人腦是怎樣運作的？

美國精神病研究所的精神科醫生富勒·托里説：“人體各器官中，腦的功能和運作是最不容易研究、掌握的。這個小東西就在我們的頭殼裏，擱在我們的脖子上，然而研究起來卻這麽困難。”

話雖如此，對於人腦怎樣處理各種感官提供的信息，科學家説他們已具有相當的認識。舉個例，請考慮一下人腦怎樣處理視像資料，使視覺感官發揮作用。

腦子的眼睛

光線進入眼睛後，會落在位於眼球後方的視網膜上面。視網膜由三層細胞組成。第三層，也就是光線落在的一層，含視桿細胞和視錐細胞；視桿細胞對光度敏感，視錐細胞則對波長不同的紅、綠、藍三種顔色的光産生反應。射進眼睛的光線令視桿細胞和視錐細胞内的色素變白，從而向第二層發信息，第二層細胞接着又將信息傳給最外的一層，而最外一層細胞的軸索就共同構成視神經。

視神經内數百萬個傳遞信息的神經元，在腦部一個稱為視交叉的交會點相遇，然後再“兵分兩路”。傳送來自兩眼視網膜左邊信息的神經元在這兒會合後，就循平行的路徑前進，把信息傳到左腦去。同樣，來自兩眼視網膜右邊的信息也在視交叉會合，再給傳到右腦去。當神經衝動抵達位於丘腦的轉發站時，另一批神經元就會接力，把信息傳送到腦後方稱為視皮層的區域去了。

視像資料的不同方面會沿着平行的路徑前進。研究員發現，主要的視皮層連同附近一個區域好像郵政局處理郵件一般，把神經元傳來的各種信息分門别類、安排適當的前進路線，並一一加以整合。此外，有個區域負責辨識活動和輪廓，像物體的邊緣等。另一個區域辨認形態和色彩，還有個區域不斷把接收到的視像信息更新，好察出眼前事物的一舉一動。近年的研究顯示，腦部有多達30個不同的區域處理眼睛收集的視像資料！可是，這些區域到底怎樣合力産生視像呢？不錯，人腦是怎樣“看見”東西的呢？

視覺的産生

眼睛替腦子蒐集周邊資訊，不過，大腦皮層顯然才是真正處理腦子所接收信息的“功臣”。照相機拍出來的照片總會顯示攝進鏡頭内整個景象的種種細節。可是，人觀看同一的景象時，就只會看見自己專注留意的部分。腦子怎曉得這樣“看”，這至今還是個謎。有些研究員認為，這是在所謂的會聚帶裏，視像資料逐步整合起來的結果；這種功能有助於人把已知的和眼前的事物作比較。另一些人則聲稱，人有時無法清楚看見想看的東西，就是因為控制視野的神經元還沒有“燃點”起來。

不過，叫科學家最傷腦筋的，可不是解釋視覺如何産生，而是要決定“意識”和“思維”到底是怎麽一回事。像核磁共振成像和光子發射體層照相術一類的掃描技術，使科學家得以進一步探索人腦。另外，藉着觀察人思想時血液流經的腦部各個部位，科學家也能够相當肯定地説，大腦皮層看來有些不同區域，是分别職掌聆聽、閲讀和説話的。可是，正如一個作家説：“思維和意識的現象……比任何人猜想的都要複雜得多”。不錯，人腦有不少奧妙之處依然有待鑽研、考究。

人腦只是一台神奇電腦？

將人腦比作别的東西，也許可以使人更了解自己複雜無比的腦子。在18世紀中期，即工業革命之初，人們喜歡把人腦比喻機器。後來，電話交換台成了科技進步的象徵，人們就把人腦打比為一個有接線員操作的繁忙電話交換台。到了今天，人們都用電腦處理繁複的事務，於是人腦又給比作電腦。但是，這個比方是否恰當，足以解釋人腦的運作呢？

人腦和電腦之間存有好些顯著的差異。人腦基本上是個化學系統，不像電腦靠電力發動。腦部每個細胞内有無數的化學反應進行，跟電腦的運作迥然有别。此外，正如蘇珊·格林菲爾德博士評論，“人腦無須人為之編寫程式：人腦既是個自發性的器官，又獨具創意”，但人卻要為電腦編寫和輸入程式，電腦才能運作。

另外，神經元互相溝通的方式也顯得相當複雜。不少神經元對1000個或更多個經突觸輸入的信息作出反應。考慮一下一個神經生物學家所作的研究，你就明白以上的話是甚麽意思了。這個神經生物學家研究腦部下方，也就是鼻子上方後端的部位，好找出人怎樣辨别氣味。他説：“跟證明幾何定理或理解貝多芬的弦樂四重奏曲相比，辨别氣味簡直易如反掌。可是，實際的過程卻涉及大約六百萬個神經元，而個别的神經元又能跟其他神經元互通信息，信息的數目可高達一萬個之多。”

然而，人腦還不只是布滿了一堆堆的神經元而已。每個神經元都有些膠質細胞。膠質細胞不但使腦部組織結構緊密，還充當絶緣物質，令神經元能够抵禦感染，並且緊密地連結起來，在血和腦之間形成一道保護屏障。研究員相信，膠質細胞也許還有些他們沒發現的功用。難怪《經濟學家》週刊在結語中説：“人造電腦只是個以數字形式處理資訊的電子産品，用它來跟人腦相比，不但顯得相形見絀，而且有誤導大衆之嫌。”

人腦神妙莫測的地方還多着呢！接着，我們會討論人腦另一個引人入勝的方面。

腦子與記憶

理查德·湯普森教授説：“［記憶］也許是自然界當中最異乎尋常的一種現象。”記憶牽涉到腦部幾種不同的功能。研究腦部的人一般把記憶分為兩類——陳述性記憶和程序性記憶。陳述性記憶跟儲存事實有關，而程序性記憶則涉及技能和習慣。另外，一本叫做《人腦——神經學入門》的書，也按照各種記憶在腦海中停留的時間，把記憶分為四類。這四類記憶分别是（1）極短暫記憶：維持約十分之一秒；（2）短暫記憶：持續數秒的記憶；（3）近期記憶：對近日經歷事件内容的記憶和（4）長期記憶：經口頭反覆記誦的資料和練習而得的運動技巧的記憶。

長期記憶的形成，也許跟它始於腦部前方的活動有關。信息一經選擇歸入長期記憶一類，就會轉化為電衝動，傳送到腦部稱為海馬的部位去。在這兒，神經元會經歷一個稱為加強記憶的過程，使其傳遞信息的能力得以提高。——請參看附欄“傳遞信息的過程”。

不過，對於記憶的形成，一些研究員卻有另一番解釋。他們認為，腦電波在記憶過程中起着十分重要的作用。他們聲稱腦部電氣活動的規律擺動，就像有節奏地擊鼓一樣，使記憶連接起來，同時還控制着個别的腦細胞被激活的時刻。

研究員認為，人腦將記憶分散存放在不同的區域裏，而不同的概念都跟專司有關方面的腦區連繫起來。因此，腦部有些區域顯然是專司記憶的。在腦幹附近，有團大小像杏仁一般的神經細胞稱為扁桃體，專門處理跟恐懼有關的記憶。另一個呈灰色叫做基底神經節的區域，以記憶習慣和下意識的運動技巧為主。小腦位於大腦後方的底部，掌管經學習和隨鍛鍊而變得純熟的技巧和身體的反射作用。一般研究者相信，小腦是儲存像騎自行車一類所需保持身體平衡技巧的地方。

以上只是簡略地談談腦子的運作方式罷了，還沒深入地談到腦子其他奇妙的功能呢！腦子使人有時間觀念、能够學習語言和做出各種各樣靈巧的動作。此外，腦子也調節人體的神經系統、調控各個重要器官，以及使人能忍受痛楚。不但這樣，科學家最近還發現，腦子裏有些化學物質跟免疫系統有連繫，使兩者可以溝通。神經系統科學家戴維·費爾滕説：“人腦這麽精密複雜，令人不禁懷疑到底有沒有這麽一天，人能够完全明白人腦是怎樣運作的。”

不管還有多少跟人腦有關的問題有待考究，這個精妙絶倫的器官使人一生下來就具有思考、沉思和回憶以往所學的能力。那末，我們該怎樣做，才算是善用這個寶貴的器官呢？看看這系列最後一篇文章就自有分曉了。

［第8頁的附欄或圖片］

傳遞信息的過程

神經元一經激活産生神經衝動之後，神經衝動就立時沿着神經元的軸索前進。軸索末端内有若干個小球（突觸小泡），而每個小球都含有成千上萬個神經遞質分子。神經衝動一旦到達突觸，突觸小泡就把這些分子釋放出來，跟軸索末端的表面融合，使神經遞質得以越過突觸繼續前進。

像鎖與鑰匙互相配合一樣，不同的神經遞質會打開或關閉另一個神經元接收信息的渠道。於是，帶電荷的粒子流向接收信息的神經元，促成化學改變：不是産生電衝動，就是抑制進一步的電氣活動。

當神經元不斷受刺激，釋出更多橫越突觸的神經遞質時，稱為加強記憶的現象就發生了。有些研究員相信，這個過程使神經元靠得更攏。有些則聲稱，有證據顯示接收信息的神經元對傳遞信息的神經元有回饋，從而促使進一步的化學改變，産生更多蛋白質充當神經遞質，因而鞏固了神經元之間的連繫。

腦子不停地改變聯繫，而且極富彈性，令人不禁想起以下這句諺語：“業精於勤，荒於嬉。”因此，如果你想對某件事情有鮮明的記憶，就要不時加以回顧了。

軸索

從神經元延伸出來的纖維組織，神經信息經此傳遞

樹狀突

從神經元延伸出來，短小、呈分叉狀的纖維組織

軸突

突出神經元以外觸鬚般的組織，主要分為軸索和樹狀突兩種

神經元

神經細胞。人腦約含有一百億到一千億個神經元，而“每個神經元都可以跟成千上萬個其他神經元連繫起來”

神經遞質

橫越發信息和接收信息的神經元之間稱為突觸的空隙，傳遞神經信息的化學物質

突觸

介乎發信息和接收信息的神經或神經元之間的空隙。

［鳴謝］

以上資料取材自《闡釋人腦》，蘇珊·格林菲爾德教授著，1996年出版。

CNRI/Science Photo Library/PR

［第9頁的附欄或圖片］

人類得天獨厚的能力

人類能有出色的溝通技巧，全賴腦内一些稱為語言中樞的區域。人想説的話，看來是由左腦半球叫做沃爾尼克區（1）的部分組織而成，而這個區域又跟負責應用語法規則的布洛卡氏區（2）互有溝通。神經衝動一經産生，就會傳到附近控制面部肌肉的運動區，把思想化作適當的話。此外，這兩個區域跟視覺系統相連，使人能够閲讀；跟聽覺系統也有連繫，使人能聽見和理解别人説話的内容，並進一步作出回應。不可不提的是，它們也連接着人的記憶儲存庫，使人可以把有價值的思想保存下來。一份叫做《深入人腦》的小册子評論説：“人跟其他生物的主要分别是，人不但能够掌握物質世界裏各種各樣數目驚人的技能、事實和規則，還能認識和了解他人，明白人們行事為人背後的動機原因。”

［第7頁的圖片］

人腦有不同區域，專門處理色彩、形態、邊緣、形狀，以及察出眼前物體的一舉一動

［鳴謝］

Parks Canada/ J. N. Flynn