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斯佩里誕辰│ 科學史上的今天:8/20

張瑞棋_96
・2015/08/20 ・944字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 482 ・五年級

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斯佩里挑起貓的左眼通往右腦的視神經,小心翼翼地將它剪斷,只保留通往左腦的視神經;接著再對右眼如法炮製,只留下通往右腦的視神經。然後他打開貓的頭蓋骨,將連結左右兩個半腦的胼胝體也切斷,如此一來,這隻貓醒來後,左腦就只會接收到左眼所見的影像,右腦亦然;斯佩里就可以進行他的實驗了。

他遮住貓的右眼,只留左眼,訓練牠學會分辨三角形與正方形。然後將眼罩移往左眼,結果改用右眼的貓竟馬上就無法辨別三角形與正方形了;若又改回用左眼看,還是能正確分辨。斯佩里證明了左右腦有各自獨立的感知與學習系統,而且必須靠胼胝體的連結,才能將經驗移轉給另一半大腦。

因為這項實驗,斯佩里於 1954 年獲邀前往加州理工學院任教,並琢磨著如何在人身上展開「裂腦實驗」,畢竟人的心智運作才是我們最想一窺究竟的。

當然不可能像貓那樣把人抓來動手術,不過,世上確實有「裂腦人」存在──為了免於癲癇發作之苦,有些嚴重的病患會接受胼胝體切除手術。1961 年,機會來了,有個即將接受裂腦手術的病患願意參與實驗。斯佩里派了剛進研究所,興致勃勃的葛詹尼加(Michael Gazzaniga)前往醫院進行測試。

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測試結果發現病患可以正確回答在右視野閃過(只有左腦察覺)的圖片是什麼,但是當圖片在左視野閃過,病患卻說什麼都沒看見;然而若要他用左手畫出,或靠觸覺選出圖片中的物品,卻又都能成功做到。也就是說右腦的確看到了圖片,但無法傳遞給語言中樞所在的左腦(註一),在無從描述之下,左腦就回答什麼都沒看見;但因為右腦負責空間與圖形辨識,所以還是能用它所指揮的左手畫出或摸出正確答案。

左腦與右腦各自的特化功能(稱為「腦功能側化」;註二),正是因為一連串的裂腦實驗才獲得釐清,斯佩里因此而獲得 1981 年的諾貝爾生理或醫學獎。然而畢生研究腦部神經的他,後來卻罹患運動神經元病變的「漸凍症」,而於 1994 年過世。

  • 註一:約有 10% 的人,其語言中樞是在右腦,其中大部分是左撇子。
  • 註二:大腦不同部位雖各有不同功能,但並非一成不變;例如就有裂腦人的右腦後來也發展出語言功能的例子。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 1017 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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切開左、右腦間的3億條神經纖維束後,會發生什麼事?——《全腦人生》
天下文化_96
・2022/08/22 ・3699字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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一刀切開大腦的糾葛!

我挺幸運,1970 年代末期身為大學生的我,親眼目睹神經科學邁向主流,舉世聞名的裂腦手術也備受矚目:史培利(Roger Sperry)博士將數名癲癇病人左右腦之間的連結切斷。

我保守一點說好了,他的研究迷得我神魂顛倒。

不曉得有沒有人也對大腦研究充滿嚮往?圖/elements.envato

史培利施以連合帶切開術(commissurotomy),將胼胝體切斷,連結兩個大腦半球之間的近三億條神經軸突纖維束於是斷開,成功防止不正常放電情形波及另一個半腦。

裂腦手術還揭開另一項優勢:葛詹尼加(Michael Gazzaniga)博士對這類病人執行心理實驗,深究胼胝體切斷後、兩半腦分別運作的模式,研究結果斐然。

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我這初出茅廬的神經科學家,尤其著迷於這些實驗有如《化身博士》(Strange Case of  Dr. Jekyll and Mr. Hyde)的故事:兩個大腦半球在心理學及解剖學上的能力涇渭分明。顯然兩個半腦中間的連結切斷後,裂腦病人的行為就像是兩個獨特的人格,表現通常背道而馳。

左右腦分開後,會發生什麼事?

部分病人身上,「占據」右腦的人格表現出的意向與行為,會與「占據」左腦的人格恰恰相反。舉例來說,一名男士想用左手(右腦)打老婆,右手(左腦)則同時保護老婆。其他時候顯然也出現相同狀況:他一手使勁拉下褲子,另一手卻同時替自己拉上。

另一名病人剛好是個孩子,則是左右腦言詞不一致。問及人生目標時,他右腦說長大想當賽車手,左腦卻想當製圖師。

還有一位病人提到,她每天早上選衣服時,都要爭鬥一番,左右手好比同極相斥的磁鐵,各有既定喜好,早就描繪好自己當天該穿什麼。她去雜貨店買吃的,兩個半腦想要的食物也天差地別。她手術過後一年多,才有辦法駕馭單一意向,有意識的遏止兩個意見相左的人格在內心激烈交戰。

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你能想像你的大腦裡面有兩個不同的想法一直在作對嗎?圖/pixabay

你讀到這些故事,務必了解,這些經過連合帶切開術的病人在解剖學上和你我的唯一差異,在於我們的兩個大腦半球之間有胼胝體連結,互相溝通。

科學家理解到,以神經解剖學而言,大部分的連合纖維本質屬於抑制性,運作時,訊息是從一個腦半球的某組細胞,跑到另一腦半球對應的那組細胞。兩個腦半球的細胞隨時為活躍狀態,但對應的腦半球細胞群卻是分別處在支配與抑制的狀態。

如此一來,一個腦半球即有能力抑制另一個腦半球對應的細胞群,支配特定細胞群的功能。例如,我們專心聽某人所說的詞彙及意義時(左腦),比較不會專注於對方的語調變化或情緒內容(右腦)—— 但這反而是對方真正打算溝通的事情,反之亦然。譬如,有沒有人曾對你大吼,說你根本沒聽到重點,而你錯愕不已?

既然上天給你一對腦,為何只用一邊呢?

1970 年代和 1980 年代,社會上對裂腦研究的反應有點過於熱烈,著重開發「右腦」或「左腦」的社群課程如雨後春筍冒出,許多學校甚至積極投入,設計出可以刺激一個半腦或兩個半腦的課程。

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左腦人及右腦人的刻板印象進入主流:左腦人表現較有條理、準時、注重細節,右腦人點子多、創新、運動發達。

可惜,在大家痴迷左右腦之際,許多家長想讓孩子贏在起跑點,策略卻是讓孩子接觸適合其天賦的課程。沒錯,這合情合理,畢竟家長希望孩子因拿手之事獲得回報。

不過,若家長希望孩子全腦、全方位均衡發展,較完善的方式應該是鼓勵孩子參與自己並不拿手的活動。例如,若孩子具左腦優勢,擅長科學及數學,可以鼓勵他們參加戶外活動,到林間探索與蒐集資料,也可以引導擅長運動及藝術的孩子發揮創意,設計超酷的科展作品,參加衡量某類表現的科學展覽會。

由於過去四十年來,家長只著重激發單個半腦的優勢,造成孩子的能力朝向兩極端發展。目前有些著作及教學技巧專門開發不慣用的腦半球,例如至今仍廣為使用的經典之作《像藝術家一樣思考》(Drawing on the Right Side of the Brain)。

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Heart Love GIF by nerdbugs
不慣用的腦半球也應該要適度的刺激,才能更均衡的發展。圖/GIPHY

另外,你不必費勁就能發現,行銷人員如何善用策略,瞄準我們對右腦或左腦的偏好。就連電腦作業系統也符合這種分野:一般認為 蘋果產品直指右腦創造力,任何微軟的可笑產品則直指左腦分析力。還記得黑莓機嗎?這機子則是用來讓我的右腦哀哀叫。

左、右腦獨立運作?這是迷思!

依此種刻板印象推廣的科普知識五花八門,旨在開發左右半腦的潛能。除此之外,也有成山成海的實證科學,清楚描繪左右半腦在解剖學及功能上的差異。

如想知道半世紀以來,科學家在巨觀與微觀方面發現了哪些差異,英國精神科醫師麥基爾克里斯特(Iain McGilchrist)博士的《主人與使者》描寫得深入淺出,亦蒐羅最新的研究內容。

如想了解哈佛精神科醫師如何與左右腦人格合作,協助精神病人復原,不妨閱讀薛佛(Fredric Schiffer)博士的《雙腦革命》,著實教人大長見識;該書甚至敘述了兩個人格有多麼相異:其中一個人格體驗到的疼痛感,另一個人格真的會感覺不到,或是也不會表現出來。

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若想知道處理心理健康問題的替代工具,史華茲(Richard Schwartz)博士的內在家族系統值得一試;該模型有助辨識一個人的部分性格,以便互相合作,找出健康的解決之道。上述書籍與工具皆發人深省,可幫助大家知曉大腦的奧祕。

本來左右腦就會持續造就任一經驗時刻的整體經驗,所以我的意思並不是左腦或右腦獨立運作。

現代科技顯示,任何時刻兩個半腦顯然皆會造就神經系統的輸入、經驗與輸出。然而如我先前所述,腦細胞的標準做法,就是支配並抑制對應部位的腦細胞,因此,除非死亡,腦部在任何情況下,都不是全開機或全關機的狀態。

人類的性格,究竟是怎麼被塑造出來的?

想了解大腦運作,自然會提出這問題:「一群腦細胞到底怎麼可能合作打造一種人格?」我可不是第一個提出這問題的人,我也不是第一個經歷腦部創傷、性格大變、創傷細胞復原然後重拾舊迴路、舊技能組合、舊人格特質的人。

不過,我大概是第一位歷經腦部創傷及復原、踏上求解之路的神經解剖學家,率先深入探查自己大腦神經與心理方面的運作模式,並獲得四大人格的獨到見解。

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Pink And Blue Animation GIF by palerlotus
明明都是神經細胞,為甚麼卻有各種不同的人格?圖/GIPHY

腦細胞是美妙的小生物,形態大小各異,其設計說明了執行特定功能的能力。例如,位在兩個半腦主要聽覺皮質區的神經元具有獨特形狀,能處理聲音資訊;其他連結不同腦部區域的神經元,形狀也適合其功能,運動系統的神經元更不例外。

值得注意的是,從神經解剖學的角度來看,每個人的腦部神經元本身以及互相連結的方式,基本上並無二致。

從結構上來看,每個人的大腦皮質最外層的隆起與溝渠根本一模一樣,而且相像到——如果你腦部特定區域受損,我腦部該區域也受損,那我倆喪失的功能也一模模一樣樣。以運動皮質為例,如果你和我某個半腦的特定細胞群都受損,我們的身體超有可能在同樣的部位癱瘓。

左腦、右腦到底有甚麼差異?

左右半腦固有功能的差異在於,神經元處理資訊時,各有獨特方式。

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先說左腦,左腦神經元其實是以線性方式運作:會先接收一個想法,拿這個想法和下一個想法互相比較,接著再拿這些想法的副產物和再下一個想法互相比較。

由此可知,左腦能以次序方式思考。例如,我們知道必須先發動引擎,才能打檔。左腦可是令人嘆為觀止的序列處理器,不僅創造抽象的線性(例如1 + 1 = 2),還為我們展現出時間性,將時間以線性感,分割成過去、現在與未來。

右腦神經元則完全不是用來建立線性次序,反而有如平行處理器,可引進多條資料流,同時顯示單一的複雜經驗時刻。記憶是由兩個腦半球共同創造,右腦則替記憶的創造成果增添深度,豐厚了此時此地的面貌。

儘管許多腦細胞負責執行顯而易見的工作,例如理解語言或呈現視覺,其他神經元卻負責創造想法或情緒。

「模組」這詞就是用來說明哪組神經元和其他神經元互相連結,並以集合體的形式共同運作。我們大腦中的四大人格,即是以特定且獨特的神經元模組運作。

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

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天下文化_96
142 篇文章 ・ 623 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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不管鞋子是什麼顏色,你既不是右腦人,也不是左腦人
Aaron H._96
・2019/05/11 ・1569字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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在你決定打開臉書,宣告你看到的是粉紅/白,或是灰/綠色之前,想讓你知道:不管你看到甚麼顏色,這都跟你是左腦人或右腦人無關。

不管看到灰/綠或是粉紅/白,都不能證明你是右腦人或左腦人。

什麼?不是都說左腦掌管理性與邏輯,右腦掌管感性與創意嗎?

事實上,左右腦理論從未被神經科學界證實,近來也有許多研究證明了左右腦的運作,根本就不存在這樣明確的分界。左右腦理論可以說是完全過時且沒有科學實證的理論。

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左右腦理論的起源

左右腦理論最早可以追溯到大約 1953 年左右,與諾貝爾獎得主羅傑·斯佩里醫師(Roger W. Sperry)的研究有關。我們現在已知人類的大腦有左右大腦半球之外,中間還有相互連結的胼胝體,作為左右大腦溝通的橋樑。但在羅傑·斯佩里醫師的時代,左右大腦半球相互溝通的機制還非常神秘。

現在我們已經知道人類大腦有左右大腦半球之分,中間有胼胝體(紅色)作為連結兩者的溝通橋樑。 圖/Corpus callosum. Image by Life Science Databases (LSDB) / CC BY-SA 2.1 JP

當時羅傑·斯佩里醫師相當著迷於 一種叫做「眼間信號轉移」的現象。這個現象會先請受試者將一隻眼睛遮起來,用單眼學會某個新的動作,然後再切換到另外一隻眼睛,受試者一樣能夠立刻學會這個動作。羅傑·斯佩里醫師試著將貓的胼胝體切斷後,並對調了貓的左右視神經,嘗試將貓的眼睛遮起來後,教會貓咪分辨三角形與方形。羅傑·斯佩里醫師發現隨著遮住的眼睛不同,左眼和右眼似乎可以學會完全不同的技能(例如:在一堆三角形中辨識方形,而另外一隻眼睛可以學會在一堆方形中辨識三角形,彼此互不干擾)。

另外羅傑·斯佩里醫師也在這個著名的「裂腦實驗」中,發現切斷胼胝體,也許能夠協助治療癲癇患者。癲癇患者大發作的時候,腦部錯誤的放電,會四處發散,透過胼胝體的傳導,影響另一個大腦半球。羅傑·斯佩里醫師認為,如果提前將患者的胼胝體切斷,自然能阻止電波的傳遞,將電波影響的範圍縮小,控制病情。事後羅傑·斯佩里醫師與他的團隊也做了許多接受裂腦手術的自願者,在語言、運動、感覺等各方面的試驗,徹底改變了人們對於大腦與行為的理解,也因此獲得諾貝爾獎。

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雖然這些接受裂腦手術的患者,癲癇的狀況獲得控制,但隨之而來,也產生許多其他的問題。由於缺乏了胼胝體,左右腦無法相互協調。常常會出現「右手在扣釦子,左手在解扣子」的情形。病人的運動、語言等功能更受到無可復原的改變,生活品質大受影響。

而裂腦實驗的結果,也從大腦的不同區域可能有不同功能,到被誤解為「左腦處理語言,右腦處理藝術」,形成左右腦理論,甚至是各種心理測驗等,被瘋狂地在商業、心理、教育等領域過份誇張地渲染,被錯誤地推導成各種未經證實的理論。

  • 以語言為例,左右大腦處理語言的區域分布極為複雜,並非完全由左大腦主管。

人類多半時間都是全腦人

近年來,由於影像科技的發展,科學家已經可以透過 fMRI或腦波等工具去探索大腦的功能。結果發現,不僅是語言功能、運動功能甚至是更複雜的創意發想能力、藝術天分等等,幾乎都是左右大腦共同相互協作的結果。無論是在神經科學、心理學或是解剖學等領域,都沒有證據支持左右優勢半腦的說法。沒有誰是完全的左腦人或右腦人,人類多半時間都是「全腦人」。

至於有些人會看到特定顏色組合,有些人甚至可以再這樣的顏色組合中切換,很多時候是眼睛接受顏色、亮度的差異,是因為每個人感知顏色的能力不同、大腦受到周邊環境影響,解釋視覺訊號的結果不同,也跟左右腦的運用沒有關係。

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鞋子顏色和左右腦優勢有關?真相在這裡,別被大腦和假消息騙了!
PanSci_96
・2019/05/07 ・1177字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 462 ・五年級

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最近,Line 群組流傳著一張鞋子的照片,據說只要在上面看到不同的顏色,就能夠知道你是「左腦人」還是「右腦人」,也能讓你知道自己究竟比較感性還是比較理性。

挖~賽~一張照片就能讓你更了解自己,還不趕快測測看!?

神秘的左右腦測試圖,你測了嗎?

等等等等,你有沒有覺得事情怪怪的?到底人類的大腦是多簡單的東西,可以被隨便一張照片輕易破解?

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色彩恆常性:只是你的眼睛業障重,跟左右腦沒關係!

首先,為什麼有人看著這雙鞋子能看到灰綠,有人卻看到粉白呢?這其實是因為我們的大腦在觀看照片時會有個「自動白平衡」的機制,幫助我們理解所見之物。

假設我們給予大腦足夠的背景資訊,像是背景光源、附近物品的相對顏色,那我們的大腦就會自動進行白平衡,讓你看見物體原本的顏色;而經過大腦白平衡的結果,就是「色彩恆常性」。

那麼,如果你的大腦獲得的資訊不夠呢?嘿嘿,如此一來,你的大腦就必須選擇自己到底要怎麼處理,也就會出現不同的結果。

假設我們的大腦選擇無視背景資訊、不進行調整,只使用片段資訊,那我們就比較容易看見灰綠色。但是,如果我們的大腦比較雞婆一些,有將其他訊息考慮進去,調整了一番後,我們就會看見粉白──也就是原色的鞋子了。

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  • 編按:已有人提出原鞋廠牌的型錄,此鞋原色應為粉白色。「看見」粉白色應為大腦參考環境資訊「白平衡」校正後的結果。本文原寫法顛倒了,已進行內文修改。(2019/5/8 15:30)

阿阿,其實好幾年前就已經吵過類似的東西了:

所以你到底看到了什麼顏色的洋裝?

半腦謬論:左腦感性右腦理性?全是過度詮釋的問題!

……好吧,雖然看的顏色不同只是眼睛業障重,但是慣用左腦右腦應該真的會影響個性吧?比如說左腦管邏輯、右腦管創意,習慣用右腦的話比較感性?

錯錯錯!大、錯、特、錯!我們每個人的腦袋瓜雖然有左右半腦,但它們中間有個叫做「胼胝體」的組織將兩者牢牢地繫在一起,讓它們分工合作不相離。

我們的大腦裡,其實沒有所謂的「創意中樞」或是「數理中樞」。科學家曾藉由 fMRI 發現,當兩個半腦合作得越密切,數學解題解得越好。假設我們只活化單側左腦,並無法解決艱深的邏輯題目。

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讓我們讀讀文章,打破大腦偽科學吧:

所以說,請你別再相信什麼右腦管創意、左腦管邏輯這種荒謬的言論了!你的大腦本是一體,唯有同時合作才能夠完善整個腦袋的功能。

讓我們在面對那些似是而非的言論時,先停下來想一想,不要急著往自己身上貼標籤,才能夠成為更聰明厲害的「全腦人」(←並沒有這種東西)喔!至於那些亂傳各種左腦人/右腦人測驗的捧油們……

真的不要被騙了嗚嗚嗚~圖/YouTube

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PanSci_96
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