专栏名称: 生物世界

解读前沿科学进展，报道趣味研究发现，普及生命科学知识

史上最颠覆认知的诺奖：他劈开人的大脑，挖出两个独立意识

生物世界 · 公众号 · · 2021-10-04 17:41

正文

撰文 | SOOF

来源 | 生物学霸

「谨向阁下大脑的左右两半球一并致贺！」

1981 年，加州理工学院校长金伯格（Marvin L. Goldberger）对罗杰·斯佩里（Roger Sperry）如是祝贺道。

罗杰·斯佩里来源：诺奖官网

10 月 9 日凌晨 3 点左右，睡梦中的金伯格被越洋电话吵醒，欧洲记者祝贺他治下的加州理工又增加一位诺奖得主——心理生物学教授斯佩里获得 1981 年诺贝尔生理学或医学奖。还没回过神来的校长反问道：他是因为什么获奖的呢？

校长有此一问，并不是对斯佩里不熟悉，而是因为斯佩里可能获奖的领域有点多：发育神经生物学、实验心理生物学，以及人类大脑半球的功能性分工（也就是裂脑研究）。虽然最终荣获桂冠的是最后一个，但很多人坚信，斯佩里在前两个领域的工作同样值得诺奖。

四肢发达，头脑并不简单

1913 年，斯佩里出生于美国康涅狄格州首府哈特福德一个典型的中产家庭，走的教育路线也非常中产。读高中时，他学业和体育兼顾，是多项运动的校内明星运动员，据说还创造了那时全州的标枪记录。凭借出色的成绩获得奖学金，他顺利入读欧柏林学院（Oberlin College）。在大学阶段，斯佩里依旧热爱体育，身为篮球队队长的他，还经常参加棒球和足球比赛。当然，中产家庭的孩子肯定要打工的，斯佩里在校内一家咖啡馆谋得一份兼职，搞点勤工俭学。

欧柏林学院图片来源：欧柏林学院官网

美国高中不分文理科，斯佩里到大学读的是英文文学专业，和神经生物学是一点不沾边。但是在校期间他上了门心理学的入门课，而这门课的老师是大名鼎鼎的语言心理学家斯泰森教授（Raymond Herbert Stetson），此公凭借专著《动力语音学》（Motor Phonetics: A Study of Speech Movements in Action）提出「胸腔搏动说」而扬名天下。而且，斯泰森是美国心理学之父哈佛教授威廉姆·詹姆斯（William James）的嫡传弟子之一。

威廉姆·詹姆斯图片来源：wiki

很巧或很不巧的是，斯泰森教授有点残疾，出行不便，所以强壮的斯佩里就自告奋勇地承担协助教授出行的任务，相当于生活小助理。作为一个外行的本科生，斯佩里在那几年最常做的事情就是把斯泰森教授送到桌旁，然后自己坐在桌子的一角，听教授跟他的同事们讨论各种有关心理学的研究方向。这张桌子有时是会议室的办公桌，有时是餐桌。

所谓说者无心，听者有意。聪明的斯佩里听着这帮心理学大牛神侃，发现原来心理学能研究这么多好玩的方向。他越听越开心，脑袋一热，决定转行学心理学。于是，1935 年获得英文文学学士学位后，斯佩里留校跟随斯泰森教授攻读心理学研究生，并于 1937 年取得心理学硕士学位（属于 MA），研究方向是大脑结构和行为。

硕士读完，斯佩里感觉大脑结构的研究很缺乏，但研究直接研究人脑显然不现实，不如先从动物的大脑开始。斯佩里就到芝加哥大学，跟随当时神经生物学先驱保罗·魏斯（Paul Alfred Weiss）攻读博士。魏斯是一位优秀的科学引路人，实验理论双佳，而且愿意跟学生们分享自己那些看似不着调，其实很有创见的想法。四年后，他不仅训练出一双堪比脑外科医生的巧手，更获得了一套专业精深视野开阔的思维方式。

1941 年，斯佩里博士毕业，得到哈佛大学生理心理学家卡尔·拉什利（Karl Spencer Lashley）的青睐，受邀过去进行博士后研究。在战火纷飞的二战中，师徒两人从马萨诸塞州的波士顿南下到佛罗里达的橙色公园，在 Yerkes 灵长类动物研究中心继续对神经的研究。

卡尔·拉什利，图片来源：wiki

做完博后，斯佩里又继续在 Yerkes 做研究，二战结束后的 1946 年，他以解剖系助理教授的身份重回母校芝加哥大学。

以自己的 Nurture 支持 Nature

Nature or nurture？是斯泰森教授在欧柏林学院心理学入门课程中必问的问题，也是认知心理学领域是一个根本性的古老难题：

人的行为是与生俱来的，还是后天经验影响的结果？

斯佩里从青年时代就一直对这个问题感兴趣，但作为解剖学助理教授，他没时间细琢磨。1949 年，在胸部 X 光体检中，他被发现有肺结核的疑似病征。虽然二战后这种「白色瘟疫」已经有了控病措施和临床疗法，但公众还是谈之色变。斯佩里只好被送到纽约萨拉纳克湖（Saranac Lake）的结核病疗养院隔离治疗。在这里斯佩里开始整理关于意识与大脑的想法。

从亚里士多德开始，西方学术界对于 Nature or nurture 这个问题有了普遍的共识，认为经验决定行为，即人出生后的环境和经历决定了这个人的行为。

亚里士多德图片来源：站酷海洛

但正是根据自己的「环境和经历」，斯佩里不认同这个观点。

读博期间，他研究大鼠后肢神经的互换。经过外科手术，大鼠后肢肌肉群主要神经被颠倒，在受到电刺激后，大鼠无法抬起受到电击的那条腿，而是抬起了颠倒运动神经后的另一条腿。比如，手术后的大鼠，右后肢受到电击，左后肢就会抬起，反之亦然。斯佩里从多次实验中得出结论，哺乳动物出生时每条运动神经都有特定的功能，不能调节与改变。

在橙色公园，斯佩里研究青蛙为代表的两栖动物神经系统。他把青蛙的视神经切断后，把眼球在眼眶中绕视轴旋转 180°再重新定位。倒霉的青蛙通过视觉收集的信息就上下左右颠倒。被切断的视神经会逐渐萎缩，然后新的视神经会在转动后的眼球上重新长出，伸向脑部，最终与脑部视区的神经细胞关联，重新具有功能性。小青蛙能重新看东西啦！

可青蛙虽能重获视觉，却无法捕食，因为眼球被旋转，它在观察到小虫后，总是向相反方向摄取。这种偏差无法被纠正，要不是工作人员喂食，青蛙都会饿死。这说明眼球的视神经与大脑的连接是固定的，这种固定不以眼球的旋转为转移，而且无法校正。

根据这两组实验，斯佩里认为：

1. 神经功能无法互换，而且与脑的连接固定。

2. 神经的生长具有高度特异性，由遗传决定。

这些思考的结果，在 1952 年得以发表于《美国科学人》（American Scientist）。同年，养好病的斯佩里终于得到芝加哥大学心理学副教授的职位，兜兜转转回到自己最感兴趣的领域。

图片来源：文献截图

劈开大脑，揭开秘密

斯佩里想放手大干，但母校芝加哥大学不给 tenure。1954 年，斯佩里接受了加州理工希克森心理学教授（Hixson Professor of Psychobiology）的职位，来到西海岸。在加州，他终于能把研究方向确定在人脑，后续一系列惊世骇俗的实验也由此展开。

独出机杼的斯佩里，首先在癫痫病人身上研究胼胝体，因为研究对象是现成的。当时的医学界有一种治疗癫痫的临床方法，是切断左右脑之间连接的胼胝体。从手术后的结果看，病人发病次数和严重程度都减少了。这些被切断胼胝体的「裂脑人」，平时表现得和正常人没有什么不同，这让很多人认为胼胝体和大脑两半球的功能毫不相关。

胼胝体（当时的认知是胼胝体仅仅起到撑起大脑重量的工作）

斯佩里查阅了前人的研究，发现早在 19 世纪末，就有人发现损伤两半球之间的视觉路线会导致失语症；在 20 世纪初，则进一步发现损伤胼胝体的前部，会引起失语症。看来，胼胝体还是有用的。如果假设胼胝体有用，那几乎必然会得出一个结论——左右脑功能不同。否则还需要胼胝体干嘛呢？

当然，这还仅仅是假设，实验才是检验科学真理的唯一标准。于是，斯佩里操起擅长的手术刀，向小猫下手了……

图片来源：站酷海洛

他切除猫咪的胼胝体和视神经，手术恢复后，教小猫在右眼被遮盖的情况下，用左眼区分正方形和三角形；以及在左眼被遮盖的情况下，用右眼区分三角形和正方形。猫咪分别用一只眼睛记住了一种图形，但一旦遮住一只眼睛，猫咪就不能分辨靠这只眼睛记住的图形。这不仅说明胼胝体是有用的，而且说明猫咪是用两个不同的脑半球分别记住两个不同的图形，大脑两个半球的功能是分开的。

在猫身上做完实验，斯佩里又找来一批裂脑人志愿者，展开了一系列实验。

针对这些切掉胼胝体的人，斯佩里设计了巧妙的实验，将他们的左眼和右眼视线独立开，在右眼视线内展现一个亮点时，受试者立刻说自己看到了一个亮点，而在左眼视线内展现亮点时，受试者说自己什么都没看到，却能够通过左手手势表示自己看到了亮点。这项实验不但证明了大脑两个半球的功能是分开的，而且暗示右脑负责图像处理，左脑负责语言处理。

左右脑功能图片来源：pixabay

斯佩里又进行了两个升级实验。

为了检验人类左右脑独立的能力，斯佩里在裂脑人受试者的左眼视线内展现一枝铅笔的图片，受试者准确地用左手从一堆物品种挑选出一枝铅笔，说明自己左眼看到了铅笔；如果在左眼视线内展示具体文字，比如「测量时间的工具」，受试者能用左手从一堆物品中挑选出了一只手表，但这两个实验中，受试者都无法讲出物体的名称。可是，如果让受试者右手握住某一物品，他就能叫出物品的名称并描述它。

斯佩里的一系列实验最终揭开了大脑的秘密：人类左右两个分离的大脑半球，都具有各自的高级认知功能，左右脑通过胼胝体互相交换信息。此外，斯佩里还发现右脑的视觉处理、几何空间的识别能力比左脑强大得多，左脑几乎不可能独立完成几何辨别任务。

尾声

没有证据显示斯佩里研究过自己的大脑，但显然，他的左右大脑都足够发达。

除了擅长体育和科研之外，他还爱好户外运动，经常和朋友一起去野营、钓鱼；醉心科学之余，他还喜欢收藏和艺术，是一位狂热的化石收藏者，雕刻和陶艺制造水平也均属专业级别！

这也容易理解，研究大脑的科学家，怎么能没有发达的大脑呢？咱谁都别眼热～～

开放转载

欢迎转发到朋友圈和微信群

微信加群

为促进前沿研究的传播和交流，我们组建了多个专业交流群，长按下方二维码，即可添加小编微信进群，由于申请人数较多，添加微信时请备注：学校/专业/姓名，如果是PI/教授，还请注明。

点在看，传递你的品味