被切掉的手臂还会痛？原来大脑竟能这样灵活地即时更新！

为什么切除了一半大脑的孩子还能正常生活？为什么10岁以后再学习一门语言就很难说得地道？盲人如何通过舌头看见世界？

斯坦福大学脑科学家大卫·伊格曼围绕“大脑一生都在动态重连而非重塑”这一颠覆性的科学新发现，揭示了大脑在面对外部变化时是如何灵活地即时更新的：神经元之间弱肉强食的地盘争夺战，音乐、象棋、语种等对大脑的革命性改变，以及我们在学习新技能、应对创伤和疾病、处理复杂社会互动时，大脑都在做什么。

眼睛、耳朵和鼻子等器官本质上都是即插即用的外部设备，只要有大脑，人类就可以塑造一个新的身体。《粉红色柔软的学习者》围绕这一颠覆性的科学事实，为读者呈现了脑科学研究成果在神经科学、医疗、教育和AI领域的精彩实践。

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切掉的手臂为什么还会有痛感

英国海军指挥官霍雷肖·纳尔逊爵士是一位英雄，他的雕像矗立在英国伦敦特拉法加广场上。凭借着超凡的领导力、战术能力和伟大策略，他在美洲、尼罗河、哥本哈根等海战中带领英国海军取得了决定性胜利。最终，他在特拉法加海战中英勇牺牲——这场海战成为英国最辉煌的海上战役之一。

除了军事上的成就，纳尔逊爵士也因为一次偶然事件，为神经科学做出了贡献。1797年7月24日晚上11点，一颗火枪子弹以每秒300米的速度从敌方的西班牙步枪枪管中射出，击中了纳尔逊爵士的右臂并击碎了骨头。纳尔逊爵士的继子用一条颈巾为他紧紧地绑住手臂止血，船员们则奋力地向主船划去，外科医生已经在那里焦急地等候。经过医生的快速检查，好消息是，纳尔逊爵士的命算是保住了，坏消息则是，为了避免坏疽，他的右臂需要截肢。于是，纳尔逊爵士的右臂肘部以下被切除，切除的部分随后被抛入浪花翻腾的大海之中。

在接下来的几周里，纳尔逊爵士学会了在没有右臂的情况下吃饭、洗澡甚至射击，他开玩笑地把被截断的残肢称为他的“鳍”。但几个月以后，奇怪的事情发生了。纳尔逊爵士开始感觉到——真切地感觉到，他的右臂还在。他体会到了右臂传回的感觉，并且很确定，他那已经失去的右手的指甲正使劲地抠右手掌，还很疼。

纳尔逊爵士对幻肢这种感觉有一个乐观的解释。他认为，自己拥有了不容置疑的证据，证明死后生命仍然存在。毕竟，如果残缺的肢体都可以产生知觉——像是拥有永恒的灵魂，那么整副身躯死后又怎么可能会烟消云散呢？纳尔逊爵士不是唯一一个注意到这些奇怪感觉的人。几年后，在大西洋彼岸，一位名叫赛拉斯·韦尔·米切尔的医生在美国费城的一家医院里对许多在内战期间遭遇截肢的老兵进行了观察。令米切尔印象深刻的是，他们中的许多人坚称，自己仍能感觉到被截肢的那部分的存在。这些感觉能证明纳尔逊爵士“肉体不朽”的观点吗？

事实证明，纳尔逊爵士下结论为时过早了。他的大脑只是重新规划了神经地图，就像那些银泉猴一样。在历史学家追踪大英帝国疆界变迁的同时，科学家也发现了如何追踪大脑不同区域的边界变化。通过现代成像技术，我们可以看到，当手臂被截肢时，它在皮质中对应的脑区就会被邻近的区域占领，曾经代表手和前臂的皮质区域现在变成了上臂和脸的领地。（为什么是脸？因为在神经地图中，这两个区域就是这样呈线性排列的。）就这样，对应身体其他部位的皮质占领了手部曾经的领地。就像银泉猴的神经地图那样，截肢者的神经地图也反映出他们身体的新形态。

然而，这里还隐藏着另一个谜团：为什么纳尔逊爵士会觉得自己的手还在呢？如果你去抚摸纳尔逊爵士的脸，为什么他会感觉自己已经消失的手臂正在被触碰，临近的区域不是已经占领了代表手臂的区域吗？因为手臂的触觉不仅由躯体感觉皮质的细胞所代表，还由传导束下游甚至更下游的神经细胞所代表。因此，尽管初级躯体感觉皮质的地图改变得很快，但越到下游神经区域，地图改变起来就会越慢。天生没有手臂的孩子，其大脑中的神经地图和正常人是完全不同的；但对纳尔逊爵士这样在成年后被截肢的人来说，重绘神经地图就没有那么容易了。在纳尔逊爵士的大脑深处，躯体感觉皮质下游的神经元并没有在很大程度上改变连接，它们仍然相信，自己接收到的任何活动信号都是手臂被触碰引起的。所以，纳尔逊爵士才会认为他失去的手臂仍像幽灵般存在着。

上述故事讲述了同一件事，那就是当信号输入突然中止时，其对应的躯体感觉皮质区域不会闲置，而是会被邻近区域占领。

大脑并非像硬件一样固定不变，而是会被动态地重新分配职责。截肢会导致大脑发生剧烈的皮质重组，即闲置的皮质被与之竞争的相邻脑区占领，而如果用更温和的方式调节身体，大脑也会发生重塑。例如，如果你在手臂上绑一个紧身袖带，大脑就会相应地减少对那条手臂的控制，来适应变弱的信号输入。如果你手臂上的神经被麻醉剂阻断了很长时间，大脑也会做出类似的反应。事实上，哪怕你只是把两根手指绑在一起，让它们作为一个整体活动，那它们各自对应的大脑皮质也最终会合并到一起。