就在我的第二个孩子出生前不久，我读到，如果你对新生儿伸出舌头，他也会这样做。因此，在小尼古拉斯出生的最初几个小时里，即使我的妻子在经历了40个小时的 labor 和剖腹产后仍在恢复室里，我还是试了试。我抱着这个发出咕咕声、警觉的孩子，对他伸出了舌头。他立即回应了这个动作，张开嘴，细微但清晰地移动了一下舌头。我已经两天没睡觉了。我笑得哭了。
那时我还不知道，尼克正在展示一些人认为人类进步的最大驱动力之一，也是近期神经科学的主要发现之一：镜像神经元。这些神经元分散在我们大脑的关键部位——前运动皮层以及语言、共情和疼痛中心——它们不仅在我们执行某个动作时放电，而且在我们观看别人执行该动作时也会放电。
过去，人们研究这些神经元在运动和其他功能中的作用。然而，现在，研究人员正在深入研究它们似乎具有的额外功能——它们对观察到的事物做出反应的方式。大约十年前发现的这种机制表明，我们观看别人做的每一件事，我们也在自己的脑海中做着同样的事。最基本的是，这一发现意味着我们在精神上排练或模仿我们看到的每一个动作，无论是翻筋斗还是微妙的微笑。这在很大程度上解释了我们如何学会微笑、说话、走路、跳舞或打网球。在更深层次上，它暗示了一种生物动力学，用于我们理解他人、我们称之为文化的复杂的思想交流，以及从缺乏共情到自闭症的社会心理功能障碍。理解镜像神经元有助于我们理解从为什么打哈欠会传染，到为什么当我们观看劳伦斯·奥利弗跪下时，我们会分担哈姆雷特对奥菲莉亚的悲痛。
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对于某些人来说，这种解释力使镜像神经元成为近期神经科学领域最伟大的发现。“这完全改变了我们对大脑如何运作的看法，”加州大学洛杉矶分校的镜像神经元研究员马可·雅各布尼说。加州大学圣地亚哥分校的认知神经科学家维拉亚努尔·S·拉马钱德兰甚至大胆预测，“镜像神经元将为心理学做DNA为生物学所做的事情：它们将提供一个统一的框架，并帮助解释迄今为止仍然神秘且实验无法触及的许多心理能力。”在拉马钱德兰看来，镜像神经元可能不仅阐明我们如何学习和理解他人，还阐明人类大约在5万年前“向前迈进了一大步”，获得了社会组织、工具使用和语言方面的新技能，从而使人类文化成为可能。
葡萄干事件
然而，即使不需要宏大的推测，也能看到镜像神经元的奇妙之处。即使是它们的基本原理也令人震惊。
发现这些细胞的神经科学家们是在偶然的情况下发现它们的。意大利帕尔马大学的贾科莫·里佐拉蒂、维托里奥·加莱塞和莱昂纳多·福加西将电极连接到猴子前运动皮层的单个神经元，以研究猴子伸手去抓不同物体时的神经活动。尤里卡时刻发生在福加西走进猕猴所在的房间，随意伸出手拿起一颗葡萄干时。当猴子看着他时，它的前运动神经元放电了，就像之前猴子自己拿起葡萄干时一样。他们简直不敢相信自己所看到的。但在重复了该实验和类似的实验多次后，他们意识到自己发现了一些新的东西，并在1996年发表的一系列论文中给“镜像神经元”命名。
从那时起，帕尔马团队经常与雅各布尼、南加州大学的迈克尔·A·阿比卜和荷兰格罗宁根大学的克里斯蒂安·凯泽斯合作，大大扩展了这些发现。研究人员了解到，例如，镜像神经元不仅仅在动物观看别人执行动作时放电。如果猴子听到别人做它经历过的事情的声音——例如，撕一张纸——镜像神经元也会放电。随着科学家们开始研究人类（使用脑部成像而不是电极），他们发现人类的镜像神经元数量更多，分布也更广，超过了猴子。镜像神经元在与运动和知觉相关的前运动皮层和顶下区，以及后顶叶、颞上沟和脑岛中显现出来，这些区域与我们理解别人的感受、理解意图和使用语言的能力相对应。
从动作到理解
与猴子不同，人类还使用镜像神经元来直接模仿动作并理解其含义。看来我们使用镜像神经元来学习一切，从我们最初的微笑和脚步，到我们最文雅的表情和优美的舞步。我们也用它们来欣赏这些事物，感受微笑背后的含义，或者享受——在某种意义上，通过在前运动神经元层面做到这一点——当我们观看皮特·桑普拉斯反手击球时，感受到击球的快感。
这些功能在20世纪90年代后期的第一轮镜像神经元研究中变得显而易见。从那时起，成像研究表明，人类的镜像神经元涵盖了更多的区域和功能。1998年，里佐拉蒂和阿比卜发现，镜像神经元特别丰富的区域之一是著名的布罗卡区，保罗·布罗卡在19世纪50年代发现该区域对于语言处理至关重要。镜像神经元理论开始与现有的语言理论相吻合，后者认为动作具有类似于口语或手语的句法。对于镜像神经元来说，“手抓住球”是相同的，无论是动作还是用手语或口语句子表达。“因此，语言产生于我们的镜像神经元产生的句法理解。这个想法在2005年获得了认可：一个包括加莱塞和里佐拉蒂在内的国际团队发现，当人们听描述动作的句子时，与受试者自己执行动作或目睹动作被执行时，相同的镜像神经元会放电。值得注意的是，这些细胞对一个似乎非常视觉化和发自内心的过程的抽象表征做出了反应。
另一个主要的见解与我们理解他人的意图和情感有关。几项研究已经证明了共情的动态，其中两项研究尤其优雅。
雅各布尼在2005年描述的一项研究表明，我们的镜像神经元以精细的集合形式工作。我们拥有一组基本的镜像神经元，对应于动作的最基本形式——例如，伸手——并辅以其他组镜像神经元，这些神经元根据感知到的动作目的有选择地放电。雅各布尼让志愿者观看人们在茶点环境中伸手去拿各种物体的影片——茶壶、杯子、奶油罐、一盘糕点、餐巾——在不同的情境中。在每种情况下，一组基本的“伸手”镜像神经元都会放电。但是，根据场景中各种细节暗示的预期动作，也会有不同的附加镜像神经元放电。如果观看者看到一张布置整齐的桌子，并期望这只手拿起茶杯喝茶，那么就会有一组神经元放电；如果观看者看到一张凌乱的桌子，并期望这只手拿起杯子来清理它，那么另一组神经元就会放电。因此，镜像神经元似乎在感知意图方面起着关键作用——这是理解他人以及建立社会关系和感受共情的第一步。
与此同时，许多实验表明，镜像神经元帮助我们分享他人的经历，这反映在他们的表情中，为共情以及众所周知的打哈欠、笑声以及好心情或坏心情的传染性提供了生物学基础。最令人信服（当然也是标题最令人难忘）的观察结果之一出现在2003年布鲁诺·维克在法国马赛地中海大学发表的论文《我们俩都在我的脑岛中感到厌恶：看到和感受到厌恶的共同神经基础》中。维克的团队使用功能性磁共振成像 (fMRI) 发现，感到厌恶和看到某人脸上露出厌恶的表情会导致脑岛中同一组镜像神经元放电，脑岛是大脑皮层中活跃于综合汇聚信息的区域。
当镜子起雾时
鉴于镜像神经元对于理解如此重要，那么它们之间的缺陷可能会造成严重的问题是有道理的。事实上，缺陷似乎可能有助于解释从过度矜持到自闭症的各种困难。镜像神经元在自闭症中的可能失效尤其令人感兴趣。几十年来，这种奇怪状况的原因甚至性质一直困扰着研究人员，让患者及其家人和护理人员对行为发生的原因知之甚少，更不用说如何治疗了。但最近的研究表明，不活跃的镜像神经元系统可能解释了语言、学习和共情方面的严重问题，这些问题在很大程度上隔离了自闭症患者。
研究结果表明，基本和复杂的镜像神经元活动都存在崩溃。例如，哈佛医学院的一项研究发现，当非自闭症人士观看别人做毫无意义的手指动作时，他们的镜像神经元会放电，而在自闭症儿童中，镜像神经元的放电频率要低得多。这种缺乏反应可能反映了镜像神经元最基本功能的失效，即识别他人的动作。在另一项研究中，研究人员向自闭症和非自闭症青少年展示了带有独特面部表情的人的照片。两组受试者都可以模仿这些表情，并说出它们表达的情绪。但是，虽然非自闭症青少年在对应于所表达情绪的镜像神经元中表现出活跃的活动，但自闭症青少年没有表现出这种活动。他们从认知上理解了这些表情，但没有感受到共情。
这些发现如何转化为治疗方法尚不清楚。然而，如果这些发现成立，那么确定这种明显的缺陷可能是确定自闭症神经根源的重大进展。
深刻而黑暗的反射
镜像神经元在理解他人方面的作用是关于它们的更深层次主张的核心。一些人，如拉马钱德兰，认为镜像神经元在发展我们称之为文化的复杂的社交技能、社交网络和知识基础设施方面至关重要——从工具使用到沉浸在莎士比亚的作品中，从合作狩猎到嘻哈。考古记录表明，这场“巨大的飞跃”——人类文化的开端——始于大约5万年前。但是，当时人类的大脑没有经历任何增长高峰；事实上，它们的大小大约在20万年前就达到了现在的水平。那么，是什么改变了？拉马钱德兰和其他人推测，这种改变是一种基因适应，它赋予了关键神经元它们现在拥有的镜像能力，为理解、沟通和学习的加速进步铺平了道路。信息首次可以传播、建立和修改，从而创造文化的智力和社会活力。
当然，镜像神经元并不总是对我们友好地反映。例如，它们可能与暴力视频游戏的影响有关。雅各布尼的初步研究表明，此类游戏在基本的神经元层面上强化了快乐和成就感与造成伤害之间的联系——这是社会不希望鼓励的冲动。雅各布尼推测，镜像神经元的强度可能如此之大，以至于如果模仿暴力得到强化，可能比我们愿意认为的更难抵制。雅各布尼说，镜像神经元系统的力量“表明模仿暴力可能并不总是一个有意识地调节的过程”——也就是说，不容易受到我们的控制。
过去五年，关于镜像神经元的研究大大加快，而且似乎肯定会进一步加速。里佐拉蒂、福加西和加莱塞在1996年的突破是否会像詹姆斯·D·沃森和弗朗西斯·克里克在1953年发现DNA那样重大，还有待观察。然而，镜像神经元已经构成神经科学中最丰富的领域之一，无论是在智力上还是在实验上。如果它们巨大的解释力得到更可靠的结果的支持，它们确实可能被视为神经科学的DNA。与此同时，镜像神经元解释了一些有趣的奇迹。我的儿子尼古拉斯现在四岁了，这个年纪已经足够让他自己对我伸舌头了。我不知道他是从哪里学会这种事的。但至少我知道是怎么回事。