镜像神经元——摇滚巨星还是幕后伴唱？

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

关于支持科学新闻业

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于发现和塑造我们当今世界的想法的具有影响力的故事。

镜像神经元是认知神经科学界的摇滚巨星。这些脑细胞于 20 世纪 90 年代中期由 贾科莫·里佐拉蒂 和他在帕尔马大学的同事发现，据称是包括模仿、行动理解、语言、共情 和 “读心术” 在内的一系列复杂人类行为的神经基础——不是通灵读心术，而是我们“进入别人的大脑”并想象他们的感受或他们可能做什么的能力。与此同时，镜像神经元系统的功能障碍已与发育障碍（如自闭症）联系起来。凭借这种解释范围，镜像神经元成为各种新闻媒体的头条新闻也就不足为奇了。但这种摇滚巨星的地位是否名副其实？镜像神经元是否会像米克·贾格尔一样拥有持久的明星影响力？还是它们只是幕后伴唱？隐藏的镜像 那么，镜像神经元到底是什么？在研究恒河猴大脑额叶运动区域的神经元时，里佐拉蒂的团队注意到，当猴子执行诸如抓葡萄干之类的动作时，以及当猴子只是观看实验者执行相同的动作时，某些细胞都会做出反应。就好像这些神经元正在动物的运动系统中模拟或镜像感知的动作。这是一个非常有趣和重要的发现，表明感觉和运动系统在单细胞水平上在大脑皮层中相互作用。但是，此后对镜像神经元的解释已远远超出感觉-运动的相互作用。例如，有人推测，镜像神经元是我们理解他人行为能力的基础：因为我们知道自己行为的后果，所以我们可以通过激活我们自己运动系统中类似的神经网络来理解和预测他人行为的预期后果。这个概念很快被推广到更复杂的功能：理论认为，因为我们说话、感受情绪并具有自我意图感，所以我们可以通过将他人的行为映射到我们自己的镜像神经元系统来理解他人的言语、产生共情和“读懂”意图。真正被反映的是什么？ 关于镜像神经元负责“理解”他人行为的推测是否合理？或者，镜像神经元是否参与了不那么崇高，但同样重要的心理功能？一项新的研究——“感觉运动学习配置人类镜像系统”，来自《当代生物学》（Current Biology）（摘要 或 pdf 下载）——表明了后者。卡罗琳·卡特穆尔、文森特·沃尔什和西西莉亚·海耶斯是伦敦大学学院认知科学研究所的研究人员，他们在志愿者观看手指进行食指或小指运动的视频时，刺激了志愿者运动皮层中与手相关的部分。刺激是使用“经颅磁刺激”（或 TMS）完成的，其中磁脉冲穿过颅骨，在下方的大脑组织中感应出短暂的电流。运动皮层手部区域的 TMS 会导致电神经脉冲传输到手本身，通过将电极放置在手指肌肉上可以测量这些脉冲。研究人员发现，当志愿者观看食指运动时，TMS 对运动皮层的刺激导致参与者自己的食指中的电信号比小指更强，而观看小指运动时则相反。这是一种类似镜像神经元的效果。观看食指运动的视频会诱导观察者自身控制食指运动的运动系统的激活。然后，这种自然诱发的活动与 TMS 诱发的活动叠加，从而在食指肌肉中产生比正常情况更强的神经信号。镜像神经元理论家会说，我们对这种运动的“理解”是我们自身运动系统这种增强的激活的结果。但是，卡特穆尔及其同事超越了这种基本的镜像神经元结果。在他们的初始测量之后，他们训练参与者进行“反镜像”运动：也就是说，当您看到食指移动时，移动您自己的小指，反之亦然。经过这种训练后，重新评估了大脑反应——并且发现了镜像效应的逆转：观看食指运动导致小指的电活动更多，而观看小指运动则产生食指的活动更多。大脑学习了新的感觉运动关联，而正是这些关联构成了类似镜像神经元效应的基础。理解的素材，而非根源 这是一个非常好的演示，表明类似镜像系统的活动受感觉运动学习的影响，表明它是学习得来的，而不是硬连线的。但是，关于动作理解的镜像神经元理论的真正问题是，这些新训练的志愿者对这些运动“理解”了什么。由于观看食指运动会在参与者的小指运动系统中诱发活动，那么他们现在是否认为自己正在观看小指运动？当然不是。他们仍然理解他们正在观看食指运动。结论：镜像系统激活不一定与“理解”相关，而与感觉运动学习相关。镜像神经元样活动与理解之间的这种分离并不令人意外。我们从涉及失语症（脑损伤，通常是中风导致的语言障碍）患者的数十年（甚至数个世纪）的研究中了解到，有可能丧失几乎所有表达词语的能力，同时保留理解口语词语含义的能力。控制言语产生的运动系统（其中包含言语的镜像系统）的丧失不会导致理解他人言语行为的能力丧失。反之情况也可能发生：在某些镜像系统未受损的患者中，重复他人言语的能力可能完好无损（表明感觉运动关联完好无损），但他们却无法理解这些词语。正如上述研究中所述，镜像系统功能和动作理解是分离的。其含义是明确的。镜像神经元系统不是动作理解的神经基础。对于导致在猴子中发现镜像神经元的简单肢体动作是如此，对于镜像神经元理论推广到的第一个复杂人类行为（即言语）也是如此。如果镜像神经元理论在这些行为中被粉碎，那么它推广到共情或“读心术”等能力似乎就过于夸大了。这并不是说支持感觉运动关联的神经网络不重要，甚至这种关联与动作理解、语言等无关。看起来很可能这些更高级别的系统会利用从感觉运动联系中获得的信息。但是，镜像神经元提供的信息被这种更高级别的理解所使用，并不意味着镜像神经元编码并产生这种更高级别的理解。您或许可以训练鹦鹉说“I can't get no satisfaction”——但这并不意味着它理解这句话的意思。尽管与炒作相反，但镜像神经元不是认知神经科学界的米克·贾格尔。但当伴唱没什么可耻的。毕竟，谁愿意坐下来听两个小时米克清唱呢？你需要一支完整的乐队才能创作出好的音乐。大脑的工作方式也是如此。格雷戈里·希科克是认知神经科学教授，也是加州大学欧文分校认知神经科学中心主任。他在 Talking Brains 博客上撰写关于语言神经基础的文章，并为一个加州大学欧文分校的认知科学小组博客投稿。——由大卫·多布斯于 2007 年 12 月 18 日上午 7:29 编辑——由大卫·多布斯于 2007 年 12 月 18 日上午 10:07 编辑——由大卫·多布斯于 2007 年 12 月 18 日中午 12:11 编辑