罗杰·斯佩里
一、生平
早年生活
斯佩里出生在康涅狄格州的哈特福德,父亲是弗朗西斯·布什内尔,母亲是弗洛伦斯·克雷默·斯佩里。他的父亲在银行工作,母亲在商学院学习。他是在中上层强调学习成绩社会环境中长大的。父亲在斯佩里11岁时去世了。后来,他的母亲成了当地一所中学的校长助理。 斯佩里就读于康涅狄格州西哈特福德的霍尔高中,后进入奥伯林大学,主修英语。但他参加了一个心理学入门课,该课程由一位名叫R.H.Stetson的教授讲授,他曾与美国心理学之父威廉·詹姆斯共事。这门课激发了斯佩里对大脑及其如何改变的兴趣。在他1935年从奥伯林大学获得英语本科学位后,决定留下来,并在1937年拿到心理学硕士学位。并且他于1941年获得芝加哥大学动物学博士学位,随后在哈佛大学与卡尔·拉什利一起做博士后研究。 1949年,斯佩里与诺玛·盖伊·杜普里(Norma Gay Deupree)结婚。他们拥有了一个儿子和一个女儿。斯佩里是个安静、体贴、谦逊的人,并且有着永不满足的好奇心。他从未停止工作、提问或学习。斯佩里还是一位狂热的古生物学家,他在家里收藏了大量的化石,除此之外他还是一位才华横溢的雕刻家、艺术家和陶艺家。工作之余他喜欢和他的妻子和孩子去加利福尼亚州的巴哈露营和钓鱼。
学术生涯
1942年,斯佩里开始在耶基斯灵长类生物学实验室工作,在那里,他专注于重新安排运动神经和感觉神经的实验。1946年,他离开芝加哥大学,成为一名助理教授,后来成为一名副教授。在保罗·韦斯(Paul Weiss)的指导下,斯佩里在芝加哥大学(University of Chicago)攻读博士学位时,对神经元特异性和脑回路产生了兴趣,并开始质疑关于这两个主题的现有概念。于是他做了一系列实验,得出“神经系统没有发生适应性功能”的结论。他继续他作为博士生就开始的神经元特异性的研究,并发起了一系列涉及蝾螈的新研究。这些研究为“遗传控制下的复杂化学密码”(1963年)提供了强有力的证据,最终使斯佩里的化学亲和力假说(1951年)产生了巨大的影响。
1949年,斯佩里在一次常规x光检查中,发现了肺结核的迹象。他被送往纽约阿迪罗纳克山脉的萨拉纳克湖接受治疗。正是在这段时间里,他开始撰写他的思想和大脑的概念,并于1952年首次在《美国科学家》上发表。1952年,他成为美国国立卫生研究院神经系统疾病和失明科的主任,并在佛罗里达州科勒盖布尔斯的海洋生物实验室完成了一年的工作。1952年,斯佩里回到芝加哥大学,成为心理学副教授,后斯佩里的朋友维克多·赫本邀请他在一个研讨会上讲他的研究。研讨会的听众中有来自加州理工学院的教授,他们在听了斯佩里的演讲后,对他印象深刻,于是邀请他担任希克森心理生物学教授。1954年,他接受了加州理工学院的教授职位。 斯佩里后来在加州理工学院担任董事会成员和精神生物学名誉教授。奥伯林学院的斯佩里神经科学大楼于1990年以他的名字命名。
逝世
斯佩里于1994年因ALS(肌萎缩侧索硬化症)去世。
二、成就
基本理论
神经系统的结构差异:斯佩里强调,人们在神经系统结构细节上所呈现的差异,比人们在面孔、指纹上的差异更大。各人的才智、性格生来有别,因而教育的方式和重点也应该多元化。因材施教不但事半功倍,也会使人类的文明多姿多彩。
神经元的功能特异性研究:20世纪40年代,斯佩里从事神经元的功能特异性研究,他发现中枢神经联结的生长不但具有高度特异的选择性,而且精确地按照预定程序进行。这个发现导致他深入研究胼胝体的功能问题。胼胝体是脑的最大的纤维系统,由约2亿根神经纤维组成。曾有医生试着用切断胼胝体的方法来治疗严重的癫痫症,手术后病人发病次数和严重程度果然减少了。
斯佩里一方面分析研究了前人积累的科学证据,如19世纪末戴杰雷因发现,损伤两半球间即从右半球视觉皮层到左半球的语言中枢的视觉路线,则会产生完全的失语症。20世纪初,李普曼报告了损伤胼胝体前部将会引起失语症结果的真实证据等,从而对胼胝体同大脑两半球功能毫不相干的观点持怀疑态度。另一方面斯佩里在早期研究新发现的基础上,先后用猫和猴作分离脑实验研究,以此胼胝体在统一的大脑两半球功能中究竟有无作用问题。 这样,从20世纪50年代初开始,斯佩里就从发现问题转入研究问题,从神经胚胎学研究转向动物和人的“分离脑”研究,可以说这个转向是他揭开大脑功能之谜的第一步。 1950年,斯佩里及其同事从鱼脑的一侧到另一侧的学习迁移的显微外科研究中得到启示,并于1952年用同样的方法作猫的“分离脑”实验研究。这类实验可简述如下:(1)切断动物的视交叉,将一只眼睛盖住,由另一只眼睛学习视觉辨别;(2)在辨别训练之后,将盖住的眼睛打开,将“受过训练的眼睛”盖住;(3)动物表现出通过“未训练的眼睛”很快地完成辨认的学习。但是,当实验重复进行到第二阶段时,动物反应表现为好像它从未见过以前学习过的问题,即胼胝体的分离阻止了记忆和从一侧半球到另一侧半球的学习的传递。动物需要长时间地用第二只眼去学习辨别,像它原先用第一只眼时一样。当用一只眼解决问题时,动物能正常反应,并且学会完成一个任务。当盖住这只眼把同一问题给另一只眼呈现时,动物表现出对问题没有认识,而且必须用这个半球对问题再从头学起。 这一发现表明:“当割断大脑两半球之间的联接,每个半球就像一个完整的脑一样独立地起作用。”斯佩里通过一系列实验还表明:“每一个半球都具有知觉、学习及认识系统。” 20世纪60年代初,美国加州医学院的沃格尔和博根从斯佩里施行过分离脑外科手术的猴子能够迅速复原的发现中得到启示,对一些屡发性重症癫痫病人试行切除大脑连合部手术,以将疾病控制于一侧脑半球。手术取得了意想不到的成功,它即使癫痫限于一侧半球,又使患者减轻发病时的剧痛,而病人的语言表达能力、计算能力、语言的逻辑性、言语、记忆及性格,保持令人惊异的完整程度。由于“分离脑”病人的视觉传人信号并不相混,每个半球的功能均保持完整无损,这就为大脑两半球的功能研究提供了前提和条件。 斯佩里由“分离脑”手术成功联想到:能否用隔离信息处理的方法来研究人脑两半球的功能呢?于是,斯佩里就利用“分离脑”病人这一特殊的实验对象进行一系列的心理测试,从而揭示了大脑两半球具有高度特化的功能。 斯佩里总结动物分离脑研究结果时指出:“大脑各半球似乎是一个独立的智能区域,他们是在完全不管——的确是完全没有意识到另一半球中发生什么情况下工作的。这种分离大脑的动物在实验情况下表现出来的行为仿佛它有两个完全独立的脑子似的。”他在动物分离脑的研究中所得到的科学发现是引导他揭开人脑之谜的关键性一步。 实验证明,正像斯佩里于50年代在动物分离脑的研究中发现的那样:“每个被分离的半球都似乎有它自己的、独立的、具有自身的感知觉、学习与记忆经验的认识领域。”就这样,斯佩里通过比较实验将分离脑动物和分离脑人在脑功能方面的相同之处揭示了出来。
心——脑互相作用理论:斯佩里一方面立足于20多年分离脑研究中的科学新发现,以此作为建立新学说的科学依据;另一方面试用系统理论来解释意识的起源和发展,脑和精神的因果关系。脑以及神经原的组织结构和特性功能等问题,提出了心理——脑相互作用理论。
斯佩里认为,意识是脑过程的突现特性,“只有在大脑高层次活动中突现出来的某些动力的整体特性才是意识现象。”精神事件是因果性的,而不只是相关性的。高层次的精神下向控制低层次的神经生理。在他看来,脑犹如一个巨大的突现新现象的发生器,它所突现出来的新现象对低层次的活动施行着由上至下(即向下性)的控制。同时,脑与精神是同一个连续层次中的不可分割的部分。脑的次原子元素向上经过分子、细胞、神经回路直至具有意识特性的脑过程等,是一个由下向上的因果性和决定性,反之,高层次的意识现象又对低层次的神经生理以至神经细胞等施行下向性控制,这就是心——脑相互作用。 斯佩里还认为,在正常情况下,胼胝体将两侧半球的意识功能联结成为一个单一的统一过程。因此,胼胝体的活动成了意识事件的一部分。大脑两半球被分离时,意识经验也随之被分离,结果形成了两个独立意识领域。大脑两半球各有自己专门化的高级功能,右半球在音乐鉴别、空间辨别、图象识别以及情感表达等方面优势于左半球。大脑两半球在功能方面既有独立性又有互补性。在正常状态下,大脑两半球紧密地结合得如同一个单位而进行工作,而不是一个开放着另一个闲置着。两半球的意识活动时刻处于相互影响、相互作用之中。两侧半球的意识可作为更高的突现实体,因为“它不仅超过左脑和右脑的意识之和,而且对于思想和行动具有直接的超越的力。” 斯佩里在脑——意识研究方面的发现和论证,对行为主义者的假说作了有力的驳斥,对机械的还原论的学说也作了抨击,对二元论的观点也作了批判,使得70年代对精神和脑关系问题从原先的非因果关系的,心身二无论的观点转变为一种新的因果关系的、相互作用的解释。这是一个重要的转折,用斯佩里的话来说:“发生了心理学的革命。”因而,斯佩里的“心理——脑相互作用论”在70年代受到了哲学家、心理学家及教育学家的推崇。
评价
斯佩里通过大量的比较实验所取得的科学发现,解决了长期悬而未决的科学之谜,突破了许多传统的理论,科学地解释了大脑功能的高度专门化。斯佩里的科学发现的重大意义体现在以下几方面。 一是确立胼胝体的传递功能,证伪“胼胝体无作用说”。胼胝体是连接大脑两半球的神经束,对于他在脑功能活动中有无作用问题,在一个相当长的时期内一直悬而未决。斯佩里通过比较实验揭示,分离的两半球各有独立的知觉、学习与记忆经验的认知领域,胼胝体并不是像传统观点认为的那样,“只是脑的支持物”,而是起着两半球之间传递信息的决定性作用。这样,肼胝体在完整大脑中的作用终于由斯佩里弄清楚了。 二是发现了右半球优势功能,匡正右半球劣势观点。斯佩里及其同事对“分离脑”病人进行的一系列单侧性试验,表明大脑左半球长于语言和计算。大脑右半球虽不擅说写,但对语言和字义仍有相当的理解。它对空间的识别,对音乐、艺术、情绪的感知,则优于大脑左半球。大脑左半球习惯做逐步分析,右半球偏向于整体直观。这两种不同的感受和思维功能分工合作,相辅相成,令人不禁感到造化之妙。总之,斯佩里关于许多较高级的功能集中在右半球的新发现,有力地匡正了盛行一百多年的左半球是优势半球的传统观念。 三是辩证地提出意识的分离和统一,反对右半球无意识的观点。斯佩里从分离脑病人的研究中,发现分离的两半球各自具有较高的认识能力,似乎每一侧分离大脑半球都有它自己的精神状态,每一侧半球与另一侧的意识经验明显地断离着。例如,让分离脑病人同时看两幅图片,一是雪景,一是鸡爪,分别投射到右左半球,另给八幅卡片,要求分离脑病人根据每个半球所获得的信息用手指指出最好的选择。实验结果,雪景投射到右半球,病人用左手指铁铲的图片;鸡爪投射到左半球,病人用右手指鸡的图片。当要求病人对每一种选择叙述理由时,他以说话的方式解释一把铁铲和一只鸡的选择:“鸡爪长在鸡身上,铁铲去清扫雪。”在这种评论性试验中,即使受试者不能非言语性地确认左视野,也很少作出一种刺激的回答,这主要是右视野——左半球阻挡了来自另一半球的反应。
三、著作
《中枢神经重组后的神经再生和肌肉换位的问题(The problem of central nervous reorganization after nerve regeneration and muscle transposition)》,1945
《神经回路有序生长的调节因素(Regulative factors in the orderly growth of neural cirts)》,1951
《半球间关系:新皮层连合;半球断开综合征(Interhemispheric relationships: the neocortical commissures; syndromes of hemisphere disconnection)》,1969
《科学和道德优先:融合思想、大脑和人类的价值观(Science and moral priority: merging mind, brain and human values)》,1982
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