如何用你的大腦控制他人的手？神經肌肉電訊號的神奇應用

有一天，莊周夢見自己變成蝴蝶，能翩翩飛舞感受非常的真實，甚至都忘了自己其實是莊周。但夢醒後才發現原來自己還是莊周，不是蝴蝶。由於夢境太過真實，他一時間相當迷惘，搞不清楚自己到底是做夢變成莊周的蝴蝶，還是夢見變成蝴蝶的莊周。

莊周和蝴蝶、現實與虛假，一定是有區別的，但卻在夢境以及現實間混而為一，這也是萬物的交融以及轉化。莊子在《齊物論》透過故事的形式，想要告訴我們萬物皆可同化，達至齊一的境界，人生變幻無常。

既然如此，那所謂的真實和虛幻又有什麼不同呢？這篇文章我會從哲學、心理學、以及神經科學的層面來討論。

主觀感受是大腦對真實世界產生的模擬實境

從生物學來看，我們的感覺以及感知是透過大腦的神經活動對應外界環境所產生表徵^[1][2]。因此，美國哲學家、數學家與電腦科學家希拉里．普特南（Hilary Whitehall Putnam）就在《理性、真理和歷史》（Reason, Truth, and History）書中提出一個思想實驗，稱作缸中之腦（Brain in a vat），又或是桶中之腦（brain in a jar）。

假設我們存在一種技術，能將大腦從人體取出，放置在充滿培養液的桶子內維持其生理活性，並能透過超級電腦將真實大腦接收的電訊號完全複製並連結到缸中之腦。超級電腦會提供一個模擬的真實環境（譬如走路），讓缸中之腦能以為自己還控制著身體的主人並在真實的世界活著（圖一）^[3]。

此思想實驗常常用來作為哲學懷疑論（philosophical skepticism）和唯我論（Solipsism， 一種認為只有自我是唯一真實存在的哲學理論）的論證（argument）。因為從大腦的角度，不論我們是在真實世界走路，抑或是在缸中接收走路的電訊號，我們都認為自己正在走路，大腦無法知道自己是顱中之腦還是缸中之腦，也因此我們無法得知何謂真實與虛假。

有趣的是，透過現今的神經科學技術，科學家們也能在小鼠腦中的海馬迴（hippocampus）上，透過刺激記憶痕跡（memory engram）來製造真實世界並未學習過的虛假記憶^[4]。

身體的「歸屬感」是一種大腦產生的假象

上述的思想實驗又或是動物實驗都存在一個很大的盲點，那就是並沒有真正的人（又或是各位讀者）能證明自己主觀的感受是被大腦牽著鼻子走。思想實驗是存在於假想的情境，科學上並未提供驗證。即便動物實驗測量了的動物行為表現，我們仍舊無法得知動物真正的主觀感受和行為是否一致。

我們常認為自己感受的一切理所當然存在，就如同我們能感受自己的四肢的存在，並隨意的指揮身體的移動，從沒思考過其存在的真實性。

1998 年，美國賓州的心理學家馬修．伯敏尼（Matthew Botvinick） 和強納森・考亨（Jonathan Cohen）就在《Nature》期刊發表了一個簡短的通訊，透過了一個經典的橡膠手錯覺（rubber hand illusion）實驗^[5]，讓我們知道原來我們身體的感知，其實也是大腦塑造的一種假象。

此研究獲得極大迴響，也影響後續許多哲學理論、心理學、神經科學、以及醫學工程的發展，至今（1998-2022）甚至引用次數已將近五千次。

橡膠手錯覺實驗的操作非常容易，只需要準備一隻假手，一塊不透明的隔板，以及兩支毛筆刷。接著，將假手放在面前的桌子，並透過隔板將自己的手藏在隔板旁不讓自己看到，然後讓另一位夥伴用毛筆刷同時你的真手以及假手，過程中我們必須一直盯著假手。

過了一陣子後，實驗者會開始有假手才是自己真的手的錯覺，甚至當對方用鎚子敲打假手時，我們會有疼痛感。也有研究指出透過橡膠手錯覺，能用來調控痛覺達到止痛效果^[6]。

橡膠手錯覺的進一步應用甚至能讓實驗者產生自己有三隻手的錯覺^[7]，此現象稱作畢博布羅克斯錯覺（The Beeblebrox illusion），命名概念取自銀河漫遊指南一位擁有三隻手的角色柴法德．畢博布羅克斯（Zaphod Beeblebrox）^[8]。

橡膠手錯覺所帶來的身體轉移錯覺現象（body transfer illusion）說明了我們感受到的肉身其實只是大腦產生的一種假象，我們甚至能將自己的身體一部分移轉到虛擬的影像^[9]上，讓自己出現類似靈魂出竅、遊離出身體的現象^[10]，又或是和別人身體交換的感覺^[11]。這個現象也說明了在適當的實驗操作下，我們想要體驗莊周夢蝶是極有可能辦到的。

大腦內的幽靈——幻覺

為了驗證人們所謂的真實，必須要能針對相同事物與環境進行描述，且大多數的人能給出相似的答案。同時能用超過一種感官驗證該事物的存在。

舉例來說，要確認我面前的是一顆真正的蘋果，除了我眼睛看到外，我甚至能聞到其香味，又或是拿起來吃下肚，而且不只是我，路上隨便的一個人也能和我一樣對該蘋果進行類似的描述。但若是我說眼前的是一顆真的蘋果，但卻發現伸手拿也拿不到，且周圍朋友也說根本沒看到任何蘋果，這就代表著很有可能我出現幻覺（hallucination）。

這邊的幻覺指的是擁有非外界刺激產生的感知，包含聽到、看到、又或是感受到實際並不存在的東西。產生幻覺的人雖然自認該感覺是真實的，但從旁人來看，我們能清楚知道那是虛假不存在的，也因此研究幻覺的大腦神經機制將有助於幫助我們了解那種說不出的「真實感」，到底是如何在大腦被建構出來。

在南北戰爭結束後，美國醫師塞拉斯．威爾．米切爾（Silas Weir Mitchell）在 1866 年的七月《亞特蘭大月刊》（Atlantic Monthly）刊登了一篇喬治‧迪德羅（George Dedlow）北軍中尉被截肢切掉雙腳卻感受到其仍存在的故事^[12]，並開始用感覺幽靈（sensory ghosts）以及幻影（phantoms）來定義之。

在今日我們稱此幻覺為「幻肢」，是人類失去身體部位後所產生的一種幻覺，會使人感覺失去的部份依舊附著在軀幹上，並與身體一起移動。統計上發現超過八成的截肢患者都會出現幻肢的現象。幻肢產生的神經機制目前還尚未完全清楚，但普遍認為是和截肢後大腦皮質的重組（cortical reorganization）有關^[13]。

幻覺的出現也與精神疾病、神經退化性疾病或是物質濫用有關。

思覺失調症（schizophrenia）的病人有大約八成曾經出現過幻覺，尤其是幻聽^[14]。巴金森氏症（Parkinson’s disease）的病人大約七成五左右也會出現幻覺，尤其是幻視^[15]。

迷幻劑（hallucinogens）、K 他命（ketamine）、致譫妄藥（deliriants），具有阻斷大腦神經傳導物質乙醯膽鹼（acetylcholine, ACh)）的物質的抗膽鹼劑（anticholinergic agents）^[16]，甚至過量攝取咖啡因（caffeine）^[17]的報導與幻覺出現有關。

由於幻覺的成因種類太過複雜，目前在神經科學上還不清楚其詳細的機制。目前認為是和失常的訊息整合，以及接收周邊感覺刺激訊息的初級感覺區域有關，其中出現幻覺的巴金森氏症病人就與感覺整合區、視丘（thalamus）在結構上的變化以及多巴胺濃度失調有關^[15]。一般幻聽和幻視症狀的人在初級聽覺以及視覺皮質上則出現自主的反應^[18]。

總結

從莊周自身的角度來說，不論是蝴蝶又或是莊周，他的主觀感受的真實感是真正存在於他的大腦。大腦塑造的真實感，從定義上來看就是一種神經表徵，這和物理真實世界引發的神經反應，又或是人工刺激大腦後產生的虛擬實境世界並無差異。

透過幻覺的研究，科學家們發現和感覺區域的異常以及神經傳導物質的失調有關。真實與虛幻或許不只是一個哲學問題，也是一個科學問題。

參考文獻

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Sense
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Perception
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Brain_in_a_vat
4. Liu X, Ramirez S, Pang PT, Puryear CB, Govindarajan A, Deisseroth K, Tonegawa S. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature. 2012 Mar 22;484(7394):381-5. doi: 10.1038/nature11028.
5. Botvinick M, Cohen J. Rubber hands ‘feel’ touch that eyes see. Nature. 1998 Feb 19;391(6669):756. doi: 10.1038/35784.
6. Fang W, Zhang R, Zhao Y, Wang L, Zhou YD. Attenuation of Pain Perception Induced by the Rubber Hand Illusion. Front Neurosci. 2019 Mar 22;13:261. doi: 10.3389/fnins.2019.00261.
7. Guterstam A, Petkova VI, Ehrsson HH. The illusion of owning a third arm. PLoS One. 2011 Feb 23;6(2):e17208. doi: 10.1371/journal.pone.0017208.
8. https://www.nationalgeographic.com/science/article/the-beeblebrox-illusion-scientists-convince-people-they-have-three-arms
9. Slater M, Perez-Marcos D, Ehrsson HH, Sanchez-Vives MV. Towards a digital body: the virtual arm illusion. Front Hum Neurosci. 2008 Aug 20;2:6. doi: 10.3389/neuro.09.006.2008.
10. Lenggenhager B, Tadi T, Metzinger T, Blanke O. Video ergo sum: manipulating bodily self-consciousness. Science. 2007 Aug 24;317(5841):1096-9. doi: 10.1126/science.1143439. 
11. Petkova VI, Ehrsson HH. If I were you: perceptual illusion of body swapping. PLoS One. 2008;3(12):e3832. doi: 10.1371/journal.pone.0003832. 
12. https://www.theatlantic.com/magazine/archive/1866/07/the-case-of-george-dedlow/308771/
13. Ramachandran VS, Hirstein W. The perception of phantom limbs. The D. O. Hebb lecture. Brain. 1998 Sep;121 ( Pt 9):1603-30. doi: 10.1093/brain/121.9.1603.
14. Montagnese M, Leptourgos P, Fernyhough C, Waters F, Larøi F, Jardri R, McCarthy-Jones S, Thomas N, Dudley R, Taylor JP, Collerton D, Urwyler P. A Review of Multimodal Hallucinations: Categorization, Assessment, Theoretical Perspectives, and Clinical Recommendations. Schizophr Bull. 2021 Jan 23;47(1):237-248. doi: 10.1093/schbul/sbaa101.
15. Weil RS, Reeves S. Hallucinations in Parkinson’s disease: new insights into mechanisms and treatments. Adv Clin Neurosci Rehabil. 2020 Jul 13;19(4):ONNS5189. doi: 10.47795/ONNS5189.
16. https://en.wikipedia.org/wiki/Hallucination#cite_note-17
17. Crowe, S. F., et al. “The effect of caffeine and stress on auditory hallucinations in a non-clinical sample.” Personality and Individual Differences 50.5 (2011): 626-630.
18. Zmigrod L, Garrison JR, Carr J, Simons JS. The neural mechanisms of hallucinations: A quantitative meta-analysis of neuroimaging studies. Neurosci Biobehav Rev. 2016 Oct;69:113-23. doi: 10.1016/j.neubiorev.2016.05.037.

• 作者／汪漢澄
• 繪者／宋明憲

一八四八年九月十三日早晨，當二十五歲的爆破工人菲尼亞斯．蓋吉^[註1]步出家門準備上工的時候，他絕對沒有想到自己即將成為神經科學史上不朽的名字。如果事先知道，他一定會馬上躺回床上睡大覺，拒絕這個殊榮。

然而，命運的安排通常不理會個人的意願。

一切都從一支不長眼的「鐵條」開始

當天下午四點多，築建鐵路的工地上準備要爆破一塊岩石，當時蓋吉先生正轉頭跟同伴說話，臉遙遙對著那個爆破孔，突然間火藥意外點燃，原本插在岩石爆破孔中那根直徑三公分，長度一公尺餘，重達六公斤的鐵條受到爆炸力推擠，像飛彈一樣，射向菲尼亞斯．蓋吉的左臉。

鐵條直穿過他的左臉頰，進入左眼後方，繼續穿透大腦，接著射穿左前額處的顱骨，餘勢不衰，帶著蓋吉的血漿以及腦漿，噴射到二十多公尺遠處才著地。

當時誰都不知道，這起嚴重的工安意外真正離奇的地方才要開始。

菲尼亞斯．蓋吉沒有死！他在短暫抽搐之後，恢復了知覺，被同伴攙扶著走上牛車，一路坐著到達了醫生那兒，把那位名為約翰．哈洛^[註2]的鄉村醫生嚇得不輕。

哈洛醫生親眼看到蓋吉頭顱上那個大洞溢出血塊與腦漿，只能當場幫他做了一些緊急處理。在其後幾週，蓋吉因為腦部的感染併發症，在鬼門關出入了好幾遭，最後居然奇蹟似地康復。

逃出鬼門關後

蓋吉之後又活了十二年，一直到了一八六○年，因為嚴重的癲癇重積^[註3]發作而死，那當然也是腦傷的後遺症之一。在這十二年生命當中，蓋吉成為名人，他經常以奇蹟生還者的身分四處露臉，迎合觀眾的好奇心，以賺取一點微薄的收入。不過當時人們對他的獵奇心態，遠超過醫學研究的興趣，加上還沒有儀器設備可以看到腦的內部，以至於我們到今天為止，都還只能間接推測蓋吉腦部的實際受傷情況。

不過有一點可以確定，蓋吉在腦部受傷之後，雖然仍能正常行走、交談，甚至可以做些簡單的工作，但是他的「個性」卻發生了很大的改變。

根據零星的記載，受傷之前的蓋吉是彬彬有禮、尊重別人並且相當精明的人；受傷之後，他卻失去了對金錢的概念，變得粗魯無禮，經常公然發怒，時不時罵幾句髒話。他後來之所以會無法維持正常的工作，而必須靠著四處展示自己的生存奇蹟來謀生，也正是為此。長期治療並觀察蓋吉的哈洛醫生說：「他的理性與動物性之間的平衡似乎壞掉了。」蓋吉的朋友則說得更精準，他們說：「蓋吉不再是蓋吉了。」

蓋吉死後，他的大腦並沒有被保留下來，但是他那顆有個大洞的頭顱骨，以及當初肇事的鐵條，都一起被保存在哈佛醫學院的解剖學博物館長期展示。

原來是「額葉」

到了二十世紀末、二十一世紀初，由於神經影像學技術的發達，有好幾位神經學家以及神經影像專家，利用電腦模型重建當初那根鐵條穿過蓋吉腦部的行進軌跡，結果證明蓋吉腦部受傷的部位是在「額葉」。

蓋吉那時代的醫療與現代相比，當然天差地遠。今天的醫生，如果像哈洛醫生一樣遇到蓋吉這樣的病人，對腦損傷位置以及臨床表現就都會了然於心。

註解

1. 菲尼亞斯．蓋吉（Phineas Gage，1823‒1860）：美國鐵路工頭，因遭受事故意外成為探討大腦機能的重要研究對象。
2. 約翰．哈洛（John Harlow，1819‒1907）：美國醫師，因診治並記錄菲尼亞斯．蓋吉的腦損傷而知名。
3. 癲癇重積：指癲癇持續發作超過五分鐘，或是五分鐘內癲癇發作超過一次，且在每次發作之間病患沒有恢復正常狀態。

——本書摘自《大腦不思議》，2022 年 12 月，方寸文創出版，未經同意請勿轉載。

編按：《全腦人生》作者吉兒．泰勒（Jill Bolte Taylor）擁有「腦科學家」和「嚴重中風的康復者」雙重身分，她根據心理學和神經解剖學，用擬人化的方式，將大腦區分為四個人格區域：

　一號人格（左腦的規律思考區）
　二號人格（左腦的負向情緒區）
　三號人格（右腦的樂天情懷區）
　四號人格（右腦的開闊思維區）

前文提過，四大人格是腦半球細胞、迴路、思考及情緒組織功能模組的天然副產物，但這在你的日常生活有何意義？請想想，有哪一天你的內在沒感到衝突？兩個腦半球重視的事物迥然有異，是故，心想著東，腦袋卻說著西，基本上就是大腦不同部位起了爭執。

例如，左腦掌管思考的一號人格，依其價值觀，可能這樣想：「新工作薪水較高，明顯是升官，但要去新城市，我該接下嗎？」右腦掌管思考的四號人格，卻可能這樣想：「目前的工作可以讓孩子待在熟悉的學校環境，和親友維繫感情，我該繼續做這份工作嗎？」

同理，左腦掌管情緒的二號人格可能這樣想：「這人傷得我好深，我只想討回公道，也想狠狠傷害他。」右腦掌管情緒的三號人格則是：「我就從遠處表達我的關愛，盡可能遠離對方，並創造我需要的空間和時間，這樣心靈的傷才可能癒合，帶著尊嚴，往前邁進。」

若遇到上述情境，要是我們能了解是哪個人格出現在對話中，驅動因子是什麼，就能讓我們有意識的做出選擇：要成為什麼樣的人，以及，要怎麼才能成為那樣的人。

了解彼此，共同合作，才能產生最大的效益

你愈來愈會辨識自己的四大人格，學會欣賞、重視各人格的技能組合，就得以更有意識的做出選擇。

不過，只是了解這些人格還不夠，最終目標是讓這些人格彼此熟悉，足以打造健康的互動關係；四大人格將集為一體，善用你所有天生才華，齊心並進。

不管是賽場上的球隊，還是職場上的同事，任何情況下，團隊成員都會集合開會，評估情勢，制定策略。你的大腦團隊則由四大人格組成，隨時都可開會，分析你人生的情勢，共同決定下一個情境中想當什麼人、要怎麼達到目的。

本書第二部除了仔細審視四大人格，還將說明大腦會議（Brain Huddle）的五大步驟，目的是要：有意識的暫停思緒，召喚四大人格進入我們的意識，接著以團隊之力，思量最好的下一步。

我鼓勵各位平常沒事就多練習召開大腦會議，以便大腦快捷有效的制定重大決策。如果你願意在日常承平時期訓練四大人格攜手合作，兵荒馬亂之時，就能收穫極大助益。

召開大腦會議的 SOP ！

在此，我們先快速預覽大腦會議的五大步驟：

• 呼吸（Breathe），深吸一口氣，再慢慢吐氣。你可按下暫停鍵，中斷情緒反應，心思全放在當下時刻，著重於你自身。
• 體認（Recognize）當下時刻是哪個人格的迴路在運轉。
• 欣賞（Appreciate）自己當下展現出的人格，感激這四大人格隨時伴我左右。
• 探問（Inquire）內在，邀請四大人格來開會，如此才能集合眾力，有意識的規劃下一步。
• 釐清（Navigate）新的現狀，享受四大人格發揮最佳實力的成果。

此時你應會發現，大腦會議五大步驟的英文首字母，組合起來即為大腦的英文 BRAIN，對此，我當然洋洋得意，覺得取了個好名。

更重要的是，目標相當明確：你能因此快速記起這些步驟，並立即應用，尤其壓力升高而二號人格壓力迴路超速運作之時，焦慮或恐懼的化學物質湧入血流，淹沒迴路，你根本無法思考。

但是 BRAIN 這縮寫可以如霓虹燈般閃耀，指引你召集大腦團隊合作，找到返回右腦平靜之路。

召開大腦會議，能助我們有意識且刻意的召來四大人格，加入對話，這過程強而有力，大大賦予力量。我們有能力中斷情緒反應的自動迴路，有意識的選擇當下要由哪個人格主導。

知道自己的四大人格，且有能力分辨他人的四大人格，有助我們更自然而然的以全腦互動。我們真的有能力打造健康關係、修補彼此的關係。

——本文摘自《全腦人生：讓大腦的四大人格合作無間，當個最棒的自己》，2022 年 ８ 月，天下文化，未經同意請勿轉載。