斯佩里

羅傑·斯佩里（1913年8月20日－1994年4月17日），美國心理生物學家。生於哈特福德。1941年獲芝加哥大學哲學博士學位。1954年後任加利福尼亞理工學院心理生物學教授。是美國國家科學院院士，美國科學促進會等組織成員，國際腦研究組織成員。因研究揭開大腦兩半球秘密和功能分工，為人們了解人腦更高級功能提供了新觀念，於1981年與人共獲諾貝爾生理學和醫學獎。

我們稍許回顧一下。我們記得，即使小的腦損傷，假如選擇性地損傷於左半球，那麼可能選擇性地破壞人的閱讀能力，而同時卻保留說話和交談的能力。書面文字繼續能看見，但這些文字失去了它們的意義。這種情況通常出現於左半球角回的病灶性損害。根據這些病例，自然地得出結論：左半球負責閱讀，相反，未損害的右半球必定是“患字盲症”的，或對書面文字無理解能力。

這同樣適用於理解口頭語言的能力。在靠近左側半球的魏氏區內發生病灶性損害，或者這個區域與來自皮層聽覺接受中心的輸入通路受到損害，其結果，別人的口語能聽到，但失去了意義，這些病例似乎告訴我們，對語言的理解被限於左半球，右半球是既患語聾症，又患文字盲。

隨著左半球的而不是右半球的病灶性損害破壞了語言的理解和表達能力這類觀察的積累，使人們產生了神經學上的傳統觀念，即認為，大腦有優勢的、起主要作用的左半球和劣勢的、起次要作用的右半球。次要半球除了無言語能力、無書寫能力及患語聾症和患文字盲症外，還由此推論出，它缺乏與語言和符號處理聯繫在一起的更高級的認識能力。

50年代至60年代早期所收集到的損害的大部分證據都集中地支持一個是主導的、進化得更高級的、理智的左半球以及相比之下另一個是相對落後的右半球的設想。對於典型的慣用右手的人的腦來說，右半球不但是無言語能力和無書寫能力的，而且是讀宇困難的，患語聾症的和失語症的，通常缺乏更高級的認識功能。

60年代早期出現了令人驚奇的事，對施行腦連合部切開術的病人或“裂腦”病人所作的測試似乎表明：在右側即所謂“次要”半球存在著相當大的認識理解和語言理解以及既能寫又能說的能力。這些就是洛杉磯白碑醫學中心神經外科主任菲里浦·沃格爾和醫師瓊賽·布根的病例。這些病人為了控制嚴重而難治的癲癇，忍受了胼胝體及其他前腦連合部中央的外科切斷，以作最後的嘗試。手術切斷了作為兩側大腦半球直接聯絡的所有神經交叉聯繫。從這些手術病人的經驗以及最近10年的裂腦動物的研究，可以預言：這種裂腦的結果不會嚴重地使其不能從事一般日常活動。這被證明正是如此。在無其他重要的腦部病變情況下，給予前腦連合部完全切斷的病人6個月至一年的恢復時間，若偶然第一次相遇或交談，或者甚至通過一次全面的常規性醫學檢查，通常不會被發現。

我們與米坎爾·卡扎尼加一起對這些病人的早期研究，似乎從一開始就顯示出，分離的右半球並非像預想的那樣是患語聾症的，也不是患字盲症的。單側性語言能力的測試證明了右半球在很大程度上是無言語能力和無書寫能力的，但在適當高的水平上，當檢查者言語說得響些時，則能夠理解詞意。分離的有半球也能閱讀閃現在左視野的書面的辭彙——用按照各種狀況在供選擇的一列物品中選擇或指出對應的物體或圖片來證明。腦連合部切開術的病人也能夠用右半球去選擇與呈現的物體和圖片相匹配的正確的書寫或口述的詞，以及正確地說出書面的辭彙，反之亦然。對於不直接地提及而僅僅用複雜的口述短語例如“一個測量儀器”，“液體的盛器”等等來描述的物體，也能通過右半球達到正確地觸摸取出。就分離的右半球來說，這些病人還可以用剪下的字母拼出三四個單字，並可以用觸覺默讀出這些單字。最近，贊德爾應用了經他改革的可作長時間觀看的鞏膜透鏡技術，並由他證實了右半球的這些語義的能力，並擴展到綜合性的一系列實驗。在60年代早期，同時代的神經學說竟是如此強烈的相反，以致於Bogen醫師對從我們初期的一些關於語言的論文中抽掉他的名字表示誠摯的感謝。

我們深信，對於這些語言測試的答案必定來自右半球，而決不是來自大腦的左半球。這是以單側試驗過程為根據的。在這個試驗中，用接連查問詞語問題的方法證明：負責說話的左半球對右半球作出的回答和行為一無所知。每個被分離的半球好像都意識不到另一側半球的認知事件——正像路南德·邁耶在芝加哥大學開始的和我們在50年代用動物做的裂腦研究那樣。換言之，每個大腦半球都似乎有它自己的、大量獨立的、具有自身的感知覺、學習與記憶經驗的認知領域，在表面上所有這些都是在另一側半球中被湮沒的相應的事件。儘管人類的基本的半球失去聯絡綜合征與早先在貓和猴身上作出的研究基本上相似，但在人類患者身上的表現形式更具有戲劇性。這些病人中的負責說話的半球會用其自己的辭彙直接告訴我們，但它對正確回答測試的不說話的、合作的半球的有關內部經驗卻一無所知。不僅僅是一側功能缺乏或不存在時，而且當兩側同時存在時，也可以推論出腦功能的偏側化現象。

他把貓、猴子、猩猩聯結大腦兩半球的神經纖維（最大的叫胼胝體）割斷，稱為“割裂腦”手術。這樣兩個半球的相互聯繫被切斷，外界信息傳至大腦半球皮層的某一部分后，不能同時又將此信息通過橫向胼胝體纖維傳至對側皮層相對應的部分。每個半球各自獨立地進行活動，彼此不能知道對側半球的活動情況。這一手術於1940年由Van Wagenen 和Herren首先在臨床上對慢性頑固性癲癇病人使用，獲得較理想的療效，癲癇發作幾乎完全消失。1961年斯佩里設計了精巧和詳盡的測驗，在作割裂腦手術的人恢復以後，進行了神經心理學的測定，獲得了人左右兩半球機能分工的第一手資料，發現兩半球機能的不對稱性（asymmetry），右半球也有言語功能，從而更新了優勢半球的概念。裂腦人的每一個半球都有其獨自的感覺、知覺和意念，都能獨立地學習、記憶和理解，兩個半球都能被訓練執行同時發生的相互矛盾的任務。斯佩里的研究，深入地揭示了人的言語、思維和意識與兩個半球的關係，成績卓著，獲得了1981年度諾貝爾醫學獎。

1981年10月9日凌晨3時，美國加利福尼亞州理工學院校長在睡夢中被電話鈴聲驚醒。新聞記者向他道喜說：“剛剛由瑞典傳來消息，貴校斯佩里教授被評選為今年諾貝爾生理學及醫學獎的獲得者!”該校以往曾多次得到類似的佳音，這次卻有點不同。許多熟悉斯佩里的人，初聽到他獲獎消息時的反應都是：“太好了！但是為了什麼呢?”同行們公認，他有兩項深遠影響的貢獻都值得獲獎。問“為什麼”並非意味著“憑什麼”，而是為了弄清楚為了“哪一項貢獻”而獲獎。

斯佩里獲諾貝爾獎的消息傳來的當天，加州理工學院校刊發了號外，上面登了各方面表示的祝賀。校長的賀詞是：“斯佩里，謹向閣下大腦的左右兩半球一併致賀!”這樣的賀詞或許是絕無僅有的，也多少有些讓人感到莫名其妙。然而，一旦人們弄清楚了其中的緣由，又無不欽佩校長的詼諧和中肯。原來，根據諾貝爾獎金評選委員會的宣布，斯佩里獲獎的主要原因是“發現了大腦左右兩半球在功能上的特化，使我們對大腦結構機能有了嶄新的認識。”

最初的重大發現

1943年，斯佩里剛獲得博士學位不久，那時“行為主義”在美國盛行，人們認為環境和經驗是影響和決定行為的必要和充分的條件。斯佩里發表了一篇迄今仍常被引證的實驗報告，一舉推翻了當時專家們(包括他自己的指導教授萬思)所共持的偏見。他把青蛙的視神經在眼球后切斷，並把眼球在眼眶中繞視軸旋轉180°，重新定位。這樣，旋轉前後網膜各部分收到的外來信息，上下左右正好顛倒。手術后，被切斷的視神經逐漸萎縮。過一段時期，新的視神經會由轉動后的眼球上重新長出，伸向腦部，與腦部視區的神經細胞搭上關聯。這裡，青蛙雖重獲視覺，卻並不得益。每當斯佩里在它的視野里某處放入小蟲時，它總是向相反方向去攝取。這目標與行為間的偏差，無論如何都不能糾正。若不餵食物到口，青蛙就會被餓死！實驗表明：源於眼睛網膜不同部位的諸神經纖維，與腦部視區諸神經細胞之間，各有其對象。無論研究者把動物眼球如何定位，視神經如何切扭，由網膜各部重生的視神經纖維，或重列，或繞道，最後仍回到各自先天就決定的目的點去，即使眼球經人為轉向後會使行為產生偏差，也無可奈何。

據此，斯佩里提出了新的觀點：一是“神經功能不可互換和腦的聯結不可塑”；二是“中樞神經的聯結生長具有高度特異選擇性並精確地按照預定程序進行，神經的聯結是由遺傳決定的。”

人類行為機制的先驗性

生物胚胎的分化發育，總是從一個細胞開始的。人們公認：在高等動物中，哪些細胞會組成骨骼，哪些會變成血液，都是遺傳決定的。斯佩里的貢獻，是把先天的影響從“組織”的分化推進到個別神經細胞的分化上去。同時表明：神經系統由先天已決定的結構，對行為具有莫大的影響，不是完全能由環境和經驗來左右的。這並不是說環境和學習不重要。假如李白生長在英國、自然不會用英文寫出“床前明月光”的詩句。反之，換一個人，即使有和李白同樣經歷和文化水平，可能連一首“打油詩”也謅不出來。

神經系統的結構差異

斯佩里強調，人們在神經系統結構細節上所呈現的差異，比人們在面孔、指紋上的差異更大。各人的才智、性格生來有別，因而教育的方式和重點也應該多元化。因材施教不但事半功倍，也會使人類的文明多姿多彩。

進一步的研究歷程

20世紀40年代，斯佩里從事神經元的功能特異性研究，他發現中樞神經聯結的生長不但具有高度特異的選擇性，而且精確地按照預定程序進行。這個發現導致他深入研究胼胝體的功能問題。胼胝體是腦的最大的纖維繫統，由約2億根神經纖維組成。曾有醫生試著用切斷胼胝體的方法來治療嚴重的癲癇症，手術后病人發病次數和嚴重程度果然減少了。更可喜的是，看不出手術有什麼副作用。於是人們不免發生疑問：“經過億萬年進化還存在的胼胝體，難道僅是為了惡化少數癲癇病人的病情嗎?”

斯佩里一方面分析研究了前人積累的科學證據，如19世紀末戴傑雷因發現，損傷兩半球間即從右半球視覺皮層到左半球的語言中樞的視覺路線，則會產生完全的失語症。20世紀初，李普曼報告了損傷胼胝體前部將會引起失語癥結果的真實證據等，從而對胼胝體同大腦兩半球功能毫不相干的觀點持懷疑態度。另一方面斯佩里在早期研究新發現的基礎上，先後用貓和猴作分離腦實驗研究，以此胼胝體在統一的大腦兩半球功能中究竟有無作用問題。

斯佩里及其同事不僅將貓的大腦分離而且將它視交叉、視神經的橫過部分分割開，使左眼來的視覺信息僅傳送到左半球，而右眼來的信息只傳到右半球。當用一隻眼解決問題時，動物能正常反應，而且學會完成一個任務。當蓋住這隻眼把同一問題給另一隻眼呈現時，動物表現出對問題沒有再認，而且必須用這個腦半球對問題再從頭學起。把這種方法用於“分離腦”的猴子身上，也發現有時候猴的這一側腦佔優勢，採取這一種行為。有時猴的那一側腦佔優勢，採取另一種行為。

斯佩里由這一發現聯想到腦機制的一系列問題：“在完整的腦中胼胝體擔負兩大半球活動的整合嗎？它的用途是向每個大腦半球不斷報告關於另一邊正在做什麼嗎？當兩半球被分開時，它們實際上獨立到什麼程度？它們能分開思想甚至有分開的情緒嗎？

這樣，從20世紀50年代初開始，斯佩里就從發現問題轉入研究問題，從神經胚胎學研究轉向動物和人的“分離腦”研究，可以說這個轉向是他揭開大腦功能之謎的第一步。

1950年，斯佩里及其同事從魚腦的一側到另一側的學習遷移的顯微外科研究中得到啟示，並於1952年用同樣的方法作貓的“分離腦”實驗研究。這類實驗可簡述如下：(1)切斷動物的視交叉，將一隻眼睛蓋住，由另一隻眼睛學習視覺辨別；(2)在辨別訓練之後，將蓋住的眼睛打開，將“受過訓練的眼睛”蓋住；(3)動物表現出通過“未訓練的眼睛”很快地完成辨認的學習。但是，當實驗重複進行到第二階段時，動物反應表現為好像它從未見過以前學習過的問題，即胼胝體的分離阻止了記憶和從一側半球到另一側半球的學習的傳遞。動物需要長時間地用第二隻眼去學習辨別，像它原先用第一隻眼時一樣。當用一隻眼解決問題時，動物能正常反應，並且學會完成一個任務。當蓋住這隻眼把同一問題給另一隻眼呈現時，動物表現出對問題沒有認識，而且必須用這個半球對問題再從頭學起。

這一發現表明：“當割斷大腦兩半球之間的聯接，每個半球就像一個完整的腦一樣獨立地起作用。”斯佩里通過一系列實驗還表明：“每一個半球都具有知覺、學習及認識系統。”

20世紀60年代初，美國加州醫學院的沃格爾和博根從斯佩里施行過分離腦外科手術的猴子能夠迅速復原的發現中得到啟示，對一些屢發性重症癲癇病人試行切除大腦連合部手術，以將疾病控制於一側腦半球。手術取得了意想不到的成功，它即使癲癇限於一側半球，又使患者減輕發病時的劇痛，而病人的語言表達能力、計算能力、語言的邏輯性、言語、記憶及性格，保持令人驚異的完整程度。由於“分離腦”病人的視覺傳人信號並不相混，每個半球的功能均保持完整無損，這就為大腦兩半球的功能研究提供了前提和條件。

斯佩里由“分離腦”手術成功聯想到：能否用隔離信息處理的方法來研究人腦兩半球的功能呢？於是，斯佩里就利用“分離腦”病人這一特殊的實驗對象進行一系列的心理測試，從而揭示了大腦兩半球具有高度特化的功能。

動物的腦和人的腦，動物的心理和人的心理既有必然的聯繫又有本質的區別。通過對動物腦和人腦，動物心理和人的心理的比較研究，可以科學地揭示兩者之間的聯繫和區別。

例如，巴甫洛夫及其助手們利用狗做了大量的生理心理實驗，為探索人的心理規律開闢了道路，提供了依據。同樣，斯佩里先將貓的視交叉、胼胝體作外科手術分離，然後分別使左、右眼解決問題。他發現貓的每個半球像一個完整的腦一樣，可以進行相當獨立的感知覺、學習和記憶。斯佩里用猴子來作類似的實驗，同樣發現，猴子有時這一側半球佔優勢，採取這一種行為，有時那一側腦半球佔優勢，採取另一種行為，它兩種不同人格合為一體一樣。因此，“每個半球可以產生不同的記憶模式，都能夠表演不同的辨別任務。”

斯佩里總結動物分離腦研究結果時指出：“大腦各半球似乎是一個獨立的智能區域，他們是在完全不管——的確是完全沒有意識到另一半球中發生什麼情況下工作的。這種分離大腦的動物在實驗情況下表現出來的行為彷彿它有兩個完全獨立的腦子似的。”他在動物分離腦的研究中所得到的科學發現是引導他揭開人腦之謎的關鍵性一步。

從20世紀60年代初開始，斯佩里將動物分離腦的基本方法應用到“分離腦”病人身上。例如，讓“分離腦”人用左眼注視一個美元符號($)，而用右眼注視一個問號(?)。當要求他用左手畫出他所看到的東西時，他很快地畫出了美元符號，但當問他看到什麼東西時，他卻立即回答說：“是一個問號。”讓“分離腦”人右手握某一物時，他能叫出物體名稱並描述它。而當同一物體握在左手時，卻不能用言語來表述它，但能夠在非語言的測驗中確認它，如將它與各物品組合中的同樣物體配對。

實驗證明，正像斯佩里於50年代在動物分離腦的研究中發現的那樣：“每個被分離的半球都似乎有它自己的、獨立的、具有自身的感知覺、學習與記憶經驗的認識領域。”就這樣，斯佩里通過比較實驗將分離腦動物和分離腦人在腦功能方面的相同之處揭示了出來。

斯佩里還精心設計，對人腦的左半球和右半球作了大量的比較實驗，令人嘆服地揭示了左右半球在功能上的差異性和互補性，從而使人們對大腦這個微妙世界有了更新、更深入的了解。

對腦科學的貢獻

斯佩里通過大量的比較實驗所取得的科學發現，解決了長期懸而未決的科學之謎，突破了許多傳統的理論，科學地解釋了大腦功能的高度專門化。斯佩里的科學發現的重大意義體現在以下幾方面。

一是確立胼胝體的傳遞功能，證偽“胼胝體無作用說”。胼胝體是連接大腦兩半球的神經束，對於他在腦功能活動中有無作用問題，在一個相當長的時期內一直懸而未決。斯佩里通過比較實驗揭示，分離的兩半球各有獨立的知覺、學習與記憶經驗的認知領域，胼胝體並不是像傳統觀點認為的那樣，“只是腦的支持物”，而是起著兩半球之間傳遞信息的決定性作用。這樣，肼胝體在完整大腦中的作用終於由斯佩里弄清楚了。

二是發現了右半球優勢功能，匡正右半球劣勢觀點。斯佩里及其同事對“分離腦”病人進行的一系列單側性試驗，表明大腦左半球長於語言和計算。大腦右半球雖不擅說寫，但對語言和字義仍有相當的理解。它對空間的識別，對音樂、藝術、情緒的感知，則優於大腦左半球。大腦左半球習慣做逐步分析，右半球偏向於整體直觀。這兩種不同的感受和思維功能分工合作，相輔相成，令人不禁感到造化之妙。總之，斯佩里關於許多較高級的功能集中在右半球的新發現，有力地匡正了盛行一百多年的左半球是優勢半球的傳統觀念。

三是辯證地提出意識的分離和統一，反對右半球無意識的觀點。斯佩里從分離腦病人的研究中，發現分離的兩半球各自具有較高的認識能力，似乎每一側分離大腦半球都有它自己的精神狀態，每一側半球與另一側的意識經驗明顯地斷離著。例如，讓分離腦病人同時看兩幅圖片，一是雪景，一是雞爪，分別投射到右左半球，另給八幅卡片，要求分離腦病人根據每個半球所獲得的信息用手指指出最好的選擇。實驗結果，雪景投射到右半球，病人用左手指鐵鏟的圖片；雞爪投射到左半球，病人用右手指雞的圖片。當要求病人對每一種選擇敘述理由時，他以說話的方式解釋一把鐵鏟和一隻雞的選擇：“雞爪長在雞身上，鐵鏟去清掃雪。”在這種評論性試驗中，即使受試者不能非言語性地確認左視野，也很少作出一種刺激的回答，這主要是右視野——左半球阻擋了來自另一半球的反應。

心——腦相互作用理論

科學研究的目的是要達到對研究對象的本質的、規律性的認識，而這種認識最終要以理論的形態體現出來。斯佩里一方面立足於20多年分離腦研究中的科學新發現，以此作為建立新學說的科學依據；另一方面試用系統理論來解釋意識的起源和發展，腦和精神的因果關係。腦以及神經原的組織結構和特性功能等問題，提出了心理——腦相互作用理論。

美國芝加哥大學的維姆薩特曾在一篇論文中指出：“斯佩里的學說(指心——腦相互作用論)是與他的經驗性研究緊密結合，並且是用這些研究來說明的，其中尤其是‘分離腦’的研究導致了他的理論的實現。”

斯佩里認為，意識是腦過程的突現特性，“只有在大腦高層次活動中突現出來的某些動力的整體特性才是意識現象。”精神事件是因果性的，而不只是相關性的。高層次的精神下向控制低層次的神經生理。在他看來，腦猶如一個巨大的突現新現象的發生器，它所突現出來的新現象對低層次的活動施行著由上至下(即向下性)的控制。同時，腦與精神是同一個連續層次中的不可分割的部分。腦的次原子元素向上經過分子、細胞、神經迴路直至具有意識特性的腦過程等，是一個由下向上的因果性和決定性，反之，高層次的意識現象又對低層次的神經生理以至神經細胞等施行下向性控制，這就是心——腦相互作用。

斯佩里還認為，在正常情況下，胼胝體將兩側半球的意識功能聯結成為一個單一的統一過程。因此，胼胝體的活動成了意識事件的一部分。大腦兩半球被分離時，意識經驗也隨之被分離，結果形成了兩個獨立意識領域。大腦兩半球各有自己專門化的高級功能，右半球在音樂鑒別、空間辨別、圖象識別以及情感表達等方面優勢於左半球。大腦兩半球在功能方面既有獨立性又有互補性。在正常狀態下，大腦兩半球緊密地結合得如同一個單位而進行工作，而不是一個開放著另一個閑置著。兩半球的意識活動時刻處於相互影響、相互作用之中。兩側半球的意識可作為更高的突現實體，因為“它不僅超過左腦和右腦的意識之和，而且對於思想和行動具有直接的超越的力。”

斯佩里在腦——意識研究方面的發現和論證，對行為主義者的假說作了有力的駁斥，對機械的還原論的學說也作了抨擊，對二元論的觀點也作了批判，使得70年代對精神和腦關係問題從原先的非因果關係的，心身二無論的觀點轉變為一種新的因果關係的、相互作用的解釋。這是一個重要的轉折，用斯佩里的話來說：“發生了心理學的革命。”因而，斯佩里的“心理——腦相互作用論”在70年代受到了哲學家、心理學家及教育學家的推崇。