在我哥伦比亚大学的第一堂神经科学课程中，我了解了小人（homunculus）。这个“小人”被描绘成人类身体的倒置表示，从脚趾到头部，位于大脑皮层中控制运动的部分。威尔德·彭菲尔德，这位开拓性的加拿大裔美国神经外科医生，在 1930 年代通过对清醒患者进行直接电刺激来绘制人脑区域图谱后，创造了小人（homunculus）这一隐喻。
根据这项工作，一位与彭菲尔德合作的护士创作了科学界最具标志性的插图之一。它展示了小人（homunculus）伸展在大脑表面，一个身体矮小，嘴巴、手和脚却被放大的形象，每个部分都与其所占用的神经空间大小成比例地被夸大。后来，小人（homunculus）的三维图像将其描绘成一个怪诞、无毛的恶鬼，有着巨大的嘴唇、手和脚。这个有点可怕的生物在每本神经科学教科书中都很突出，甚至有自己的《龙与地下城》角色，还为了增加效果加上了蝙蝠翅膀。
作为一名学生，以及后来的从业者，我一直将小人（homunculus）视为毋庸置疑的事实。作为一名教授，我会尽职尽责地教导学生，这个扭曲的形象代表着大脑组织的关键方面。证据似乎是压倒性的：刺激与运动皮层相关区域（运动皮层产生信号来指导身体运动），会引发预期的脚、手和面部肌肉抽搐。神经影像技术同样将手或脚趾的运动映射到匹配的大脑区域，而中风造成的损害会阻碍预期身体部位的运动。鉴于这一切，任何对这个大脑区域的新研究似乎都不可能启动。它在 90 年前就被明确地绘制出来了。因此，我将自己的研究重点放在了其他地方。
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最终促使我们的团队重新审视彭菲尔德原始工作的是一系列异常发现，这些发现使用了专门类型的 MRI，可以识别专门用于特定功能的大脑网络。这种“静息态”功能性神经影像技术寻找的是当一个人静卧在扫描仪中时，不同区域同时发生的自发活动。
大约三年前，这些后来的成像方法的结果与彭菲尔德时代的经典神经解剖学发生了剧烈的冲突。问题始于当我试图决定在多大程度上信任一种新的清理成像数据的方法，并要求通过检查小人（homunculus）中与手相对应的区域的连接来对其有效性进行我认为是常规的测试时。
小人（homunculus）的手显示了与大脑另一半的手区域的预期连接，控制脚和嘴的运动皮层的相关区域也是如此。但是，当我们在这个构成小人（homunculus）的大脑部分向上或向下移动时，我们感到非常惊讶。
在成像中突然出现了一个看似荒谬的模式，显示在运动皮层的小人（homunculus）部分存在三个相互连接且以前未被记录的区域。人们认为运动小人（homunculus）区域只会与大脑半球之间的区域相互连接，左手与右手，左脚与右脚。同一半球内不同位置的连接本不应该存在。我试图将这个看起来很奇怪的“三点”成像图案视为错误，但在讨论时，我们也承认，我们所看到的可能在某种程度上与支持小人（homunculus）的经典神经科学相矛盾。我们继续尝试不同的方法来探索。
最初让研究人员感到困惑的大脑两侧的三个点。它们连接到与思考和身体功能控制有关的大脑区域，并且它们也削弱了教科书中流行的“小人”（homunculus）隐喻。图片来源：埃文·戈登/华盛顿大学
我无法理解这个结果。如果只有一个完整的小人（homunculus），为什么在这个运动皮层部分的中间会有这种截然不同的、截然不同的大脑连接模式？这个独特的大脑网络在小人（homunculus）的中间到底是什么？我将这个破碎的小人（homunculus）发现归档到我大脑的“无法计算”文件夹中，并试图从事其他项目。但我们的发现一直困扰着我。
有一次，我的合作者埃文·戈登和我正在检查数据，这些数据揭示，小人（homunculus）中神秘的三点与一个认知控制网络相连，这个网络对于计划未来的行动非常重要，而我从研究生院开始就一直在研究这个网络。这些与更高阶控制区域的连接让我产生了这样的想法：这三点网络可能对于将来自小人（homunculus）的运动指令信号与更抽象的计划的神经活动合并非常重要。
如果是这样，那就意味着，也许，经典的小人（homunculus）形象需要重新绘制。埃文和我达成协议，无论这个冲突的发现可能会将我们引向何方，即使它似乎挑战了神经科学教科书中的解释，我们也要追查到底。我们继续重新审视我们自己之前的工作，调取了我们能获得的所有潜在相关数据集，进行了新的实验，并重新审查了支持和反对小人（homunculus）故事的已发表证据，可以追溯到 20 世纪初。
解决三点之谜的探索充满了许多惊喜。早期，埃文兴奋地宣布，我们自己之前发表的出版物已经揭示了三点组的位置。我简直不敢相信，并且专注于这三个成像瑕疵，我花了太多时间研究这些数据，以至于它们渗透到了我的梦中。
作为我们探索的一部分，我们意识到猕猴和其他非人类灵长类动物中存在矛盾的发现，但当时这些发现尚不足以挑战小人（homunculus）的隐喻。深入研究大约 90 年前彭菲尔德的原始大脑刺激数据后发现，这些冲突的结果与其他运动皮层组织模型同样甚至更一致，而这些模型不符合小人（homunculus）的隐喻。
进一步研究后，我们发现我们的发现可以与其他相对较新的研究相调和。2002 年，普林斯顿大学神经科学家迈克尔·格拉齐亚诺和同事发现，运动皮层的同一区域在非人类灵长类动物中负责控制进食、防御行为和其他比腿或嘴唇运动更复杂的动作。这项研究和其他研究开始推动我们得出结论，经过 90 年后，小人（homunculus）模型已经准备好退休了。运动皮层区域大致镜像人类身体从头到脚排列的想法不再能占据主导地位。
我们在最近的《自然》杂志文章中提出了我们观点的证据。我们的研究结果表明，身体运动的神经表征不是在单个小人（homunculus）中连续地从头到脚表示，而是被切成三部分，一部分是脚，一部分是手，第三部分是嘴。分隔或毗邻这些区域的是神秘的三点的位置，这些点曾给我们带来了如此多的挫败感。事实证明，这三点是相互连接的，我们发现它们负责一系列任务，包括计划、调节内部器官，甚至在有人仅仅是思考做出某些运动时也会变得活跃——本质上，形成了连接身心的纽带。
这个我们命名为躯体认知行动网络 (SCAN) 的网络，执行着移动整个身体的计划。它通过连接到控制呼吸、心率、肌肉紧张甚至胃部不适的其他大脑区域来整合身心，所有这些都为计划未来的行动提供反馈——下次需要避免胃部不适或撕裂伤。SCAN 还连接到对驱动力和动机很重要的区域，对这些区域的损害会导致冷漠。认识到身体控制和运动活动由一个共同的大脑回路表示，有助于解释为什么身心状态如此频繁地相互作用。
运动或运动皮层的电刺激缓解慢性疼痛的积极作用，在我们意识到疼痛和全身运动是由同一个大脑网络控制时，开始变得有道理。如果唤醒和启动某些身体动作是同一网络的一部分，那么用兴奋剂治疗注意力不集中和多动症的困难也似乎不那么矛盾了。
总的来说，我们的发现意味着小人（homunculus）没有穿衣服。我怎么会长期以来错过如此显而易见的事实呢？意识到我的思维是如何被先前的假设有力地塑造的，真是令人大开眼界。我对教科书教义的信任蒙蔽了我的双眼，让我看不到摆在我们面前的数据。随着时间的推移，我们对我们数据的信心增长到最终我们比以往的神经科学理论更信任它的程度。
好的故事是强大的，即使在名义上客观的科学领域也是如此。小人（homunculus）可能活到了 90 岁，因为每个人都喜欢好的故事。小人（homunculus）扭曲形象的意象，有着不成比例的嘴唇和手，是如此引人入胜，以至于它有了自己的生命。彭菲尔德在他的书中强调，小人（homunculus）主要是一个用于教导医学生的模型；它绝不能被过度解读。这个警告从未进入教科书。
这是一篇观点和分析文章，作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。