没有什么比亲手捧着一个大脑更能让人产生敬畏感或改变你看待事物的方式了。我最近在哥伦比亚大学的神经病理学家 Jean Paul Vonsattel 教授的一次大脑解剖课上发现了这一点。这些课程每月都在大学外科学院一间寒冷、没有窗户的房间里举行。在我拜访的那天，桌子上摆放着半打大脑。Vonsattel 教授开始将它们传阅，以便医学生们能仔细观察。当一个大脑传到我手中时，我小心翼翼地捧着它，发现自己一直在琢磨它的镜像对称性。就好像有人把两个较小的脑粘在一起做成了一个大脑。
Vonsattel 教授接着向我们展示了那层“胶水”有多么脆弱。他收回其中一个大脑，然后用刀将其分成两个半球。他迅速地切开了胼胝体，那是连接两个半球的扁平神经纤维束。两个半球就此分离，成了两块完全相同的、由神经元组成的肉质薄片。
有时，外科医生必须对病人的大脑进行更极端的切割。一个孩子可能患有非常严重的癫痫病，医生能提供的唯一缓解方法就是打开颅骨，切除发生癫痫的整个大脑半球。手术后，那个空间很快会被脑脊液填满。一个孩子可能需要一年的物理治疗才能从失去一个大脑半球中恢复过来——但考虑到他们只有一个大脑半球，他们竟然能恢复，这简直令人震惊。这不禁让人思考，一开始拥有两个大脑半球到底有什么好处。
破碎的对称性
事实上，科学家们花了大量时间思考这个问题。他们最好的答案与我们身体的形态和进化历史息息相关。从我们作为胚胎发育的早期开始，人类就形成了左右对称，最终形成了我们的两只眼睛、两只大脚趾以及两者之间的所有成对结构。所有脊椎动物都以同样的方式对称，蝴蝶、蝎子以及大量的其他无脊椎动物也是如此。这种左右结构可能继承自所有两侧对称动物的共同祖先，一种似乎出现在 5.7 亿多年前的生物。
左右对称带来了一些明显的生存优势。身体两侧都有肌肉和四肢，动物就能快速而有效地向前移动。一旦对称性确立，它就对新器官的进化产生了强大影响。例如，眼睛和触角往往会成对地左右发展。当早期鱼类开始进化出复杂的大脑时，它们也遵循左右规则。人类大脑与七鳃鳗的大脑大不相同，但在这两个物种中，大脑皮层——大脑的外层——都分为两个镜像对称的半球。
当然，我们的身体并非完全对称（心脏在左，阑尾在右），我们的大脑也是如此。有些区域在一侧比另一侧稍大，这些差异会导致人脑工作方式的不平衡。例如，大多数人倾向于使用右手而不是左手。在 19 世纪中期，法国医生保罗·布罗卡（Paul Broca）发现大脑左侧有一个对语言至关重要的区域；被称为布罗卡区的这个区域受损，会导致人失去说话能力。右侧的相同区域则没有那么重要。大脑下方的另一个区域对于识别人们的面孔很重要。这个区域的右半部分，称为面部梭状区，负责大部分的面部识别工作。事实上，如果人们只通过左眼（与大脑右半球相连）看一张脸，他们识别它的能力会比只用右眼时更好。
这些发现帮助将大脑半球变成了流行现象。人们被贴上“右脑”的标签，如果他们擅长绘画；“左脑”，如果他们擅长分析。学者们也对大脑半球做出了重大论断。在 20 世纪 90 年代，新西兰奥克兰大学的认知科学家迈克尔·科巴利斯（Michael Corballis）认为，大脑的不对称性——也称为侧化——是我们物种进化的一个关键步骤，赋予了我们语言和其他动物所缺乏的额外心智能力。
如今，科巴利斯也承认事情没那么简单。侧化的大脑并非人类独有。鹦鹉倾向于用左脚抓取东西。蟾蜍在攻击其他蟾蜍时倾向于从右边发起，但攻击猎物时则从左边。斑马鱼可能会用右眼观察新事物，用左眼观察熟悉的事物。即使是无脊椎动物也存在偏好。在澳大利亚国立大学学习视觉时，Pinar Letzkus 会在蜜蜂看到电脑屏幕上的黄色矩形时奖励它们糖。然后她制作了微小的眼罩，戴在另一组受试者身上。遮住左眼的蜜蜂学习速度几乎和未戴眼罩的蜜蜂一样快。但遮住右眼的蜜蜂则表现差了很多。
因此，神经系统的这种破碎对称性可能和对称性本身一样古老。如果是这样，那这是一个古老之谜。偏向一侧似乎是一个严重的缺陷：例如，一只在受到捕食者惊吓时总是向左跳的蟾蜍，对于能预料到它会往哪个方向走的攻击者来说，它很容易成为猎物；任何其他类型的根深蒂固的行为失衡也是如此。许多科学家已经进行实验，以寻找可能抵消这种成本的好处。
分而治之
一种假设是，侧化的大脑比像镜像一样工作的左右对称大脑功能更强大。与其让大脑的两个匹配部分执行相同的任务，不如让一个半球负责，让另一个半球空闲去做其他事情。澳大利亚新英格兰大学的生物学家 Lesley Rogers 在鸡身上检验了这一假设。鸡用左脑半球啄食种子，用右脑半球探测捕食者。有些鸡的大脑比其他鸡更侧化，并且有一种简单的方法可以使任何一只鸡变得更侧化：在孵化过程中给它照射光线。鸡胚通常会形成左眼向内、右眼向外的状态。右眼受到的光线刺激会改变正在发育的左脑半球，但不会影响右脑半球。
Rogers 和她的同事饲养了 27 只曾暴露在光线下的雏鸡和 24 只未暴露的雏鸡。每天，研究人员将雏鸡放在一个特殊的箱子里，箱子里散落着谷物和鹅卵石；同时，他们通过在头顶移动一个鹰状剪纸来分散雏鸡的注意力。然后，他们观察雏鸡区分鹅卵石和谷物的好坏程度。暴露在光线下的雏鸡学会了做得更好。Rogers 认为，侧化的大脑使雏鸡能够更有效地执行多任务，每个眼睛负责一项单独的任务。在鱼类中也有同样的现象。
纽约长老会医院的 David Stark 最近在他的对 112 个不同大脑区域志愿者的大脑研究中发现了关于侧化的更多线索。他和他的合作者发现，大脑的前部区域在两个半球之间的同步性通常不如后部区域。高度同步的后部区域负责视觉等基本功能，这可能并非巧合。为了观察世界，统一的视觉是有帮助的。相比之下，在半球的前部，我们将各种思绪交织在一起，为未来制定复杂、长远的计划。这些大脑区域更自由地与它们的镜像伙伴分离是有道理的。
然而，无论大脑的侧化程度有多高，两侧仍然协同工作。流行心理学中关于左脑和右脑的概念未能捕捉到它们之间密切的工作关系。例如，左脑半球专门负责挑选组成单词的声音以及分析单词的语法，但它并不垄断语言处理。右脑半球实际上对语言的情感特征更敏感，它能捕捉到说话的缓慢节奏，这些节奏承载着语调和重音。
密切沟通
神经科学家们知道大脑的两个半球协同工作，并且它们通过胼胝体进行交流。但具体它们如何合作并不清楚。也许成对的区域轮流占据主导地位。这在某些动物身上是已知的。例如，海豚就利用这种策略同时睡觉和游泳：一个半球保持活动数小时，然后逐渐减弱，而另一个半球接管。鸟类的大脑也会切换。为了唱歌，鸣禽会打开和关闭它肺部的两侧。鸟类大脑的两个半球轮流控制歌唱，每个半球控制千分之一秒。
两个半球之间密切的合作使得一个人仅靠一个半球就能生存下来，这更令人称奇——这表明大脑的适应性比我们曾经认为的要强得多。在一个半球被迫独立管理后，它可以重新连接自身来处理完整大脑的所有任务。事实上，如果两个半球无法清晰地相互沟通，它们会比一个半球造成更多麻烦。神经科学家已将一些精神障碍，包括阅读障碍和阿尔茨海默病，与左右脑沟通中断联系起来。
大脑的两侧可能是一种我们从蠕虫状祖先那里继承下来的遗产。但它们微妙的对称性和专业化平衡，如今已融入人类天性的核心。
