的脑的其他部位。这一过程通常需要几天时间。此后,实验动物将被无痛苦地杀死,并检测注射物质所到达的部位。用人做这种实验显然是不可能的,由于这种局限使得我们对猕猴脑的长程连接的了解远比对我们自己的了解丰富得多。
人们或许认为,这种知识上的明显的空白会使神经解剖学家忧心忡忡;由于人脑与猕猴的脑并不完全相同,他们会特别要求研究人体神经解剖学的新方法,然而事实并非如此。其实,现在是改变我们在人体神经解剖学上的缺陷的时候了,那些有远见的基金会应当立即着手从事有关的新技术的发明。
即使我们设计出可以在人身上进行神经解剖学研究的新方法,仍有许多关键性实验只能在动物身上进行。这些实验有时会持续几个月。尽管大多数实验没有什么痛苦,或只有很少的痛苦,但实验结束后常常需要把实验动物杀死(仍旧是无痛苦的)。动物保护组织坚持要求善待实验动物,这无疑是对的。由于他们的努力,实验室中的动物现在得到的照顾比以前要好一些,但是,倘若把动物理想化,那就太多愁善感了。与被捕捉的动物的生活相比,野生的食肉和食草动物通常过着严酷的生活,寿命也较短。有一种观点宣称由于人和动物都是quot;自然的一部分quot;,因而应当完全平等地对待他们。这是没有道理的。难道一只大猩猩真的应当享受大学教育吗?一味坚持完全像对待人类那样对待动物,这种说法贬低了我们人类所独有的能力。动物应当受到人道的待遇,但若将它们置于同人平等的地位,那则是一种扭曲的价值观。
作为神经解剖学和神经生理学的实验对象,猴子有什么局限性呢?训练机灵的猴子完成一些简单的心理学测试是可能的,但这很费力。有个实验要求猕猴保持凝视(即注视同一点)。当它看到水平线段时按动某一控制杆,而看到垂直线段时按动另一控制杆。这样的训练通常需要几周甚至更长的时间。而让大学毕业生来做这个实验则多么简单!此外,人作为受试者可以用语言来描述他们所看见的一切。他们还能告诉我们他们所想像到的或是梦见的情景。而要从猴子身上得到这种信息则几乎是不可能的。
看来只有一种策略是可行的。这就是分别在人和动物上做某些不同类型的实验。这需要假设猴子的脑与人脑的相似程度(以及差异性),但这尚有一定的风险。没有风险就不能取得大的进展。因此,我们既要大胆地按此方法进行研究,又应足够谨慎,尽可能地经常检查我们的假设是否合理。
研究脑波的一种最古老的方法是脑电图(EEG)。它将一个或多个粗电极直接放在头皮上。脑中有大量的电活动信号,但是头骨的电学特性干扰了对电信号的提取。单个电极将提取多至上千万个神经元产生的电场信号,因而单个神经元对电极贡献的信号淹没在它临近的大量神经元的活动中。这就好像试图从1000英尺高度上研究城市中人们的谈话一样。你能听到足球赛场中人们的叫喊声,却无法判断那里人们用何种语言交谈。
脑电图最大的优越性在于时间分辨率相当高,大致在1毫秒左右。这样便可相当好地记录到脑波的上升和下降。人们尚不太清楚这些波意味着什么。处于清醒状态与处于慢波睡眠状态的脑波有非常显著的差异。快速眼动睡眠时的脑波与清醒时很相似。因而它又有个别称——反常睡眠,即人处于睡眠状态,但他的脑看上去却是清醒的。我们的梦幻大多出现在睡眠的这一阶段。
有一种常用的记录脑波的技术是在某种感觉输入(如耳听到的一声尖锐的卡搭声)之后立刻记录。与背景的电噪声相比,由刺激引起的反应通常很小(即信噪比很低)。因此,从单独一次反应中几乎看不出什么,实验必须重复多次,并以每次事件的开始作为基准对所有信号进行平均。因为噪声总是被平均掉,所以这样可以提高信噪比,并通常可得到一条可完全重复的典型的脑电波曲线,它是与脑的活动相关联的。例如,反应中常存在着一个被称为P300的尖峰,其中P表示正电位,300代表给刺激信号与尖峰之间有300毫秒的时间间隔(见图35)。它通常与某些令人吃惊并需要注意的事件有关。我猜测它大致是从脑干传向记忆该(刺激)事件的高层脑区的一种信号。
遗憾的是,要确定产生这种事件相关电位的神经活动的位置是件困难的事。问题在于,如果我们知道每个神经元的电活动,从数学上讲就能计算出放置在头皮上任意位置的电极上的效果。反之,从电极上得到的电活动却无法计算出脑中所有部位的电活动。从理论上讲,可以在头皮上产生同样的信号的脑活动分布几乎有无穷多种。尽管如此,即便我们不可能恢复出神经活动的全部细节,但仍希望对大部分这些活动发生的部位有所了解。通过在整个头皮上放置一定数目的电极,我们可以对大部分神经活动的定位有较好的了解。如果一个电极记录到较大的信号而其他电极的信号都较小,那么大部分神经活动可能发生在记录到大信号的电极附近。遗憾的是,实验中情况要复杂得多(1)。
从这些事件相关电位中能获得