大脑是家大公司

说到大脑的外观，相信不用多介绍，大家眼前都会浮现出一个凹凹凸凸、沟沟壑壑、一劈为二的半球状。

我们大脑的结构大致可以分为以下六个部分：前脑、小脑、脑干、脊髓、边缘系统、丘脑。

主体部分，我们管它叫前脑（forebrain），就是体积最大的那一块、和核桃仁非常像的那个部分。它是人脑中最大的区域，分为左右两个半球，它外面包裹的那一层叫大脑皮层（cerebral cortex）。

在前脑的后下方是小脑（cerebellum），它和我们的运动平衡有关。小脑就像一个很大的调节器，喝醉酒的人走路摇摇晃晃，就是因为酒精麻痹了小脑。虽然小脑的名字中有一个“小”字，可它并不小，虽然总体积只占整个脑袋的10％，神经元的数量却超过了全部脑神经总数的一半。

小脑的功能非常重要，它和我们的运动控制有关。手和眼的协调、维持人体姿态、学习运动技能，比如拉小提琴、打网球、骑自行车，都离不开小脑。人类和其他脊椎动物最大的区别就是，人类的小脑体积特别大，这样才能完成那些精密细致复杂的任务，比如书写、操控精密仪器。

前脑和小脑中间有一个连接的部分，叫作脑干（brainstem）。脑干可以理解为脊髓的延伸，主要负责头部的感觉信号输入以及头部运动指令输出，脑干下面连接的就是我们的脊髓。

脊髓（spinal cord）主要负责我们的身体和四肢，包括身体感觉以及四肢运动的肌肉收缩等。脊髓负责身体，脑干负责头部。所以在医学上，判断一个人是否脑死亡，标准就是脑干是否还能发挥正常功能。因为脑干坏了，大脑就没办法正常工作了。

在前脑里面，有一个很重要的部分叫“边缘系统”（limbic system），它就是给我们带来恐惧情绪的杏仁核（amygdala）和负责记忆的海马体（hippocampus）所在的位置。为什么叫边缘系统呢？因为它们和身体的调控功能的关系并不紧密。但有意思的是，它的位置恰恰在大脑的中心。

在边缘系统内侧，有一个叫作丘脑（thalamus）的地方，它是感觉信号的中转站，负责收集我们的视觉、听觉等等各种感觉信号，然后把这些信号投射到大脑皮层的各个对应区域，好比一个“传送门”。除了嗅觉，所有的感觉信号都要经过丘脑进行中转。

我们“大脑地图”里的52个区

我们能够感知外部世界，是因为大脑皮层起了重要作用。大脑皮层就是大脑最外面那一层，我们所有的感觉器官接收到的刺激在大脑皮层都有对应的区域。比如，视觉皮层在后脑勺，体感觉皮层和运动皮层都在头顶的位置。

大脑就像一张地图，不同的功能区就相当于地图上不同的省份。如果要去画这张地图，我们首先要划定省份的边界。

事实上，把大脑按照功能区分，这个概念在很早以前就有了。在很早以前有一门学问叫作“颅相学”，号称可以通过一个人头盖骨的形状，比如说哪个部位比较突出，来判断此人的行为方式和个性。在19世纪，颅相学非常流行，就连两个人能不能结婚很多人也要借由颅相学来判断。

现在我们知道，颅相学是不科学的，但是，将大脑按照功能来分区，这个概念并非完全错误。我们现在把大脑皮层分成52个区，这是1909年由德国神经学家布罗德曼绘制的。布罗德曼是如何划分的呢？他根据的是细胞形态的不同，以及细胞在大脑皮层上的分布状态。在波罗德曼的“大脑地图”中，第17区就是我们后来认为的视觉皮层区，而第1区、第2区、第3区则是本体感觉区。

大脑皮层有6层楼

人类大脑皮层的平均厚度在2.3～2.8毫米，不算很薄，里面却分了六层。我们可以把它想象成一栋六层的办公楼，每一层楼都有不同的分工。只不过，楼层数是倒过来编号的。

第一层是顶楼，也就是大脑最外面的保护层；往下第二层、第三层是“外联部门”，负责把信息发送到其他的楼里。再往下数的第四层是信息采集部门，接收来自丘脑的信息。前面提到过丘脑，它相当于大脑的传送门，收集各个感觉器官接收到的信号，再把这些信号投射到大脑皮层的对应区域。

第五层就是分发部门了，它们把信息分发到大脑皮层下方的一些组织，由其具体执行。第六层则是信息的反馈部门，将这栋大楼里处理过的所有信息打包汇报给丘脑，由此形成一个丘脑和大脑皮层之间的回路。

在大脑皮层上，每一个功能区都是一栋六层楼的大厦，那么，这些大厦之间是如何区分的呢？原来，虽然所有的大厦都是六层楼，但是不同的大厦每一层的层高是不一样的。比如，在视觉皮层这栋楼里，第四层就特别高，因为第四层是负责信息输入的，而每天我们的眼睛看到的东西是太多了，所以第四层就需要很大的空间。相反，在运动皮层这栋楼里，信息输出是主要任务，没有太多的信息输入，因此它的第四层是最矮的，第五层却特别高。这样一来，相邻两栋楼之间的界限，就可以通过楼层错位很明显地区分了。

不过准确地说，这还不是大脑地图，只是一个大脑分区图，因为布罗德曼只是把不同的大楼划分开，并没有确定每一栋楼的功能和作用，所以在布罗德曼的地图上只有编号，没有对应的名称。后来，科学家们利用功能性核磁共振成像技术，又把这张地图进行了完善。

大难不死的盖奇

前额叶是大脑的决策部门，它就在我们额头的位置。在过去很长的一段时间里，人们对前额叶并不重视。很多研究者都在研究视觉皮层、听觉皮层、味觉皮层、嗅觉皮层等，因为这些都是我们可以直接感受到的；也有一些研究者专注于运动皮层的研究，因为它让我们动起来。而前额叶的存在。我们似乎很少能够感觉到。直到1848年，一名叫作菲尼亚斯·盖奇的铁路工人发生了一场意外。

那一年的9月13日，盖奇在执行一项爆破任务的时候，被一根铁棍穿透了头部，从颅骨的左下部刺到了额头。幸运的是，仅仅几分钟后，盖奇就醒过来了，而且自行离开了。这的确是非常神奇的事，大家也都为盖奇的幸运感到高兴，大难不死必有后福。可是，随着时间的推移，人们发现，原本待人友善、积极进取的盖奇，忽然变得专横傲慢，对旁人也漠不关心，而且似乎经常忘记社会礼仪，待人接物很没有礼貌，总是，他完全变了一个人。

于是有人开始研究，发现这根铁棍对盖奇的前额叶皮层造成了严重的损害。从这件事情之后，人们意识到，原来看起来默默无闻的前额叶在我们做决策或者计划做某件事情时，会起到至关重要的作用——它扮演了大脑CEO（chief executive officer，首席执行官）的角色。我们经常会说“一拍脑门”做决定，这真是一个很有趣的巧合。

熟悉又陌生的钥匙

就像盖奇的案例一样，我们对于大脑皮层功能的探究，往往是通过一些特殊的病人来了解的。当我们在辨识物体时，颞叶是关键的一环，它位于大脑下方、靠近耳朵的位置。如果颞叶受损了，就可能会得一种叫作“视觉失认症”的病。

颞叶受损引起的视觉失认症并不是一种视觉障碍，患者的视觉是正常的，可是他看到了却不知道这个东西是什么。举个例子，给一个视觉失认症的患者一把钥匙，让他在纸上把钥匙的样子画出来，他可以把所有的细节都描绘出来。但是，如果你问他画的是什么，他就完全不知道了。然而，如果你把钥匙放到他手里，他摸到钥匙后，马上就知道这是一把钥匙。由此可见，他并不是不认识钥匙，而是仅仅通过看，他无法给这个形状赋予实际的意义。

身为一个大脑健全的人，我们很难想象这种感受。这就是颞叶皮层受损可能会出现的一种情况。

幽灵般的幻肢

和大脑皮层有关的还有一个很诡异的现象——幻肢。

幻肢的英文名字叫作phantom limb，phantom的本意是幽灵，直译应该是幽灵般的肢体。幻肢出现象现在很多截肢患者身上。当左手被截肢，按道理讲，患者不可能再有任何关于左手的感觉，但不可思议的是，如果碰一下患者的左脸，他可能会感觉到自己的左手也被触碰了。这种被触碰的感觉甚至可以清晰落在他并不存在的左手无名指上。

要搞清楚幻肢是怎么产生的，就要说到我们头顶的体感觉皮层了。体感觉皮层是一块长条状的区域，在我们的头顶，像女生戴的发箍，但是位置稍稍靠后一点。

体感觉皮层，看名字就知道它是负责我们身体的感觉，比如触觉和痛觉。我们身体的各个部位在体感觉皮层上都有对应的位置，从头顶到两侧排列，依次是脚、腿、躯干、头、手臂、手指、面部，面部还包括眼睛、鼻子、嘴唇、牙齿、舌头、咽喉，等等。体感觉皮层的左右两侧分布是对称的，左边负责右侧身体的感觉，右边负责左侧身体的感觉。所以，如果你的左手被人碰了一下，那么在你右边头顶的某个位置就会接收到一个信号，让你感到你的左手被人碰了。不同的身体部位在体感觉皮层上所占的面积是不一样的，而有意思的是，这个面积和我们实际的身体比例没有关系，它反映的是身体部位的敏感程度，有些很小的部位，在体感觉皮层上却可以占到非常大的面积。

我们的脸在体感觉皮层上的占比非常大，所以面部感觉非常敏感。而在整个脸上，嘴唇的占比又相对较大，所以我们对于嘴唇的触碰是非常敏感的。假如我们把身体各个部位按照在体感觉皮层上所占的大小来画一个小人，那么画出来的就是一个头大身体小且有着香肠嘴和一双大手的怪物。

现在，我们可以解释为什么会出现幻肢现象了。还是拿左手举例，在体感觉皮层上，和手指相邻的部位，一边是面部，另一边是手臂。当我们失去左手之后，这部分的感觉皮层因为总是得不到信号输入，就会被隔壁的脸部侵占。这样，当有人触碰到患者的左脸时，失去的左手就会出现依然存在的感觉。研究发现，幻肢现象往往出现在患者截肢后四个星期左右，可见，大脑“重组”的速度是非常迅速的。

大脑皮层管理着我们的感觉、语言、认知、记忆、意识……某一部分大脑皮层的损伤并不会要了我们的命，却会让我们无法和外界联通。所以，如果大脑皮层坏了，而脑干还正常，我们就会变成所谓的植物人——虽然可以维持生存，却失去了和外界沟通的渠道以及自我意识。

大脑，这个我们每天都在使用的东西，可我们对它的了解依然太少。有趣的是，我们正是在用这个连我们自己都没完全搞明白的东西，来研究它本身。