无论如何,在达特茅斯学院的大三和大四之间的暑假,我终于来到了这里,怀着紧张的心情踏入加州理工学院的校园,开始无数个“第一次”中的第一个任务:去罗杰·斯佩里位于克尔克霍夫楼的办公室和他见面。事实证明,他是一个语气柔和、头脑冷静的人,不大容易被打乱阵脚。我后来听说,就在我俩见面的几周前,一只猴子从动物房里逃窜出来,闯进他的办公室,跳上了办公桌。他抬起头,对这位客人说:“也许我们应该去隔壁房间,那边更安静一些。”
加州理工学院有其独特的迷人氛围。人人都有睿智的头脑。一扇扇办公室门后是一群个性迥异的杰出科学家,正在忙于手头的事业。所有的大学都号称自己拥有这样的景象(尤其是在时下一些写得天花乱坠的网页上),总是吹嘘他们是多么擅长“学科融合”,然而实际的情况往往大相径庭。但是,在加州理工学院,一切都是(现在仍是)货真价实的:大脑的引擎一刻不停,相互碰撞出智慧的火花。一句老话可以很好地形容这里的文化气质:“我知道他发明了火,但他最近又有何成就?”周围的人不断敦促你用陌生的方式思考问题,和他们共事总是令人兴奋不已。光是努力跟上大家的步调都充满了挑战。加州理工学院处处如此,而罗杰·斯佩里的实验室尤甚(图1-1)。
图1-1 加州理工学院奥尔斯实验室大楼
斯佩里的实验室在加州理工学院奥尔斯实验室三楼,附近就是位于教堂化学楼的莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)的办公室。在马路对面的克尔克霍夫楼里办公的,有果蝇遗传学之父斯特迪文特(A.H.Sturdevant),及其身为诺贝尔奖获得者的学生埃德·刘易斯(Ed Lewis)。
Courtesy of the Archives, California Institute of Technology.
初来乍到的我对这一切爱不释手。回顾以往,人一生中经历的哪些故事决定了他所选择的道路或是影响了其后故事的走向?大概没有人知道这个问题的答案。当然,机缘巧合也好,更深层的原因也罢,二者皆能引导我们去往全新的位置和环境。同样神奇的地方在于,在那里,我们往往能够立刻融入,成为其动态关系和信息库的组成部分。很快,我们就开始为新目标而努力奋斗了。
我受到神经生长环路课题的吸引来到这里,然而不久以后,实验室逐渐兴起了一个新的兴趣——裂脑研究,也就是试图论证两个大脑半球能否在彼此独立的情况下进行学习。斯佩里的实验室里热热闹闹地活跃着一群博士后,他们对猴子和猫进行裂脑手术、将左右大脑半球的联系截断,随后观察它们的行为表现。我又该选择什么样的切入点呢?
很快,我想到了一个点子:造出一种“暂时分裂的大脑”。我的方案是在大鼠身上使用一种叫作“扩散性抑制”(spreading depression)的处理方法,即将一块浸满钾离子溶液的纱布或吸收性明胶海绵放置于大脑的一侧半球,使之进入休眠或停止活动的状态,而另外一侧半球则保持清醒,且依旧具有学习能力。扩散性抑制现象的世界级权威之一——安东尼·范哈尔瓦德(Anthonie van Harreveld)的办公室就在斯佩里隔壁,所以向他咨询问题很方便。他为人和善温柔,非常平易近人,尤其是谈起科学的时候。不幸的是,很可能是因为大鼠让我浑身不舒服,最终这个实验在我手上没能取得半点进展。
于是乎,我转向了兔子。这回的想法依旧简单。左侧和右侧颈内动脉分别掌管着左侧和右侧大脑半球的血液输送,为何不往兔子的一侧颈内动脉注射麻醉剂呢?这样一来,我就能在一次实验中只令一半大脑进入休眠状态,而另外一半则保持清醒和学习能力。这种方法行得通吗?在当时的科学界,尤其是在加州理工学院,能阻碍某个研究思路或实验展开的只有当事人的精力和能力。没有机构审查委员会(Institutional Review Board, IRB),不存在资金短缺,不会有人言不由衷地泼凉水,也没有啰唆的规章制度。你只需动手开干就行了。
我必须要掌握一种测量神经活动的方法,以确保目标大脑半球已进入休眠状态、而另外一侧大脑半球仍旧清醒,于是我开始往实验中加入脑电图(electroencephalograph, EEG)记录的环节。接下来,我必须学会如何教兔子一个小把戏,好让它能学点儿什么。我们决定让兔子学会在听到一个声音后做眨眼的动作。我搞定了这个步骤。随后,我得学习如何把记录电极固定在兔子小小的头骨上,从而记录大脑的电活动,即脑电图反应。一番折腾后,我也成功了。最后一步,我必须做到往兔子的左侧或右侧颈内动脉(连接心脏和大脑的主要动脉)内注射一种麻醉剂,并确保药物存留在一侧大脑半球,而且不会泄漏到另一半,让它也跟着一起休眠。大脑底部存在一个叫作韦利斯氏环(Circle of Willis)的动脉结构,我耗费了许多时间进行文献检索,研究它的解剖结构,最终判断,我的实验设计在兔子身上是可行的。尽管来自左右两侧动脉的血液似乎会在韦利斯氏环中混合,但一些研究证明,基于某些血流动力学的原理,两侧的血液并不会混为一体。于是我放心大胆地保留了计划,坚信血流动力学将是我的救星,同时盼望着一侧颈动脉内的麻醉剂能让大脑半球休眠足够长的时间,让我能完成实验。终于,万事俱备,我的好戏开场了。
供我完成这些工作的实验空间只有斯佩里实验室的走廊。地方狭小,身边还有许多活跃的博士后在为自己的研究忙碌。一天,我正张罗着一场预实验。所有的角色都到位了:兔子,用于记录神经活动、正把结果写在纸带上往外输出的脑电图记录仪器,以及8根来回颤动的打印针。这时,莱纳斯·鲍林路过了。要知道,莱纳斯·鲍林可谓无人不知无人不晓,尤其是在我们这栋楼,因为他的办公室就在转角不远处的化学楼里。他是量子化学和分子生物学的创始人之一,跻身20世纪最重要的科学家排行榜,2000年美国还发行了以他的头像为图案的邮票。鲍林停下了脚步,询问我正在做什么。在对当下的状况进行一番估量之后,他说:“你知道么,你‘记录’到的那些歪歪扭扭的信号可能只是一种简单的机械扰动,就像放在碗里的果冻一样。你最好先测试一下,看看是否如此。”
他沿着走廊渐渐远去,而我在原地一阵热血沸腾。鲍林传达的讯息很简单:年轻人,别做提前假设,应该去检查所有的可能性。在加州理工学院,无论你选择哪一个方向,身边总有人向你发起挑战、提出问题,抑或是刺激你的神经,但你依旧可以从他们那儿获得鼓舞。而且,没错,他们支持探索事物其他可能的想法,而正是这种想法敦促着年轻的科学家们勇往直前。这一切是多么令人着迷啊!当时的我还不知道,再过几年,鲍林在第二次摘取诺贝尔奖的桂冠后,将以诽谤的罪名对小威廉·巴克利(William F. Buckley Jr.)发起诉讼,而后者竟成了我毕生的好友!
就这样,一年多后,我开展了首批裂脑病人的测试。这些病人因为疾病的原因接受了大脑半球分离手术,因此左侧和右侧大脑半球不再彼此相连,而我想知道他们到底有何特性。本书围绕裂脑这一医学实例,探讨裂脑到底是什么、裂脑对人来说意味着什么以及我们从裂脑研究中获得了哪些知识。有众多科学家直接或间接地在书中登场,我对他们的一些生平细节进行了删减,大多数出于单纯的科学考虑。人生之河往往是许多看似互不相关的经历合流汇聚的结果,回首自己的研究历程,我迫切希望讲述这样一个充满机缘巧合的故事——哪怕只有一个也好——那就是我作为科研人的一生。不过话说回来,这都是本书后面的内容了。
在那个过于短暂的暑假里,我的兔子实验方案终于成功实现了。实验室里不停有人凑上来出主意,但既然是我选择的任务,就该凭借我自己的力量完成。能够探明些许事物运作的机理令我兴奋不已。我感受到了来自科研的诱惑。当时我很清楚,对此我必须和父亲谈一谈。他的梦想就是让我追随他和我哥哥的脚步,攻读医学院。我父亲是一个强势的人。要想逃离老大的计划,一场对话是少不了的。