神经科学的历史(一)——从古代到中世纪的漫长历程
考古学家在一个史前城市遗址中发现了这样一个头骨:
明显有两处致命的刺伤(t 1 &；T2).起初，一般认为这两处损伤是由强烈撞击造成的。但经过仔细的仪器检查，发现T1和T2更有可能是人为穿刺造成的。那么，史前人类为什么要用利器刺穿头骨呢？是什么神秘的仪式，还是不为人知的恶毒诅咒？后来，科学家得出了最有可能的结论:外伤来自所谓的“钻孔”。古代的人没有基本的精神病理学知识，所以看到一个人衣冠不整，疯疯癫癫，胡言乱语，就以为他被魔鬼附身了。因为人的头骨比较致密，而且是封闭的，所以当时的人认为需要在头骨上开一个小洞，为魔鬼打开一条通道，把他引出来。事实上，这种看似荒诞的技术已经延续了数千年，甚至直到二十世纪，还有学者肯定了这种技术的实用性。20世纪的一位科学家试图在自己的头骨上开一个洞，结果得到了“重生的喜悦”和“前所未见的世界的开放和光明”。但这项技术显然相当危险，至今没有确切的科学依据。在它盛行的几百年里，死了无数人，包括一些古往今来的大名人。德国作曲家舒曼晚年患上了现在所说的“阳性精神分裂症”，伴随着剧烈的头痛和刺耳的幻听。他曾试图跳进莱茵河自杀。后来为了摆脱疾病，他独自接受了所谓的“心理医生”的治疗。这位“专家”认为，舒曼的病来自大脑额叶，必须通过颅骨穿刺刺激病源，才能有效缓解病情。当然最后都是悲剧结局。这位写出了震惊世界的《莱茵交响曲》的天才，最后因为伤口感染，痛苦地死在了另一个国家。
生活在公元前3000年的埃及人相信人死后的灵魂可以重生，于是建造了金字塔，制作了木乃伊，从而导致了今天沙漠中的奇观。埃及人在制作木乃伊时，会将人体内所有“无用”的器官切除，大脑就是其中之一。他们认为心是灵魂的栖息地。
大约在公元前400年，希腊人在推测大脑的功能方面有了很大的飞跃。他们认为大脑是感知的中心。古希腊文明盛行时期，几位智者也对大脑做出了自己的推测。正如本文开头所介绍的，希波克拉底认为大脑控制着人类的智慧。亚里士多德的观点很有意思:他认为人在热血沸腾的时候是非常不理智的。要理性思考，就要凉血。大脑的功能是冷却流经大脑的血液。亚里士多德把大脑比作“鼓风机”，无时无刻不在吹着风，激发人的理性思考。基于亚里士多德的名气，这个荒谬的理论被当时的人们公认为真理长达数百年，直到一个关键人物的出现，彻底改变了人们对大脑的认知——古罗马生理学家盖伦(公元前200年)。
盖伦是解剖动物的第一人，在解剖大脑的过程中，他发现大脑可以清晰地分为两部分:一部分略大，有明显的凹槽和裂缝；另一部分更小，覆盖着树状结构。他称大部分为大脑，小部分为大脑。而且他更准确地定义了大脑和小脑的功能:大脑负责感知，小脑负责运动。真正让他出名的是他著名的“动物精神”。盖伦解剖大脑时，发现动物的神经系统中有许多小空间，里面充满了粘稠的半透明液体。他总结说，这些液体是动物的“精神源泉”。这些液体流遍了动物的全身，维持着动物的基本生命活动。这些小空间其实就是现代科学定义的“脑室”，比如大脑中的第三、第四脑室。盖伦看到的其实是动物体内流动的四种液体:血液、粘液、黄胆汁和黑胆汁。盖伦认为“动物精神”是智力的中心，智力包括想象、认知和记忆。
盖伦的动物精神理论已经流行了几百年。他最杰出的支持者是法国数学家和哲学家笛卡尔。笛卡尔不仅发明了坐标系的思想，提出了著名的“我思故我在”的理论，还对大脑这个智慧的轴心产生了相当大的兴趣。而且他还在盖伦理论的基础上提出了自己的大脑运作模型。他认为“动物精神”是用来控制复杂动作的。人类和动物唯一的区别就是人类有“灵魂”而动物没有，这意味着人类会比动物复杂很多。人睡着了，“动物精神”就会从人体流走；当人清醒时，“动物精神”会留在人体内。因为松果体位于大脑的中央，所以被笛卡尔认为是所谓的“人类灵魂的基地”，是大脑最重要的部分。但现代生物学证明，松果体只是内分泌系统中相对不重要的一部分，其功能是分泌褪黑激素，调节生物钟。他进一步提出了“流体力学模型”来解释神经系统的工作原理。虽然笛卡尔的模型是错误的，但他也被证明是历史上第一个提出反射弧模型的人。他的模型工作如下:
仔细看下图。人类的神经系统是由液体构成的。人脑中有许多瓣膜，这些瓣膜之间有细长的通道相连。这些通道连接着人的各种肌肉组织。当双脚靠近炽热的火焰时，人体内的“动物精神”被加热，其热量传递到大脑的阀门，阀门打开，大脑中的“动物精神”沿着通道流向脚部和腿部的肌肉。这样人就会缩回脚，不会被烫伤。然而，在笛卡尔提出这个模型后不久，“动物精神论”就被彻底否定了。
一天，荷兰微生物学家Jan Swammerdam的妻子在做饭时切下了一只牛蛙的头。但是Swammerdam非常惊讶地发现，即使没有头，牛蛙的四肢还是不停地抽搐。按照笛卡尔的理论，肌肉组织工作不是需要有大脑中“阀门”的控制吗？那么无脑牛蛙的四肢是如何运动的呢？仅仅是生活中这样一个小现象，就足以反驳笛卡尔的“流体力学模型”。“动物精神论”终于在18世纪被一位意大利生物学家路易吉·加尔瓦尼(1737-1798)彻底否定了。他把剥了皮的青蛙腿挂起来，发现当腿上的神经通电时，青蛙的腿会抽搐。他终于得出结论，神经是电流的导体。他的发现结束了“动物精神论”的时代。细数起来，我们会惊讶地发现，“动物精神论”已经在社会上流传了近两千年。
从18世纪中期开始，神经科学进入了“电信号传递”和“神经解剖学”的全盛时期。Bois-Reymond发明了一种微型的极其灵敏的电压表。当他将这个电压表植入动物的大脑时，他发现大脑可以发电。他进一步发现了神经元中最经典的“静息电位”和“动作电位”。英国外科医生查尔斯·贝尔是第一个进行“实验性切除”的人。所谓“实验性切除”，就是将正常动物的某个器官切除，然后观察该动物的行为变化的实验。比如去掉金鱼不同部位的鱼鳍，观察金鱼的游泳行为变化。这种实验技术现在已经不太常见了，因为它经常会涉及到一些神经伦理问题，但不可否认的是，在贝尔的时代，这种技术为科学提供了一次飞跃。他分别切断脊髓中的背神经和腹神经，发现切断腹神经后，实验体中神经以下部分的运动能力完全丧失；切断背神经后，实验体中神经以下部分的感觉能力完全丧失。贝尔的实验证明了脊髓内部结构的基本分工，对“全身瘫痪”和“截瘫”等疾病的研究产生了深远的影响。
现代非常流行的一个脑科学理论是“功能定位”理论。所谓功能定位，就是大脑的不同区域有不同的特殊功能。然而，这样一个经典的理论，曾经有过极其不堪的历史。最早的功能定位理论是法国解剖学家弗朗茨·加尔在18世纪末提出的“颅相学”。以他为首的科学家小组认为，通过触摸人类头骨，观察人类头骨的凸起状态，可以看出人类的性格特征。他们还“权威地”公布了一组插图，指出哪个头骨凸起代表懒惰，哪个凸起代表奴役，哪个凸起代表高贵.....因此，他们调整了奴隶社会；因为按照他们的理论，有的人生来高贵，有的人注定可悲。可悲的是，盖尔的谬论在当时被人们奉为神谕，人人都信以为真。他的教材当时也卖出了10万多册。幸运的是，颅相学没有持续多久。另一位法国解剖学家让·皮埃尔·弗卢龙通过实验分别切除大脑和小脑，彻底否定了盖尔等科学家的颅相学理论，功能定位理论也开启了新一代潮流。在随后的100多年里，真正改变历史的神经科学家层出不穷。
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参考资料:
驱魔的动物精神，神经科学的历史，2007年7月10，作者莫，/neurophilosophy/2007/07/exo cizing _ animal _ spirits . PHP，引用链接URL: /mt/pings/45280
其他资料来自斯坦福大学数学与神经科学公寓斯隆大厅。(其他资料来自斯坦福大学数学与神经科学学院)。