撰稿 | 钱禹 中科院神经所

排版 | AiBrain 编辑团队

心身问题，即“心理过程和生理过程之间的关系是什么？”是一个经典的哲学问题。十六世纪法国哲学家，数学家笛卡尔思考并表述了这一问题，同时，他是心物二元论的忠实拥护者。这一理论认为精神和物质存在着不同的基础，换言之，精神可以独立于物质存在。现代的激进唯物主义否定物质以外的存在，笛卡尔的二元论作为经典的批判对象自然而然已经被打成了筛子。在神经科学的研究中，人们逐渐意识到神经活动为心理活动提供了物质基础，甚至神经活动可能完全等同于心理活动。关于心身问题的讨论由此转移到了更晦涩的领域，如意识的神经基础。但是由此延伸出来的问题中，还有一个重要的问题亟待进一步的讨论：脑和身体其它部分的关系是什么？Science的特约科学记者Emily Underwood以“A sense of self"为题，在Science上发表了观点文章。

关于“脑身问题”，主流观点似乎默认身体是大脑的奴隶：眼睛、耳朵、皮肤等感受器官将外界的信息传输到大脑内，大脑处理这些信息，并将指令传达给外周神经系统。脊椎动物的外周神经系统又包括体神经系统(Somatic nervous system)和自主神经系统(Automic nervous system)。体神经系统控制肌肉等向外界作出反应，而自主神经系统控制心跳、呼吸、消化等来保持内稳态。对外界的反应又通过感觉上的变化反馈给了大脑，如此循环。然而，这样的图景缺失了关键的一步：身体内部的感觉对大脑的反馈。

闭上眼睛，放松肌肉，忽略外界的声音和震动。然而世界并非空无一物：胸腔和横膈膜有规律地起伏，这是呼吸；心肌有规律地收缩，这是心跳；如果不久前吃过东西，胃肠有规律地蠕动，这是消化的一部分。诚然，这样的内部感觉(Interoception)模糊而难以量化，通常不会被有意识地思考，像是感觉输入中的背景声，但它们无时不刻地向大脑传递着信号——通过交感神经(Vagus nerve)。交感神经是十二对颅神经(Cranial nerves)中的第十对，它是一组混合输入和输出的神经：既向先前提到过的心跳、呼吸、消化道发出指令，也接受这些部位传回的反馈。

对这方面知识的缺失，部分是由于研究交感神经十分困难。交感神经名曰一组神经，实为一个由百万条神经纤维组成的巨大网络。这些神经纤维细小且缺乏髓鞘的包裹，使得传统的切片观察几乎不可行。新的技术带来了新的可能性。单细胞RNA测序(Single cell RNA sequencing)使得研究者们可以通过特定的基因表达来辨识某一种特定的细胞，而病毒示踪(Viral tracing)可以通过特定病毒，如狂犬病病毒，从被感染的神经元传播到与之连接的神经元上的特性，找到交感神经的来龙去脉。

在前不久的一篇文章中，使用实时的单细胞测序技术，研究者找到了交感神经在肠道内分泌细胞上的神经接口，而后又通过狂犬病毒示踪确定了这是一条从肠道直连脑干的高速公路。此前对脑肠轴的研究中，最受瞩目的连接通路是通过分泌荷尔蒙传递的旁分泌信号。由此兴起了关于食物与肠道菌群控制思维的流行理论。相比血液介导的旁分泌信号，神经介导的电生理信号远远更快捷和高效，更加证明了“我吃故我在”的真实性。果不其然，紧随其后的一篇文章发现了该通路向负责释放多巴胺的大脑黑质的延展。通过人工刺激这一通路，研究者们得到了和动物获得食物奖励时一样的大脑反应。

更惊人的是，研究者们还发现了交感神经向海马体的通路。海马体是大脑的记忆中枢。通过毁坏特定的交感神经输入，研究者干扰了大鼠在情景记忆和空间记忆任务中的表现。在手术后，失去这部分神经输入的大鼠变得难以辨识熟悉的物体，同时大鼠在迷宫中的表现也变差了。

此外，研究烟瘾的学者发现烟瘾患者更易得糖尿病，反之亦然。这对常见疾病之间的有些让人摸不着头脑的联系也与交感神经有关：在大脑僵核中的细胞与胰脏有神经联系，其中表达尼古丁受体的细胞会通过胰脏调高血糖，从而诱导糖尿病。有烟史的大鼠体内检测出了更高的胰高血糖素与胰岛素水平。另一方面，长期的高血糖水平通过交感神经反馈信号到姜核，使其对尼古丁更不敏感，从而迫使烟瘾者增加尼古丁的摄取量。

其它身体部分对大脑的输入，除了内部感觉，还有本体感觉(Proprioception)——从肌腱和关节等运动器官传到大脑的，反应躯体状态的感觉。再次闭上眼睛，调匀呼吸，感受心跳。这时，可以慢慢把注意力转移到不同的身体部位上。从指尖到手掌，再到腕、臂、肘。各个部位的肌梭(Muscle spindles)、腱器(Tendon organs)、关节囊(Joint capsules)等将运动和压力的信息通过三叉神经(Tregimental nerves)（第五对颅神经）传达到大脑里，产生身体的实感。相对内部感觉，本体感觉会更经常被注意到，它帮助我们在目不能及的情况下调整位置和运动状态。但和内部感觉一样，人们往往会轻视本体感觉对脑活动乃至心理活动的作用。

除了神经科学家，许多心理学家和认知科学家也在研究内部感觉和本体感觉对人的高级认知功能的影响。具身认知(Embodied cognition)这一学说主张许多高级认知功能是由全身，而不仅仅是大脑所介导的。早在十九世纪，心理学家詹姆斯和生理学家兰格就分别提出了情绪的外周理论，认为情绪是由外周神经系统的活动所表征和介导的。尽管这一理论略显片面，但从个人经验就可以知道，日常生活中的喜怒哀乐确实与对身体状态的感知息息相关。当一个人害怕的时候，心跳加速、呼吸短而急促、手脚发软、身体冷战等等都告知他自身的情绪状态。当然，对这些体征信号的理解也是因人而异的，不能一概而论。

外周刺激同样和语言理解息息相关。一个阅读理解的任务当中有可行的和不可行的语句，而被试者在判断阅读内容的同时用双手有节律地摇动钟摆。在和阅读理解任务无关的维度上，阅读内容中有些语句包含了可以执行的动作。研究者发现，在理解这些句子的时候，被试者的行为模式有了显著的改变。阅读理解导致了动作的变化，抑或是，本体感觉的变化有助于帮助理解语言的内容。

此外，在人体中，一系列经典的研究将内部感觉与焦虑和抑郁联系在一起。这些心理疾病的患者通常体现出对身体感受的过分敏感，而有关这些感觉的认知训练可能可以帮助患者改善病情。同样地，交感神经刺激被应用于药物治疗不理想的重度抑郁症患者与癫痫患者。由于这方面的人体研究伴随着很多道德隐患，疗效与原理尚不够明朗。侵入式的神经刺激需要植入手术，且往往伴随着很多后遗症，如心脏骤停，心动过缓，或是呼吸不畅，恶心头疼等。新的非侵入式技术，经皮耳道交感神经刺激(transcutaneous auricular Vagus Nerve Stimulation, taVNS)，可以更安全地刺激交感神经。除了增加大脑内γ－氨基丁酸(GABA)与去甲肾上腺素的活动，目前对该技术原理的了解较为有限。由于其安全性与便捷性，这项技术已经有了广泛的临床应用，而关于它的实际临床效果的研究才刚刚起步。

内部感觉甚至可能反映意识本身。在最近的一项研究中，研究者们试图用恢复中的昏迷患者对自身心跳的反应来判断他们是否有意识。这些患者中的一部分间歇性地出现意识特征，但无法交流。首先，研究者们训练了一个电脑程序来检测心跳引起的大脑活动；接着，使用这个程序来分析昏迷患者的脑电图(EEG)；最后，程序的判断结果被和更复杂的标准判断如核磁共振(MRI)，正子断层扫描(PET)的结果做对比，正确率达到了87%。这样的分析比标准分析简单快捷得多，又比常规的床边检测正确率高一些。但是，也有批评者指出，心跳反应检测法的误判率还是偏高，且机器学习算法不能解释判断的原理。下一步，这些研究者还会研究经皮耳道交感神经刺激对意识和昏迷患者的影响。

众多研究者的共同努力在改变传统的对心身关系和脑身关系的理解。大脑和身体形成一个有机的整体，而不是割裂的部分。身体的内部感知和本体感知和大脑中的神经活动一道，在心理活动和认知过程中扮演了举足轻重的作用。仔细想想，“举足轻重”这个成语，指抬起脚就能影响场面的轻重平衡。或许只有有了举足和落足的经历，才能真正体会到这个成语的轻重。

参考文献（上下滑动查看）：