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書摘 3
思想的形狀
單一一個神經元或許很笨，但是它笨在許多微妙的地方。
──諾貝爾生理醫學獎得主克里克（Francis Crick）
奧勒岡州有一座白楊樹林，號稱是舉世最大的單一有機體，由埋藏在地下的一大塊長出幾萬株樹，高聳入雲，跨越山坡，蜿蜒山谷，看起來彷彿是一群互相獨立的樹木，但結合起來卻是掌控了時空的有機體，克服了植物最嚴酷的天譴──固定不動，而能夠巡迴移動。儘管其間的空間極小，這些樹木會集體行動，它們會用信號互相傳送情緒和資訊，萬一受到攻擊，它們就會把化學信息傳遞給鄰居，警告危險出現，讓大家可以同心協力防衛。
這個龐大的有機體就像一個擁有數十萬肢體的生命個體，然而比起人類腦部伸出的數十億個神經元，卻相形見絀。大腦的神經元也是既分離獨立、又不可切割的單一無形生命體的一部分。
神經元就像顫楊一般，在心智的叢林裡生長，由來自隱密樹叢的同一株母體中，冒出頭來。神經元就和其他細胞一樣，各有一個細胞核和細胞質，基因就在這裡徜徉，由細胞照顧它的需求。這麼少的基因竟能造成像我們這樣複雜的生物，教人匪夷所思。拜人類基因組計畫之賜，我們終於明白人類擁有約三萬個基因，和一些線蟲一樣。我們和老鼠、昆蟲有許多相同的基因，有些植物的基因數量甚至比我們還多，不過基因組的重點不在其規模大小，而在於創造力，就像語言一樣，雖然有許多詞彙可供各種新奇情況使用，但才華洋溢的人卻可以把一個小小的字彙用得巧奪天工，教人屏息。取一點基因，改變它們的排列方法、時、地和期間長短，你就會得到截然不同的組織構造和行為。
神經元的竊竊私語
此外，我們有大約一千億個神經元，每一個神經元可以聆聽一萬個訊息。個別的基因並不等同於個別的連結，大部分的連結都在生命的鐵砧上打鑄成形。有些連結是一路到底，有些則是轉播傳送；有些神經元會廣播它們的新聞，有些則會互相交談。有些連結來自基因，有些則是由經驗蝕刻。若有人想要計算這些連結，即使每一個連結只花一秒鐘，也需要三千兩百萬年，就算他一再地轉世，也需要四十四萬個人生。
專制的基因要蛋白質聽從它們的命令，蛋白質必須彎曲折疊成正確的形狀（形狀錯誤的蛋白質會造成阿茲海默症及其他疾病）。但目前還沒有人製作人類蛋白質圖譜，也並不完全了解蛋白質；蛋白質由胺基酸構成，數量可能超過百萬。就像滴落的雨珠一樣，蛋白質碰到其他物體時也會改變形狀，而隨著它的形狀改變，它的目的也會改變，因此有些動物雖然基因類似，但外觀卻截然不同。要探索蛋白質的命運，我們真正需要的是動態的圖譜，而非一列塑像。我們繪出山巒、大陸、海床、涓涓大河源起地的地圖，也繪出都市、月面海、器官與基因的地圖，甚至在俗語中，臉孔也成了地圖。就如我七歲時，全家駕車由伊利諾州赴佛羅里達州時，在高速公路告示牌上看到的這首打油詩：
鬍鬚刮搔
我甜心的地圖，
那就是使可憐薑糖
火大的原因。
於是我們由基因組圖譜躍向蛋白質圖譜。透過電子顯微鏡掃描，在偏光照射下，胺基酸看起來多麼美麗啊，它們就像生命路途中安靜渺小的淡彩水晶帳篷，在我們眼中一如寶石，卻乾燥乏味。我們看不出它們的活力，看不出它們如何相互碰撞串連，建立行為，但我們渴望知曉，也藉此把我們的感官朝四面八方伸展──如鷹般的利眼，如蝙蝠般發出詢問傾聽回聲，甚至發明超越地球生物所擁有的感官。我們的無線電望遠鏡側耳聆聽太古之初的呢喃，當時宇宙還不及一顆葡萄柚般大，是個小小的實體，在恆星綻放光芒，在行星確定天命之前就已存在。這樣小的東西怎能孕育出遠非人的心眼所能探索、如此遼闊的空間？
神經元和其他細胞不同，它們既不移動，亦不分裂，而是發展出由金字塔到星星形狀一般各種各樣分叉的形狀。最棒的是，它們互相交談，側耳竊聽，發送訊息。為了達到這樣的目的，它們有兩種神經纖維，即樹突和軸突，一種用來說，另一種用來聽。樹突由神經元袋狀的主幹上懸垂下來，聆聽一旁的神經元透過軸突發送過來的訊號，就像優雅的仕女為了不弄髒化好的妝，因此作勢飛吻一般。它們也不完全接觸，接觸的時間不到千分之一秒，但其影響卻如命運一般強大。有些神經元只伸出一些樹突，有些則伸出許多主幹和小樹枝，創造出錯綜複雜的龐大網路，最多可以和一萬個神經元交談。神經元在受到驚嚇、振作精神，或只是在學習某個事物時，都會長出新的樹突枝幹，增加其範圍和影響力。樹突主要的功能是聆聽。我最喜歡湯瑪斯（Dylan
Thomas）的一首詩，詩云：「我獨一無二崇高的心靈／在所有愛的國度都有見證。」就像神經元派哨兵到各個前哨去蒐集情報，再根據它們的報告，用軸突把訊息傳送到其他神經元。軸突是分支的細肢，有的很短，有的長及數呎。軸突的頂端成長伸展，就像星鼻鼴鼠一般，感覺四角環境，收集線索，然後決定該往哪裡去，有時也會在其他分子的協助下，抵達目的地。不知怎麼地，這些摸索鑽營、連繫和網路，都塑造了人格，切割了個性，創造出如物理學者費曼（Richard
Feynman）在上空酒吧敲邦哥手鼓（bongo drum）這般多采多姿的行為。
神經元說的是一種精英混雜語，既非化學成分，亦非電子，而是一種活潑的嗡嗡聲，混合兩者，是電子化學隱語。它們的電流脈衝和電燈的線路不同，電燈線路裡的脈衝是由一群電子所載負，而當我們說話時，神經元則是在一次脈衝中沿著軸突發送電子震動，有時稱為尖峰信號，或是神經動作電位（action
potential），是由鈉和鉀離子（帶負電的原子）的起伏所造成。就像在手心迅速揉動棒子可以產生火花一樣，改變正負離子也可以創造電波，傳到軸突尖端，碰到一個缺口，接著再碰到另一個神經元，這和電弧的嘶嘶聲不同。一次脈衝只有○．八伏特，以每小時數百哩的速度傳過粗厚的纖維，但若以最纖細的纖維傳達，速度則會緩慢如爬行。一個腦細胞可以在一秒之內點燃數百倍的細胞，使許多細胞為之興奮，直到整個神經網路一起傳達同一個訊息，譬如「老師」這個詞彙，或嫉妒的情緒，或是像單車逍遙遊這樣的事件。每年的除夕，綺色佳學院（Ithaca
College）宿舍都有學生獲准把房間的燈開開關關，拉開窗帘，用燈光創造閃爍的數字。到午夜時分，他們準時開關燈光，改變數字，讓數哩之外的人都可以看到並了解這些訊息。在宇宙中的宇宙，在系統內的系統，許多神經網路結合起來組織、融合、編碼，而我們就透過嘗試錯誤來訓練它們。
腦部活動的基礎
腦內的電解質有多重要？一個春日，我在佛羅里達州戴爾瑞海灘（Delray Beach）的森上花園（Morikami Museum
and Japanese Gardens）才漫步了四十分鐘，就發生嚴重熱衰竭：渾身虛弱、四肢無力、喘息不止、全身發冷。我的意識心智成了空虛的抽屜，身體則像承載著大腦的獨輪手推車，木材扭曲，車軸斷裂。不止我的頭顱疼痛欲裂，就連大腦也似乎如千斤般下墜，較複雜深入的思想──點子、創意等，全都飄浮到遙不可及的遠方。雖然在基本的溝通上，我可以了解並回答別人的談話，但卻似乎置身虛無縹緲的空間，覺得暴躁易怒，疲憊到無法言語的地步。我的大腦因為脫水，所以無法發送電子訊號，使我覺得自己笨拙遲鈍。一想到食物，我就噁心。我在小睡之間還一直打盹，即使清醒過來，還是渴望睡眠。我的身體苦旱，它微妙的鹽分平衡失調了。我花了兩天的時間，還上了醫院一次，加上許多水和運動飲料，才恢復正常。這次的經驗教我了解到腦部電子平衡的強大力量，要達到這樣的狀態，需要各種成分，例如鉀、鈉、鎂等微妙的平衡。沒有水，這些元素就無法溶解，而且只要脫水約二﹪，就會造成影響。葛瑞格森（Linda
Gregerson）在〈文法情緒〉（Grammatical Mood）這首詩中描述：
因為缺乏離子，因此失去了突觸，
因為缺乏突觸，因此電線短路，
因為電線短路，所以王國、兒童和聚會
微笑。這只是無盡方式之一
世界
會傾倒顛覆。
大腦細胞藉著數千億微小接觸點以有如握手般的動作溝通，這些接觸點稱為「突觸」（synapse）（希臘文「握在一起」之意），是神經元之間的細長管道。在管道之末就是端點，神經元在此釋出特殊的分子，和鄰居交談，這些分子包括上百種不同的傳導物質，飄過狹小的間隔，和另一端的受器連結。有時我們把這些分子形容為鑰匙，而受器則為鎖。如果未來家家戶戶的鑰匙都變成電子式，那麼我們就得改變鑰匙和鎖這種古老的比喻，但目前它們依然還是性意味濃厚的意象：兩個物體製造得恰巧裡外相合。傳統的鎖鑰都是無法彎曲而且硬梆梆的金屬，只有壞人才能在不用鑰匙的情況下開鎖，我們經常在電影中看到這樣的場景，因此很難想像如何用設計獨特、軟綿綿的鑰匙打開軟綿綿的鎖A。我們喜歡創造有稜有角的實物，難怪看到達利（Salvador
Dali）超現實夢幻融化的懷錶時，會覺得如此引人注目。然而在細胞膜的表面上，受器就像造形獨特的柔軟鎖頭一樣，只要有同樣形狀的柔軟鑰匙，就能打開這個鎖，而那把鑰匙可能是傳導物質，或是類似的藥物，用來欺騙受器。它一樣可以開門入內，只是沒有壞人現身，而我們渴望搖晃大串的化學鑰匙，讓它們發出聲響。接下來，讓我們改變意象：把受器想成是啟動下一個細胞的開關；再改變意象：把鑰匙想成可以發動引擎的汽車鑰匙。
光是一個分子無法達成任務，而需要時機拿捏得準確的一群分子，各與其受器連接，等門一打開，鉀離子就往外衝，鈉離子則向內跑，再次創造電荷，只是這一次是在接收神經元這邊，向鄰居釋出一種化學物，放出火花，把訊息繼續傳遞下去，直到訊息在所有的神經元中繞行為止。這個過程（突觸傳導）是腦部所有活動的基礎，是我們所有知識、動機、衝動和欲望的根本。戴納基金會出的《腦部健康指南》（The
Dana Guide to Brain Health）說：「最後我們的一切──我們的記憶、希望和感覺，都可以歸到一些離子在大腦細胞膜上平凡的交換動作。」
達利一定會想認識大腦內彎曲的圓柱體，也就是一起合作的垂直細胞條。它們都是來自他處的訊息，為了不同的任務而分工合作。它們並非如石頭般毫無活力，而是充滿著小小的電流和使節，其中一個圓柱體──感官皮質，處理身體的感官；另一條運動皮質，則促進主導自主的動作。忙碌的身體部位例如舌、腳和手指等，需要更多的空間。這些圓柱究竟是希臘建築圓柱的哪一種形式？愛奧尼亞式（Ionic）、多利克式（Doric），還是柯林斯式（Corinthian）？它們是達利式，有活生生的不平滑邊緣，以及因血液而呈粉紅色的柔軟皺褶。
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