第五章 头:没有头人能活多久

人体简史  作者:比尔·布莱森


人体简史

“这不仅仅是一个想法,更是灵感的闪光。那颗头骨的出现,似乎突如其来地,让我理解了罪犯的性质问题,就如同燃烧的天空照亮了一片巨大的平原。”

——切萨雷·龙勃罗梭(Cesare Lombroso)


我们都知道,你活着就不能没有头,但没有头人到底能活多久,在19世纪末这是个得到了大量关注的问题。那是个探索的好时机,因为法国大革命使得爱钻研的人士有了供应稳定的新鲜砍下的脑袋。

被砍下的头里还保留着一些含氧的血液,因此可能并不是立刻就丧失意识。脱离身躯的大脑可以保持多长时间的运作呢?据估计是在2~7秒——但这里的前提条件是干干净净地一刀两断,但实际情况绝非随时如此。就算是专业人士手持一柄特别锋利的斧头来斩首,头部也不会轻易脱落。弗朗西斯·拉尔森(Frances Larson)在她迷人的斩首史《人类砍头小史》(Severed)一书中指出,哪怕是脖子相对纤细的苏格兰女王玛丽的头在掉进篮子里之前,都需要三记大力猛砍[1]。

许多处决观察人士声称自己目睹了脑袋刚落地还保留有意识的证据。夏洛特·柯尔黛(Charlotte Corday)于1793年[2]因刺杀激进领导人让-保罗·马拉(Jean-Paul Marat)而被砍头,据说,当刽子手举起她的首级向欢呼的人群示众时,那颗头颅带着愤怒和怨恨的表情。按拉尔森的说法,还有些头颅据说会眨眼睛、动嘴唇,仿佛在说话。有个名叫特里尔的男子,在身首异处15分钟之后,将目光转向了说话人。但没人说得清,这些说法带有多大的回忆成分,或是在复述中得到了多大的夸张。1803年,两名德国研究人员决定对此事做一些严谨的科学考察。被斩首的脑袋一落地,他们就立刻扑上去,观察是否存在警觉的迹象,并且大声喊:“你能听到我吗?”但无人有过回应,研究人员得出的结论是,意识是立刻丧失的,要不然,就是丧失的速度快得无法测量。

除了头,身体再没有哪个部位得到过如此之多的错误关注,为科学认识设置了如此之多的阻碍。在这方面,19世纪尤其是一个黄金时代。这一时期出现了两种不同但经常遭到混淆的学科:颅相学和颅骨测量学。颅相学把头骨上的凹凸跟精神力量和性格力量挂钩的做法,始终是一项不登大雅之堂的追求。颅骨测量学家几乎毫无例外地将颅相学视为想入非非的科学,同时他们自己也传播另一套胡言乱语:颅骨测量学专注于对头部和大脑的体积、形状与结构进行更精确、更全面的测量。但必须说,他们得出的结论同样荒唐。[颅骨测量学(craniometry)有时也叫作颅骨学(craniology),此时,必须把它跟同名的另一门可敬的现代学科加以区别。人类学家和古生物学家使用现代颅骨学来研究古代人的解剖学差异,法医学家用现代颅骨学来判断和复原头骨的年龄、性别和种族。]

英国中部地区的医生巴纳德·戴维斯(Barnard Davis, 1801—1881)是最伟大的颅骨爱好者,他如今已经遭到遗忘,但一度非常有名。19世纪40年代,戴维斯迷上了颅骨测量学,并迅速成为全世界的最高权威。他炮制了一连串有着堂皇名字的书籍,比如《西太平洋岛屿某部落居民的特殊颅骨》(The Peculiar Crania of the Inhabitants of Certain Groups of Islands in the Western Pacific)和《不同人种的大脑重量》(On the Weight of the Brain in Different Races of Man)。这些书大受欢迎。《人类土著民族的颅骨骨性结合》(On Synostotic Crania among Aboriginal Races of Man)再版了15次。史诗级的《颅骨大英百科全书》(Crania Britannica)出版了两卷,发行了31版。

戴维斯太出名了[3],世界各地的人,甚至包括委内瑞拉总统,都留下了自己的颅骨供他研究。他逐渐建立了全世界最大的颅骨藏品——总计1540颗,超过世界其余机构的所有收藏。

几乎什么都无法阻止戴维斯扩大藏品的脚步。他想要获得塔斯马尼亚土著的颅骨,便写信给土著居民保护官员乔治·罗宾逊(George Robinson)索要可选颅骨。由于这时候盗挖土著人坟墓已经是犯罪行为,戴维斯便详细地向罗宾逊说明要怎样从塔斯马尼亚土著人身上移除颅骨,并将其替换为任何方便的颅骨以避免怀疑。这番努力显然取得了成功,因为他的收藏里很快就多了16颗塔斯马尼亚人颅骨和一具完整的骨架。

戴维斯的基本目标是证明黑皮肤的人与浅肤色的人是分别创造的。他确信,人的智力[4]和道德不可磨灭地写在头骨的曲线与孔洞之中,而这些又都是种族和阶级独一无二的产物。他提出,“颅骨有着特异之处”的人,“不是罪犯,而是危险的白痴”。1878年,77岁的他跟一名比自己小50岁的女性结了婚。她的颅骨什么样,无从得知。

欧洲权威们出于本能地想要证明其他所有民族都是劣等民族,就算不是所有人都这样,这种心理也普遍存在。1866年,在英格兰,著名医生约翰·朗顿·海登·唐(John Langdon Haydon Down, 1828—1896)在一篇名为《对白痴种族分类的观察》(Observations on an Ethnic Classification of Idiots)的论文中,首次描述了我们现在称为唐氏综合征的病况,但他将之称为“蒙古症”[5],将患者称为“蒙古症先天愚型”,认为他们先天退化到了更劣等的亚洲祖先。唐相信(而且似乎没人怀疑过他),白痴和种族是两相结合的。他还将“马来人”和“尼格罗人”列为退化类型。

与此同时,在意大利,该国最杰出的生理学家切萨雷·龙勃罗梭(Cesare Lombroso, 1835—1909)发展出一种名叫犯罪人类学的类似理论。龙勃罗梭认为,犯罪分子是进化返祖的人,一系列的解剖学特征背叛了他们的犯罪本能——前额的倾斜度,耳垂是圆形还是铲形,甚至是脚趾之间的间距(他解释说,很多脚趾间距大的人更接近猿猴)。虽然他的主张没有一丝半点的科学有效性,但龙勃罗梭得到了普遍敬重,甚至现在偶尔还被称为现代犯罪学之父。龙勃罗梭还常以专家证人身份受到传唤。斯蒂芬·杰·古尔德(Stephen Jay Gould)在《人的错误量度》(The Mismeasure of Man)中引用过[6]一个案例,龙勃罗梭受邀判断两名男子中是哪一个杀死了一名女子。龙勃罗梭称其中一个人不言自明地有罪,因为他有“巨大的下颌、额窦和颧骨,过薄的上嘴唇,巨大的门牙,少见的大脑袋,迟钝的触觉和左撇子的感知”。没有人知道这一切意味着什么,也没有真正的证据不利于这可怜的家伙,可没人在乎,他被判有罪。

但最有影响力也最出人意料的颅骨测量学家是伟大的法国解剖学家皮埃尔·保罗·布罗卡(Pierre Paul Broca, 1824—1880)。布罗卡无疑是一位杰出的科学家。1861年,他对一位中风患者进行尸检[7],这位患者多年来无法说话,只能不停地重复音节“tan”。布罗卡在他的额叶发现了大脑的言语中心——这是头一次有人将大脑区域跟特定动作联系起来。言语中心仍然叫作“布罗卡区”,布罗卡发现的障碍叫作布罗卡失语症(患有布罗卡失语症的人,可以理解言语但无法回复,而只能发出毫无意义的噪声或类似“我会说”“噢,孩子”等固定短语)。

然而,布罗卡在性格特征方面的判断就没这么机敏了。哪怕所有的证据都不利于自己的主张,他仍确信女性、罪犯和深色皮肤的外国人,其大脑比白人男性更小、更迟钝。每当有人给布罗卡看与之相悖的证据,他都以这肯定存在缺陷为由视若无睹。一项来自德国的研究表明,德国人的大脑平均比法国人重100克,他自然同样拒绝相信。面对这一令人尴尬的差异,他解释说,法国的受试者接受测试时年纪很大,大脑缩小了。“年老让人的大脑退化程度更加复杂多变。”他坚持说。论及为什么遭到处决的犯罪分子有时候大脑体积很大,他也难以自圆其说,并认定这些人的大脑是因为绞刑的压力而人为肿胀。但最有伤他尊严的事情,发生在布罗卡去世后:经测量,他的大脑小于平均水平。

最终把人类头颅研究放到理性科学基础上的人物,非伟大的查尔斯·达尔文莫属。1872年,在发表《物种起源》的13年后,达尔文又写出了另一部具有里程碑意义的作品《人与动物的情感表达》(The Expression of the Emotions in Man and Animals),不带偏见地理性考察了表情。这本书的革命之处,不光在于它保持了理性,更在于它观察到了某些表情是所有人类共有的。这句话的意义,恐怕比我们意识到的更加大胆,因为它强调了达尔文的信念,即所有人,无论他们是什么种族,都继承了共同的遗产,这在1872年是一个极具革命性的想法。

达尔文意识到了一件所有婴儿本能就知道的事情:人类的面孔有着高度表现力,并能即刻让人着迷。我们可以做出多少表情,没有任何两名权威[8]能达成一致意见,其估计范围为4100~10,000种,但显然是个大数目[当然,任何数目基本上都只是个概念性说法。比方说,你怎么才能区分1013号表情和1012号或1014号表情呢?任何此类差异必然都是微观上的。甚至一些基本表情也很难区分。如果不了解引发情绪的背景,人们通常很难区分恐惧和惊讶。]。40多块肌肉(占身体肌肉总数的可观比例)参与面部表情。据说,刚从子宫诞生的婴儿[9],较之其他任何形状,都更偏爱面孔,甚至脸的通用模型。大脑有许多完整区域仅用来识别面孔。我们对最为微妙的情绪或表情异常敏感,哪怕我们并不总是能意识到。丹尼尔·麦克尼尔(Daniel McNeill)在《面孔》(The Face)一书中提到,一项实验向男性展示两张方方面面都一模一样的女性照片,只是其中一张微妙地放大了女性的瞳孔。尽管这种变化小到无法被有意识地察觉到[10],但测试对象却总觉得瞳孔较大的女性更具吸引力,虽然他们解释不了原因。

20世纪60年代,达尔文写出《人与动物的情感表达》近一个世纪后,加州大学旧金山分校心理学教授保罗·埃克曼(Paul Ekman)决定对不熟悉西方习惯的偏远部落人群展开研究,检验表情是否普遍存在。埃克曼得出结论,有六种表情是普遍的:害怕、愤怒、惊讶、快乐、厌恶和悲伤。说最普遍的表情是微笑,只是个美好的设想。研究发现,没有任何社会对微笑采用相同的回应。真正的微笑十分短暂——介于2/3秒和4秒之间。这就是为什么保持笑容会变得像是威胁。真正的微笑是人无法假装的表情。早在1862年,法国解剖学家杜乡·布伦[11](G.-B. Duchenne de Boulogne)就注意到,一个真正的、自发的微笑,涉及每只眼睛里眼轮匝肌的收缩,而我们对这些肌肉并无独立控制机制。你可以让嘴微笑,但不能让自己的眼睛伪装出喜悦的闪光。

按保罗·埃克曼的说法,人人都有微表情[12]。不管我们整体上更受控制的表情在传达什么情绪,微表情都会泄露我们真正的内心感受。微表情是情绪的闪现,持续时间不超过1/4秒。据他所说,我们几乎所有人都会错过这些泄露秘密的表情,但经过教导,我们可以识别它们(假设我们希望知道同事和亲人对我们的真正想法是什么)。

以灵长类的标准来看,我们的头非常奇怪。我们的脸扁平,额头高,鼻子隆起。几乎可以肯定的是,我们独特的面部安排是一系列因素决定的:直立的体态、大大的脑袋、饮食和生活方式、为长时间奔跑而设计的身体(这会影响我们的呼吸方式),以及我们眼里配偶可爱的样子(酒窝就是一例——大猩猩发情时并不会寻找酒窝这种东西)。

令人惊讶的是,考虑到面部对我们存在有着多么重要的作用,有关它还有很多的事情至今竟然仍旧成谜。以眉毛为例。在我们之前的许多原始人类都有着凸出的眉脊,但我们智人放弃了这种眉脊,选择了生动活泼的小眉毛[13]。解释原因并不容易。有一种理论认为,眉毛可以避免汗液滑到眼睛里,但眉毛真正擅长的是传达感情。想想看,你扬起眉毛能传送多少信息,从“我觉得难以置信”到“小心脚下”再到“想做爱吗”。蒙娜丽莎看起来很神秘的原因之一[14]是她没有眉毛。一项有趣的实验向受试者展示两组著名人物经数字处理过的照片:一组抹掉眉毛,另一组抹掉眼睛。出人意料的是,绝大多数受试者发现,没有眉毛的名人比没有眼睛的名人更难被认出来。

睫毛也存在同样的不确定性。有证据表明,睫毛会微妙地改变眼睛周围的气流,帮忙扫开尘埃微粒,避免其他小粒子落在眼睛里,但它的主要好处大概还是增加了面部的特点和吸引力。通常,在他人眼里,有着长睫毛的人显得比没有长睫毛的人更具吸引力。

鼻子就更加奇怪了。在哺乳动物中常见的是拱嘴,而不是圆形的凸出鼻子。根据哈佛大学人类进化生物学教授丹尼尔·利伯曼的说法,我们演化出外鼻和错综复杂的鼻窦[15]是为了帮忙提高呼吸效率,避免我们在长距离的跑动中过热。这种安排显然适合我们,因为人类及其祖先拥有凸出的鼻子已经大概200万年了。

最神秘的是下巴。下巴为人类所独有,没有人知道为什么我们会有下巴。它似乎不曾给头部带来任何结构上的好处,所以,有可能只是因为我们发现,拥有一个好下巴能让人风度翩翩。利伯曼在一个罕见的轻松瞬间这样评论说:“检验这最后一种假说尤其困难,但我们鼓励读者构思出合适的实验来。”当然,我们在这里所说的案例便是“没有下巴的奇迹”[chinless wonders,在英语中的意思是“白痴、蠢蛋”,这里采用直译,以突出下巴的作用。——译者注],很多时候,下巴太小,暗示着在性格和智力上有缺陷。

一如我们都喜欢高挺的鼻子和漂亮的眼睛,人大多数面部特征的真正目的就在于帮助我们通过感官来阐释世界。很奇怪,我们总是爱说人有五种感官,其实我们拥有的还要更多。我们拥有平衡感、加速和减速感、空间位置感(所谓的本体感受)、时间流逝感,以及食欲。总而言之(取决于你如何计算),我们内部有多达33种系统[16],让我们知道自己身在何处、做得怎么样。

下一章,我们将斗胆进入嘴巴,去探索味觉的奥秘,但现在,让我们看看头部另外三种最为人熟知的感官:视觉、听觉和嗅觉。

视觉

毋庸置疑,眼睛是件神奇之物。大约1/3的大脑皮层都与视觉相关。维多利亚时代的人们惊讶于眼睛的复杂性,常将之视为智能设计论的证据。对眼睛来说,它的存在是一种奇怪的选择,因为它不折不扣是反着来的——它是从后往前演化出来的。检测光线的杆细胞和锥细胞位于后部,为之输送氧气的血管在其前面。其间散落着血管、神经纤维以及其他连带的碎屑,你的眼睛必须穿过它们才能看。通常,大脑会把所有的干扰都编辑去除,但也并非随时都能成功。在阳光明媚的日子,看着清澈湛蓝的天空,你可能碰到过一些白色的小小闪光突然凭空冒出来,就像是飞逝的流星。你看到的其实是自己的白细胞[17],它正在穿越视网膜前方的毛细血管,够好玩的吧。因为白细胞(相较于红细胞)很大,它们有时会短暂地卡在狭窄的毛细血管中,它就是你看到的东西。此种失调的技术名称叫“谢瑞尔蓝天内视现象”(Scheerer's blue field entoptic phenomena,得名自20世纪初的德国眼科医生理查德·谢瑞尔),更常见也更诗意的名字叫“蓝天精灵”。由于眼睛吸收不同波长的光线,它们在明亮的蓝天下尤为明显。飞蚊症也是一种类似的现象。它们是眼睛里果冻状玻璃体中的微观纤维团块,在视网膜上投下阴影。随着年龄的增长,“飞蚊”经常出现,一般而言是无害的,但有时亦可暗示视网膜撕裂。它们的学术名字叫“muscae volitantes”(如果你想向别人炫耀的话),直译其实就是“飞蚊”[18]。

如果你手拿一颗人类眼球[19],可能会对它的大小感到惊讶,因为当它嵌入眼窝时,我们只看到了它的1/6。眼睛感觉就像一口注满凝胶的袋子,这并不奇怪,因为它就是用类似凝胶的材料(前述玻璃体)所填充的(玻璃体vitreous humour,其中“humour”一词在解剖学意义上表示身体中的各种液体或半流体,而不是指它的另一个词义“幽默”)。

一如你对复杂装置的期待,眼睛分为诸多零件,其中一些的名字为我们所熟知(虹膜、角膜、视网膜),另一些部位更为低调(中央凹、脉络膜、巩膜),但究其本质,眼睛就是照相机。前面的零件(晶状体和角膜)捕捉飞逝的图像,投射到眼睛的后墙(视网膜)上,后墙上的光感受器把图像转换成电信号,通过视神经传递到大脑。

如果你的视觉解剖里有哪个部分最值得特别鸣谢,那就莫过于角膜了。这羞怯的圆顶形护目镜不仅可以保护眼睛免受外界攻击,还完成了眼球2/3的聚焦工作。在大众意识里赢得所有功劳的晶状体[20],只完成大约1/3的聚焦工作。角膜再低调不过了。如果你把它剥出来,放在手指尖上(它跟指腹的形状十分契合),它看上去一点儿也不起眼。但仔细考察,它跟身体的几乎所有部位一样,是复杂的奇迹。它分为五层(上皮细胞层、前弹性层、基质层、后弹性层和内皮细胞层),紧密地压进比半毫米略厚的空间。为了透明,它的血液供应非常少——几近于没有。

眼睛中有着最多光感受器的部位(也就是真正“看”的地方)叫作中央凹(fovea,它来自拉丁语里的“浅坑”;中央凹也确实位于一个轻微的凹陷处)[顺便说一下,按照美国通用的斯内伦视力表,视力达到20/20(译注:相当于中国视力表里的1.0)的意思是,在光线明亮的条件下,你能看到20英尺之外其他任何人都能看到的东西。它并不意味着你的视力完美。]。有趣的是,这样的一个关键部位,我们大多数人却从未听说过。

为了使这一切流畅运作,我们持续产生眼泪。眼泪不仅可以保持眼睑的流畅滑动[21],还可以抚平眼球表面的微小瑕疵,让视觉聚焦成为可能。它们还含有抗菌的化学物质,可成功地阻止大多数病原体。眼泪分为三种:基底眼泪、反射性眼泪和情绪性眼泪。基底眼泪起润滑作用。反射性眼泪是眼睛受烟雾或洋葱片等刺激时流出的眼泪。情绪性眼泪名副其实,但它们也很独特。据我们所知,我们是唯一一种会因感情而哭泣的生物。我们为什么会这样,是眼泪的另一未解之谜。眼泪直流并不会给我们带来生理性的好处。同样有点奇怪的是,这种表示强烈悲伤的行为,也可由极度的快乐、无声的狂喜、强烈的骄傲,或者其他几乎任何强烈的情绪状态所触发。

眼泪的产生,跟眼睛周围数量繁多的微小腺体相关——也就是克劳塞腺(Krause)、沃夫宁腺(Wolfring)、莫氏腺(Moll)和蔡氏腺(zeis),除此之外,眼睑里还有近40种睑板腺(Meibomian glands)。你每天会产生5~10盎司的眼泪[22]。泪水从每只眼睛靠近鼻子一侧肉质小旋钮(叫作泪乳头)里的小孔(叫作泪点或泪孔)流出。当你动情地哭泣,泪点无法足够快速地排出液体,所以眼泪会溢出来,顺着脸颊往下流。

虹膜给了眼睛颜色。它由一对肌肉组成,可调节瞳孔的开口,很像是相机的光圈,能根据需要放入或遮挡光线。表面看来,虹膜像一道整齐的圆圈,环绕着瞳孔,但经更仔细的观察,它其实是“乱糟糟的斑点、楔形和辐条”,丹尼尔·麦克尼尔这样形容。这些斑点、楔形和辐条散布的模式每个人各不相同,这就是虹膜识别设备如今越来越多地应用在安检处的原因了。

眼白的正式名称叫巩膜[23](sclera,来自希腊语中的“坚硬”一词)。我们的巩膜在灵长类动物中非常独特。有了它们,我们能够相当准确地监控他人的目光,并且能够无声交流。你只须稍微转动眼球就能让同伴看向餐馆里邻座的某个人。

我们的眼睛包含了两类视觉感光器:一种是杆细胞,它们帮助我们在昏暗条件下视物,但不能在光线明亮时分辨颜色;另一种是锥细胞,它在光线明亮时发挥作用,将世界分为三种颜色:蓝色、绿色和红色。

“色盲”通常缺少三种锥细胞中的一种,所以并不是看不见所有的颜色,而只是看不见部分颜色。完全没有视锥细胞,也就是真正色盲的人叫作“全色盲”。他们的主要问题还不在于世界暗淡苍白[24],而是很难应对明亮光线,在日光下可以说完全失明。由于我们曾经是夜行动物,所以,祖先们放弃了一些颜色敏感度(也就是说,牺牲了视锥细胞,增加了视杆细胞),以获得更好的夜视能力。很久以后,灵长类动物重新演化出了[25]分辨红色和橙色的能力,这样就能更好地识别成熟的果实,但跟鸟类、鱼类和爬行动物所拥有的四种颜色受体相比,我们仍然只有三种颜色受体。这一事实令人汗颜,但基本上,所有非哺乳动物都生活在一个比我们视觉更丰富的世界。

另一方面,我们也相当充分地利用了手头的现有条件。根据各种计算,人眼可以区分200万~750万种颜色。哪怕只看这个范围内较低的数字,那也很可观了。

你的视野非常紧凑。伸出胳膊,看你的指甲:你在任何特定瞬间能够完全聚焦的区域就是这么大了。但由于你的眼睛不断快速运动(每秒拍摄四张快照),你会有一种看得到更宽阔区域的印象。眼睛的运动叫作扫视[26](saccade,来自一个法语单词,意思是猛烈地拉动),你每天大约要扫视25万次,而自己一点也意识不到(我们也不会注意到其他人的扫视)。

此外,所有神经纤维都通过眼球背部的一条通道离开眼睛,使得我们视野存在一个盲点,距离中心位置大约15度。视神经很粗——约有铅笔那么粗——所以,这一视觉空间的损失是很大的。利用一个简单的花招,你可以体验盲点。首先,闭上你的左眼,另一只眼睛朝前瞪着。现在,举起右手的一根手指,放在离脸部尽量远的地方。慢慢地将手指移动到视野中,同时直视前方不变。到了某个点,十分神奇地,手指会消失。恭喜你,你找到了自己的盲点。

你通常不会体验到盲点的存在,因为大脑在连续地帮你填补空白。这一过程叫作感知插值(perceptual interpolation)。值得注意的是,盲点不光是个点,它在你的中心视野占据了很可观的部分。必须注意,你所看到的一切,都有相当一部分实际出自你的想象。维多利亚时代的自然主义者有时会将此视为[27]上帝施恩造人的又一证据,却显然忘了停下来想一想,为什么他一开始就要赐予我们一对存在缺陷的眼睛。

听觉

听觉是另一项遭到严重低估的奇迹。想想看,三块微小的骨头、若干条肌肉和韧带、一张精致的膜、一些神经细胞,根据它们设计出一套装置,以近乎完美的保真度,捕获一整套听觉体验——亲密的低语、交响乐的丰富、雨落在树叶上的舒缓淅沥,还有另一个房间里水龙头的滴水声。当你头戴一副价值600英镑的耳机并为它传送的声音之丰富精致而赞叹,别忘了:这昂贵的技术向你传递的听觉体验,只能差不多接近你的耳朵免费为你所做的一切。

耳朵由三部分组成。长在头部两侧、靠在最外面、我们称为“耳朵”的软壳,正是耳廓(pinna,在拉丁语里是“翅”或者“羽”的意思,有点奇怪)。表面上看,耳廓似乎并不适合这份工作。换了任何工程师,他们都会从一开始就设计更大、更坚硬的东西(比如碟形卫星接收器),而且,绝不会允许有头发这种东西耷拉在上面。然而,事实上,我们外耳的肉质轮廓,在立体地捕捉声音方面做得非常出色——不只如此,它们还能找到声音来自哪儿,辨别是否值得关注。这就是为什么你不光能在鸡尾酒会上听到房间对面的某个人在念你的名字,甚至还能转过头去,毫不含糊地准确辨识出说话人是谁。你的祖先当了多年的猎物,才把这样的强项赋予了你。

虽然所有的外耳都以相同的方式发挥作用,但它似乎也跟指纹一样,人人都有着独一无二的样式。根据德斯蒙德·莫里斯(Desmond Morris)的说法,2/3的欧洲人是离生耳垂,1/3的人是连生耳垂。无论是连生还是离生,耳垂并不影响你的听力或其他任何事情。

耳廓以外的通道叫耳道,结束于一块绷紧而坚固的组织,科学上称为鼓膜(tympanic membrane),普通人也叫它耳膜(eardrum),它标记了外耳和中耳的边界。鼓膜的微小颤动传递到身体里最小的三块骨头,它们统称为听小骨(ossicles),又分别被叫作锤骨、砧骨和镫骨(因为它们的形状与锤子、铁砧、马镫这些物体模模糊糊地有点像)。听小骨完美地展示了演变往往是件“凑合能用就行”的事儿。它们是我们古代祖先的下颌骨骼[28],但逐渐迁移到了我们内耳的新位置。在其存在的大部分历史阶段,这三块骨头与听觉无关。

听小骨的存在是为了放大声音,通过耳蜗将声音传递到内耳。耳蜗是一种蜗牛状结构(cochlea一词的意思便是“蜗牛壳”),里面充满了2700条头发状细丝,名叫静纤毛,声音通过它们,就像是浪涛穿过海草。尔后,大脑将所有信号整合到一起,运算出刚才听到了些什么。所有这一切,都在小到极致的尺度上完成:耳蜗还没有向日葵种子大,三块听小骨能放进一枚衬衫纽扣,可它的效果好得不可思议。压力波哪怕只将鼓膜震动了[29]比原子还窄的幅度,也能激活听小骨,再以声音形式传递到大脑。在这方面,你简直无法再做任何改进了。正如声学科学家迈克·戈德史密斯(Mike Goldsmith)所说:“如果我们还能听到更安静的声音,就会生活在一个噪声接连不断的世界里,因为无处不在的空气分子随机振动也会出声。我们的听觉真的不必变得更好了。”从可觉察的最安静声音,到最响亮的声音[30],其振幅跨度大约为100万倍。

为了保护我们免受真正巨大噪声的伤害,我们有一种称为声反射(acoustic reflex)的能力,每当感知到了强烈的声音,肌肉就猛拉镫骨,使之远离耳蜗,中断回路,并在之后维持这种状态若干秒,这也是为什么爆炸常使人短暂耳聋的原因。很遗憾,这一过程并不完美。像跟任何反射一样,它很快,但并非瞬间,肌肉收缩需要大约1/3秒,足以造成重大伤害了。

我们的耳朵是在安宁的世界里演化出来的。演化并未预见到,有一天人类会朝自己的耳朵里插入塑料耳机,让耳膜隔着几毫米承受高达100分贝的旋律咆哮。随着年龄的增长,静纤毛往往会磨损,并且不会再生。一旦你弄坏了静纤毛,就彻底失去了它。这倒没有什么特别的原因。鸟类的静纤毛可以完美还原。可我们不行。高频静纤毛在前面,低频静纤毛在后面。这意味着,所有声波[31],无论高低,都会先通过高频纤毛,而这种繁重的流量,意味着它们将更快磨损。

为了衡量不同声音的功率、强度和响度,20世纪20年代,声学科学家提出了分贝(decibel)的概念。这个词是由英国邮政总局的托马斯·富勤·珀沃斯(Thomas Fortune Purves)上校创造[32](当时,他负责电话系统,因此对声音放大很感兴趣)。分贝是对数函数,也就是说,它的增量单位并不是平常意义的数学增加,而是数量级的增加。所以,两个10分贝的声音总量不是20分贝,而是13分贝。音量大约每6分贝翻一倍,所以,96分贝的噪声不是只比90分贝的噪声大一点,而是大两倍。噪声的疼痛阈值约为120分贝,高于150分贝的噪声可使耳膜爆裂。举几个例子方便你进行比较:一个安静的地方(如图书馆或乡村),音量约30分贝,打鼾是60~80分贝,附近响起的雷声是120分贝,而站在飞机起飞引擎的轰鸣里,人承受的音量是150分贝。

耳朵靠一套灵巧的小装置(由半圆形导管和名叫耳石器的两口小液囊组成,它们合在一起叫前庭系统),负责为你保持平衡。前庭系统的任务,跟飞机上的陀螺仪一模一样,只是采用了极端微型化的形式。前庭通道内部是凝胶,其作用有点像精神层面上的圆形罩。凝胶左右上下运动,告诉大脑我们正朝着哪个方向行进(哪怕是在没有视觉线索的情况下,你也能觉察到自己在电梯里是上升还是下降)。当我们从旋转木马上跳下来时,会感到头晕[33],其原因在于,虽然头部停止了,凝胶却还继续运动,因此身体暂时迷失了方向。随着年龄的增长,凝胶变稠,不再能顺畅地四处晃动了,这是老年人脚步往往不那么稳(以及他们尤其不应该从移动物体上跳下)的一个原因。如果长时间或严重地失去平衡[34],大脑搞不清这是怎么回事,只好将之阐释为中毒。这就是失去平衡通常会导致恶心的原因。

耳朵另一个不时打扰意识的部位是耳咽管,它存在于中耳和鼻腔之间,为空气开辟了一条类似逃逸通道的东西。人人都知道,如果快速改变高度,你会感到不舒服,就像飞机降落时那样。这叫作伐氏效应(Valsalva effect),它的产生是因为你头部的气压无法跟上外面气压的变化。嘴巴和鼻子紧闭同时往外吐气,把耳朵顶起来,这叫作伐氏操作(Valsalva manoeuvre)。两者均得名自17世纪意大利解剖学家安东尼奥·马里亚·伐尔萨尔瓦(Antonio Maria Valsalva),而且,并非偶然地,他还以自己的同行——另一位解剖学家巴托罗梅奥·欧乌斯塔基(Bartolomeo Eustachi)的名字为欧氏管(Eustachian tube,也叫耳咽管)进行了命名。跟你妈妈告诉你的一样,你不要吐气吐得太用力,这样做容易让耳膜破裂。

嗅觉

嗅觉的地位是这样:如果必须放弃一种感知,几乎每个人都会说,那就放弃嗅觉好了。根据一项调查,30岁以下的年轻人,有一半[35]表示自己宁可牺牲嗅觉,也不愿放弃使用喜欢的电子设备。在我看来,这可不仅仅是有一点愚蠢而已。事实上,嗅觉对幸福和满足感的意义,远比大多数人理解的更重要。

费城的莫奈尔化学感官中心(Monell Chemical Senses Center)专注于理解嗅觉,这可值得我们谢天谢地了,因为这么做的科研机构并不太多。莫奈尔坐落在宾夕法尼亚大学校园旁的一座朴素无名的砖砌建筑内,是全世界专门研究味觉和嗅觉这两种复杂却常遭忽视的感知的最大科研机构。

“嗅觉是一门孤儿科学。”[36]2016年秋天,我拜访莫奈尔中心时,盖里·比彻姆(Gary Beauchamp)这么和我说。比彻姆是一位说话轻言细语的友善男士,白胡子修剪得整整齐齐,是该中心的名誉主席。“每年有关视力和听力的论文,发表数量多达数万篇,”他对我说,“而有关嗅觉的论文,最多只有几百篇。研究资金也一样,分配给听觉和视觉的资金至少是分配给嗅觉的10倍。”

由此而来的一个结果是,有关嗅觉的许多东西,包括嗅觉具体怎样运作,我们仍然不知道。当我们嗅闻或吸气时,空气中的气味分子会进入我们的鼻腔通道,并与嗅觉上皮(olfactory epithelium,这一片神经细胞包含了350~400种气味受体)接触。如果恰当的分子激活了对应的受体,受体便向大脑发出信号,将其阐释为一种气味。但引发争议的地方也就在这里:这一切到底是怎么发生的?许多权威人士认为,气味分子进入受体,就像是钥匙插入锁孔。这种理论存在的问题是,有时候,分子的化学形状不同而气味相似,有时候形状相似而气味不同,这暗示,简单的形状解释还不够。因此,还有一种复杂得多的竞争理论认为,受体是被共振所激活的[37]。本质上也就是说,激发受体的不是分子的形状,而是分子的振动方式。

对我们这些不是科学家的人来说,这倒没什么关系,反正结果都一样。重要的是,气味复杂,难以解构。芳香分子激活的往往不是一种而是若干种气味受体,就像钢琴家在巨大的琴键上弹奏和弦[一个和弦可由根音、三音、五音、七音、九音、十一音组成。这里作者将一种气味比喻成一个和弦,而若干种气味受体就相当于和弦的组成音。——译者注]。例如,香蕉包含了300种挥发物[38](芳香中的活性分子叫挥发物)。西红柿有400种[39],咖啡不少于600种。要想弄清这些挥发物对一种芳香做出了何种程度的贡献、是怎样做出贡献的,其实并不容易。即便在最简单的层面上,结果也往往与直觉相去甚远。如果将异丁酸乙酯的水果气味与乙基麦芽酚的焦糖味、烯丙基α-紫罗酮的紫罗兰香味结合起来,你会得到菠萝的味道,但菠萝闻起来跟这三种主要输入气味却完全不同。还有另一些化学物质具有非常不同的结构,但产生相同的气味,没有人知道为什么会这样。烤焦的杏仁味[40]可以由75种不同的化学组合产生,这些化学组合除了在人类鼻子里闻起来一样之外,没有任何共同之处。由于嗅觉太过复杂,我们在完全理解它的征途上只算是稍微开了个头。例如,甘草的气味[41],直到2016年才被解码。其他许多常见的气味仍有待解读。

几十年来,人们普遍认为,人类可以辨别出大约一万种不同的气味,但后来有人决定调查这种说法的起源,并发现它是1927年由波士顿的两位化学工程师首次提出的[42],两人所说当时只是一种猜测。2014年,巴黎第六大学及纽约洛克菲勒大学的研究人员[43]在《科学》杂志上报告说,其实我们可以检测出远比这个数字要多的气味——至少10,000亿种,甚至更多。该领域的其他科学家立刻质疑了该研究中所用的统计方法。“这些说法没有依据。”[44]加利福尼亚理工学院生物科学教授马库斯·梅斯特(Markus Meister)断然宣称。

关于人类的嗅觉,一个有趣又特别奇怪的地方是,在人的五种基本感知中,只有它不经下丘脑介导。出于未知的原因,每当我们闻到某种味道,信息会直接传递到嗅觉皮层,嗅觉皮层又靠近塑造记忆的海马体。一些神经科学家认为,这可以解释为什么某些气味能强烈唤起记忆[45]。

气味显然是一种强烈的个人体验。“我认为嗅觉的最不同寻常的方面是,每个人都以不同的方式闻到世界,”比彻姆对我说,“虽然我们都有350~400种气味受体,但其中只有一半为所有人所共有。这意味着,我们闻到的东西并不一样。”

他从办公桌里拿出一个小瓶,打开盖子递给我闻。我什么都闻不到。

“这是一种叫作雄酮的激素,”比彻姆解释说,“大约有1/3的人跟你一样,闻不到它;1/3的人说闻起来像尿;而另外1/3的人说像檀香味。”他咧嘴笑道:“这种东西闻起来到底是令人愉快、令人讨厌,还是没味道,三个人就会有三种答案,你现在稍微明白嗅觉的科学有多么复杂了吧?”

我们远比大多数人所想的更善于检测气味。在一次著名实验里,加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员[46]在一片巨大的草地上喷洒了一股巧克力香味,并邀请志愿者尝试像猎犬一样,用手和膝撑地,用鼻子吸嗅,寻找出这条气味的小径来。令人惊讶的是,大约2/3的志愿者能够相当准确地追随气味。研究一共检验了15种气味,对其中的5种[47],人类的表现其实比狗还好。另一些测试发现,给受试者闻若干件T恤,他们一般都能识别出自己伴侣穿的那件。婴儿和母亲同样很擅长[48]通过气味识别彼此。一句话:对人类而言,气味远比我们以为的更重要。

气味的彻底损失叫作嗅觉缺失,部分丧失称为嗅觉减退。世界上有2%~5%的人患有这样那样的嗅觉损失,这是个极高的比例。有特别可怜的少数人会出现恶臭幻觉,所有东西闻起来都像粪便,从方方面面来看,它正如你想的那样可怕。在莫奈尔中心,他们将嗅觉损失称为“不可见的残疾”。

“人的味觉少有损失。”比彻姆说,“味觉由三种不同的神经支撑,备份得很充分。我们的嗅觉更为脆弱。嗅觉损失的主要原因是感染性疾病,如流感和鼻窦炎,但也可能因头部受到撞击或神经变性引起。”阿尔茨海默病的早期症状之一[49]就是嗅觉损失。因为头部受伤失去嗅觉的人,90%再也未能恢复[50];因为感染失去嗅觉的人,未能恢复的比例较小(仍有约70%)。

“失去嗅觉会夺走人生多少愉悦,患者通常会为之大感震惊。”比彻姆说,“我们依靠嗅觉来诠释世界,而且,同样重要的是,我们还从中获得愉悦。”

对食物来说,尤其如此。让我们新开一章来探讨这个重要主题。

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