脑是一个世界，包括许多未被探索的区域和广阔延展的未知领域。

——圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔（Santiago Ramon y Cajal）

我赞同开放的思想，但是不要太开放，以免让人头脑崩溃。

——阿瑟·海斯·苏兹贝格（Arthur Hays Sulzberger）

脑没有活动的部分：它不像心脏、肺或肠道那样能跳动、膨胀或收缩；也无法像肾脏能制造尿液、肝脏能分泌胆汁、脾能产生淋巴液那样产生任何物质；与皮肤或者骨骼也不同，脑没有显而易见的作用。但是，我们现在认为脑负责思想、情绪和自由意志。我们是怎样得出这种结论的？关于这一点，人们以前的看法又是怎样的？要回答这些问题，我们必须回溯历史，然后一步步从推理到结论，再到当下。进行这项任务之前，有三点注意事项。

第一，尽管关于思想和情绪的观点可以追溯到最早有记录的文明，但我们对这些早期观点的认识建立在考古证据的基础之上，因此十分零碎。第二，医学研究史主要倚重来自西方的历史文献，所以我们不可避免地主要介绍这方面的观点。第三，在过去，人们对待动物和人体实验的态度与现在非常不同，因而书中描述的一些实验可能会让人感到不悦，甚至在今天几乎不可能被允许开展，特此说明。

古希腊思想家对脑的认识及其遗产

永远不要相信任何能够独立思考的东西，除非你看清了它把头脑藏在什么地方。

——《哈利·波特与密室》

关于“脑是所有器官中最基本的器官”这一简单的观点，现在听起来可能相当浅显，但这一看似浅显的设想，是建立在过去200年所获知识的基础之上的。在希腊哲学家之前，心脏被广泛认为是智力所在。古埃及学者希罗多德（Herodotus）在写木乃伊化（mummification）时记录到，当时人们在为心脏、肺、肝脏、胃和肠等器官做准备工作时异常谨慎，脑则被草草地从颅骨中挖出来。古埃及人把进出心脏的大量可观察到的连接作为心脏重要性的证据，同理，脑似乎就没有多么重要了。然而，也是在同一时期，有关脑的真实功能的第一篇文献的观点被古希腊人记录了下来。

这一时期，三位重要的哲学家主导着有关思想和情绪的观点，其中只有两位认为脑很重要。“医学之父”希波克拉底（Hippocrates）在《论圣病》（On the Sacred Disease）一书中写道：

人们应该知道，快乐、愉悦、欢笑、嘲笑，以及悲哀、痛苦、悲伤和眼泪……都是从人脑中产生的，而且只能从脑中产生。它同样也会让我们发疯或者神志不清，让我们无论昼夜都会感到恐惧与害怕，并让我们失眠、犯不该犯的错误、心不在焉、漫无目的地焦虑，以及产生一些违反习惯的行为。

希波克拉底还指出了脑回路的一个基本特性：一侧脑受损会导致对侧的身体缺陷。

哲学家柏拉图提出“生命原则”（vital principle）存在于脑中，它与脊髓共同负责控制“生命力”（vital force）。我们不妨引用他作品中的一段话：“复制一个圆球，将它比作宇宙，他们（上帝）将两个神圣的东西（眼睛）放在这个圆球中——如今我们称之为头，头是人体最神圣的部分并控制着其他所有的部分。”

然而，亚里士多德认为，脑的功能是“冷却心脏”，不过，他也曾认为脑这一“冷却装置”可能与智力有关。他的“心脏中心说”是基于自己的观察，他发现在胚胎中，心脏是首个发育的器官，且温度更高。于是认为这是器官参与生命过程的直接测量标准。他还注意到，鸡在头被砍掉后还能四处奔跑，这进一步证明，行动需要的是心脏，而不是脑。

多年来，一大批古希腊医学家逐渐将我们引向了“脑中心”的观点上。起初，斯特拉图（Strato）将柏拉图对“生命原则”最初的定位限定到了两眉之间的额部。后来，色诺克拉底（Xenocrates）则将定位限定在头顶。随后，赫罗菲拉斯（Herophilus）对人体进行了全面的解剖，意识到脑（尤其是脑的基部）是神经系统的中枢，他甚至注意到了负责感觉的神经与负责运动的神经之间的差异。此外，他还发现了脑内的液体腔，即脑室，这为后来关于脑功能的“脑室定位学说”奠定了基础。

最后，内科医生埃拉西斯特拉图斯（Erasistratus）提出，与其他动物相比，人类的智力高可能是由于人脑中拥有更多的褶皱。然而，尽管更多“脑中心”的观点已经开始发展，但亚里士多德关于脑只是一个美化的“空调机”的观点则一直持续到中世纪。

从公元3世纪开始，一位解剖学家主导了所有的思想，他就是希腊医生兼哲学家盖仑（Galen）。在当时，所有医学院都会将他提出的解剖学概念教授给学生。他提出的“精神生理学”的概念描述了一种被称为“灵魂”（pneuma）的生命力，它与血液混合，传播到脑，然后被赋予“动物精神”。这种“动物精神”会控制脑、神经和思维。“动物精神”被存储在脑室中，通过空心的神经传递来产生运动和感觉。公元4世纪的神学家、主教尼梅修斯（Nemesius）在他关于人的本质的著作中进一步阐述了这种观点，并提出了所谓的“脑室定位学说”：想象、智力和记忆的关键要素都位于脑室。

一千多年之后的1543年，文艺复兴时期的解剖学家安德烈·维萨里（Andreas Vesalius）在解剖人体尸体的基础上，撰写了一份详尽的解剖学图册。这份图册挑战了盖仑的观点，并从此彻底改变了西方教授解剖学的方式。这份图册被称为《人体构造》（De Humanis Corpora Fabrica），描述了人脑的5个脑室。

维萨里还把三种灵魂赋予人类，并认为脑包含“主要灵魂，即动物精神总和，其功能无疑是精神层面的”。他也是第一个发现脑灰质和白质之间存在区别的人。他指出，围绕脑主体的薄薄的、呈灰色的物质（皮质），与脑组织呈现白色的部分不同，正如我们如今所知，其外观是由包裹神经纤维的绝缘层所致。

颅相学：通过颅骨的隆起来评判他人

颅相学是由著名的维也纳神经解剖学家弗朗茨·约瑟夫·高尔（Franz Joseph Gall）提出的，伴随着这一学说的发展，人类开始首次对脑功能的定位进行认真的研究。这一学说在高尔的一本有关解剖学和生理学的著作中有所描述，他认为，精神能力或精神特质的卓越性取决于它们所依赖的脑区的大小，在某种程度上，这一说法被我们接受了。相应地，他还认为，这些脑区的大小可以通过颅骨的发育和覆盖区域的隆起来判断，如今看来，这一想法非常荒谬。

高尔及其同事约翰·施普尔茨海姆（Johnn Spurzheim）确定了37种“心理和道德本能”，他们认为这些“本能”能在颅骨的表面表现出来。这些本能被分为几个领域，如智力、洞察力、精神能量和爱。大多数本能与抽象的人格特征有关，如坚定、谨慎、好奇和灵性。研究人员绘制了一份颅骨图，并标出了与这些特征相关的颅骨隆起和凹陷的部位，通过这些区域可以进行触诊、测量和诊断。在世界各地的古董店里，都能够看到绘有这种图的白色陶瓷头模型。

颅相学在全科医疗中也得到了广泛的应用。然而，这一学说也不可避免地受到挑战，尤其是来自法国的科学家乔治·居维叶（Georges Cuvier）。高尔本人被宗教和政治力量赶出了维也纳，只能定居在法国。据说，对颅相学给出最后一击的，是高尔对拿破仑颅骨特征的解释，因为这种解释无法证明拿破仑拥有的全部高贵品质。尽管英国精神病学家伯纳德（Bernard）坚持颅相学观点，英国颅相学协会在20世纪60年代末也被认可了，但在19世纪末，颅相学作为一种被普遍接受的概念几乎已经消亡了。事实上，今天仍在使用的一些英文短语，如high-brow（有学问的人），就有颅相学的基础。

19世纪的科学家，用实验探究脑的功能

19世纪是一个知识爆炸的时代。对一名医生来说，能够活在这个时代一定是让人感到兴奋的一件事。这个时代有很多人从事科学研究，但只有少数几个人经受住了时间的考验。

法国生理学家玛丽·让·皮埃尔·弗卢朗（Marie Jean Pierre Flourens）进行了实验，旨在研究高尔的观点是否正确。他选择性地破坏了动物脑的很多部位，并用电流刺激动物和人类的脑。他还对曾经患有严重精神障碍或神经病理缺陷患者的尸体的脑进行解剖研究。他注意到，当去掉了动物脑的两个脑半球后，动物所有的“知觉和判断”都消失了。于是，他得出了正确的结论：脑半球具有更高级的认知功能。他还切除了位于脑半球后部和下方的小脑，结果导致动物失去了协调性。后来，他注意到，损毁脑干下部（延髓，位于脑的底部并与脊髓相连）会致死。他推断，诸如呼吸和循环等重要功能受脑干控制。

虽然弗卢朗通过动物的脑进行研究无法提供关于人脑功能详细定位的信息，但是通过电流精确刺激脑开始成为可以实现的技术，而如今人们能够利用灵长类动物和狗的脑来进行实验。皮埃尔·保罗·布洛卡（Pierre Paul Broca）是法国一位才华横溢的外科医生和人类学家，他的经典实验是对患有严重语言障碍的患者进行研究，而该实验将语言功能定位到了脑前部左侧的一个区域。他曾经的一位患者只能发出“tan”的音。该患者死后，布洛卡发现，其脑前部左侧的一小部分区域被梅毒破坏了。现在，这一脑区被称为布洛卡区。

英国神经病理学家约翰·休林斯·杰克逊（John Hughlings Jackson）进一步发展了布洛卡的观点，提出该脑区是语言输出或表达的中心。几乎在同一时间，德国神经病理学家卡尔·威尔尼克（Carl Wernicke）在脑左侧发现了一个与语言理解有关的区域，该区域通过神经纤维通路与布洛卡区相连。由此，语言加工模型的基础就此诞生。

另两位德国生理学家——古斯塔夫·弗里奇（Gustav Fritsch）和爱德华·希齐格（Eduard Hitzig），通过对狗脑进行电刺激，观察狗不同肢体对不同刺激的反应，开始绘制脑运动皮质上各种功能的对应点。之后，英国神经病理学家、生理学家大卫·费里尔（David Ferrier）爵士对他们的理论进行了改进和发展，他通过切除受刺激的脑区来证明特定的运动功能会消失。1876年，他在《脑的功能》（The Functions of the Brain）一书中，将自己的所有想法都汇集其中。

以上这些以及其他实验表明，我们现在对脑的许多功能以及相应区域有了合理的理解，但是仍有一个问题尚未解决：我们为什么会发育出这么大的脑？

章末总结

1　颅相学：神经解剖学家弗朗兹·约瑟夫·高尔认为精神能力或精神特质的卓越性取决于它们所依赖的脑区的大小，而这些脑区的大小可以通过颅骨的发育和覆盖每个区域的隆起来判断。

2　玛丽·让·皮埃尔·弗卢朗：通过实验得出脑半球具有更高级的认知功能的结论，并且推断出呼吸和循环等重要功能均受脑干控制。

3　皮埃尔·保罗·布洛卡：通过对患有严重语言障碍的患者进行研究，他将语言功能定位到脑前部左侧的一个区域，也就是布洛卡区。

4　约翰·休林斯·杰克逊：进一步发展了布洛卡的观点，提出布洛卡区是语言输出或表达的中心。

5　卡尔·威尔尼克：在脑左侧发现了一个与语言理解有关的区域，该区域通过神经纤维通路与布洛卡区相连。

6　古斯塔夫·弗里奇和爱德华·希齐格：绘制了运动皮质上各种功能的对应点。