑区——中脑、下丘脑、小脑。这就是大脑“分层分工”的特点。

但在“分层分工”这个笼统的结论之下，我们还要关注一个重要的细节，那就是：功能越复杂，定位就越“缥缈”。

越靠近下层的“冰激凌球”，脑结构与功能之间的对应关系就越简单明确。比如，神经科学家能明确告诉我们，“呕吐”这样的反应是由脑干里的哪一个具体结构负责的。但越是靠近上层的“冰激凌球”，在脑结构与功能之间建立对应关系就变得越困难。比如说，对过去经历的一段记忆具体由大脑的哪个区域负责记录和存储？这种功能定位就变得非常困难。对于“决策”“创造”这种最高级的大脑功能，明确的定位就更是不可能了。

大脑高级功能的定位之所以困难，大致是因为以下两种情况：

第一种情况是，随着时间的流逝，一项功能在大脑中的定位并不是一成不变的：比如，有证据表明，记忆先在海马体储存一段时间，但后来会被转移到大脑皮层中的其他区域。

第二种情况是，像“决策”这样的复杂心理过程，通常都涉及多种信息的汇集，以至于一个决策任务是跨脑区协作完成的，这样的高级心理过程也很难定位到某一个具体的脑区里。

这就是为什么大脑越底层的结构在功能定位上就越简单明了，越上层的结构，定位就越模糊。

启发与应用：优势解，而非最优解

在这一节里，我们不仅了解到大脑的基本结构，也触及了进化论中的一个基础原理：进化往往会塑造出问题的优势解，而非最优解。

“进化是个修补匠，而不是工程师”，“进化”对生物体的改造受到诸多现实因素的限制，并不能从零开始设计理想化的完美生物体。进化本质上是“相对优势”的胜利。那些相对于其他个体而言拥有一点点优势的个体能产生更多的后代，于是成为物种的主流。

工程师雷厉风行的效率固然引人注目，但我们也不要忽视修补匠的细水长流。“寻求优势解，而非最优解”这种解题思路或许也是一种我们可以借鉴的日常处事法则。如果直奔最优解遇到阻碍，那我们可以转换思路，试试参考进化的模式，把一系列解题方案抛进现实，看看哪些方案拥有“相对优势”，最后从这些拥有相对优势的解题方案中逐渐摸索出更好的优势解。

扩展阅读

戴维·林登，《进化的大脑：赋予我们爱情、记忆和美梦》，上海科学技术出版社，2011年

推荐理由：关于进化的力量如何塑造大脑的科学读物。