镜像神经元与自闭症(6)

是他们所处的社会环境；同样令人费解的是，不知为什么，他们常常会对某些声音极度敏感，就好像触动了大脑中的警铃。

解释自闭症的现有理论可以分为两类：解剖学理论和心理学理论(研究人员已经否定了第三种理论一“冰箱妈妈”理论，该理论把自闭症归咎于恶劣的成长环境)。美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的埃里克·库尔切斯内(Eric Courchesne)和其他一些解剖学家已经证明，自闭症儿童的小脑会出现特有的异常，这片脑区主要负责协调复杂的随意肌肉运动(一种受意念控制的躯体运动)。但是，如果仅此就认定小脑损伤是自闭症的唯一病因，未免过于草率。在儿童身上因中风引起的小脑损伤，通常会导致病人颤抖、步伐摇摆和不正常的眼睛运动，但是这样的症状在自闭症中却极其少见。反过来，在小脑发生病变的患者中，我们也从未发现任何典型的自闭症状。因此，在自闭症患儿身上观察到的小脑病变，可能只是变异基因产生的副作用，基因异常带来的其他影响才是自闭症的真正病因。

最令人信服的心理学理论，大概要算英国伦敦大学学院的尤塔·弗里斯(UtaFrith)和剑桥大学的西蒙·巴伦一科恩(Simon Baron-Cohen)提出的理论了。他们认为自闭症最主要的问题在于，患者无法解读他人的心理。弗里斯和巴伦一科恩认为，大脑中存在着专门的神经回路，使我们能对别人复杂的内心活动作出臆测，从而准确预判他人的行为。显然，这两位科学家是走对路了，可惜他们的理论无法完全解释纷繁复杂的、相互之间又看似无关的自闭症状。事实上，将自闭症患者的社交障碍解释为他们缺乏解读他人心理的能力，不过

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是复述一遍症状罢了。自闭症患者显然丧失了某些大脑功能，可这些功能背后的机制是什么呢?要想破解自闭症成因之谜，研究人员就必须找出缺失功能背后的神经机制。

20世纪90年代，意大利帕尔马大学的贾科莫·里佐拉蒂(GiacomoRizzolatti)和维托里奥·加莱塞(Vaorio Gallese)以恒河猴为研究对象，研究了动物在做出有意图行为时的脑神经活动。他们的研究为我们提供了一条线索(参见本期《环球科学》贾科莫·里佐拉蒂、利奥纳多·福加希、维托里奥·加莱塞所著《大脑中的魔镜》一文，第14页)。几十年前，科学家们就意识到，运动前区皮质(大脑额叶的一部分)的神经元参与了随意运动的调控。比如说，猴子拿花生时会激活一个神经元，而拉杠杆时则会激活另一个神经元。这些脑细胞通常被称作运动神经元(需要指出的是，这些活动状态被记录下来的神经元，本身并不能单独调控手臂的动作，它只是神经回路的一部分，通过观察回路中的其他神经元发出的信号，研究人员就可以监测整个神经回路的活动)。

一个意外的发现让里佐拉蒂和他的同事颇为震惊：当猴子看到它的同伴或研究人员做出相同动作时，一部分运动神经元居然也会被激活!比如，一个神经元在猴子拿花生时会被激活，当猴子看到其他猴子做出“拿花生”的动作时，该神经元依然会被激活。后来的脑成像技术显示，这种所谓的“镜像神经元”同样存在于人类大脑皮层的相应区域。这些事实意味着，镜像神经元(更准确地说，是这些神经元所在的神经网络)不仅能传输运动指令，还能在脑海里像镜子一样反

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映出别人的动作。借助于这种能力，猴子和人类可以准确地揣测他人的意图。猴子的镜像神经元也许只能预测简单的有意识行为，相比之下，人类的镜像神经系统也许要高级得多，可以帮助人类推敲别人更加复杂的意图。

随后的研究发现，扣带回和岛叶皮质等人类大脑区域也分布着镜像神经元，而且镜像神经元也可能参与了移情反应(empathy，是指能体验他人的精神世界，就好像是自己的精神世界一样)。在研究清醒受试者的前扣带回皮质时，研究人员发现，一些通常会对疼痛作出反应的神经元，在一个人看到其他人疼痛难忍时，也会作出相同的反应。镜像神经元也许还与行为模仿有关(参见2006年9月号《环球科学》戴维·多布斯所著《人们为何喜欢模仿》一文)。猿类就拥有初级的模仿能力，而人类的模仿能力更是突出。从某种程度上说，模仿是一种本能：美国华盛顿大学的安德鲁·梅尔特佐夫(Andrew Meltzoff)发现，如果你朝一个新生婴儿吐舌头，那么小家伙也会吐出舌头来。由于婴儿看不到自己的舌头，所以他不可能简单地靠依葫芦画瓢的方式来学习这种技巧。事实上，在幼儿的大脑里有着某种与生俱来的机制，专门负责将母亲的视觉形象——无论是吐舌头还是微笑——都一一映射到运动神经之上。

婴儿牙牙学语时，同样需要在大脑的不同区域之间对分类信息加以重新映射。为了模仿父母说话，孩子的大脑必须将颞叶听觉中心的声音信号，转换成运动皮质的语言输出信号。现在还不清楚镜像神经元是否直接参与其中，但是很明显，一些类似过程确实发生了。最后

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一点，镜像神经元还能使人们清醒地看待自己，对于自我意识和自我反省来说，这大概是一种必不可少的能力。

脑电图中的证据

脑电图分析显示，做手部运动时，正常人与自闭症患者的梳形节律均为抑制状态，而在观看手部运动视频时，却只有正常儿童的梳形节律处于抑制状态。这就是镜像神经元受损的有力证明。 这一切又和自闭症有什么关系呢?20世纪90年代后期，我们在加利福尼亚大学圣迭戈分校的研究小组发现，自闭症患者缺失的功能，刚好都在镜像神经元的“职责范围”以内。如果镜像神经系统确实与解读复杂意图有关，那么这种神经回路的崩溃，就能解释自闭症患者最显著的症状——缺乏社交能力。自闭症的其他一些主要症状，比如缺乏感情、沉默寡言、不善模仿等，也都可以看成是镜像神经元功能紊乱的结果。虽然苏格兰圣安德鲁斯大学安德鲁·惠滕(Andrew Whitten)的研究小组也同时提出了相同的假设，但是在加利福尼亚大学圣迭戈分校的同事埃里克·L·阿特休勒(Eric L．Altschuler)和杰米·A·皮内达(Jamie A．Pineda)的通力合作下，支持这一假设的第一手试验证据却在我们的实验室里诞生。

为了证明自闭患者的镜像神经元确实功能失常，我们需要找到一种方法来监测神经元的活动，但是在脑部插入电极(就像里佐拉蒂及其同事对他们的猴子所做的那样)是万万不能的，我们必须另辟蹊径。后来我们发现，可以使用脑电图(EEG)来分析儿童的脑电波。半个世

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纪以来，科学家们了解到，每当人们做随意运动时，比如捏紧或松开拳头，脑电图的核心组成部分——梳形节律(Mu波)就会受到抑制。有趣的是，当人们看到别人做同样的动作时，这种节律也会受阻。因此本文作者之一拉马钱德兰和阿特休勒指出，检测梳形节律的抑制情况也许是探测镜像神经元活性的好办法，既简单易行，又不用在大脑中插入电极。

我们找到了一位症状较轻的自闭症儿童(高功能自闭症患者)，作为初步试验的主要研究对象(为了排除注意力不集中、未能理解指令或反应迟钝等因素对试验结果的影响，我们没有选用那些过于年幼的低功能自闭症幼童)。脑电图分析显示，当这位自闭症患儿做一些简单的随意运动时，他的Mu波明显受到了抑制，这与正常儿童完全一样。但是当他看到别人做出相同的动作时，Mu波却没有受到抑制。这表明他的运动指令系统完好无损，但是镜像神经系统却存在缺陷。在神经科学协会2000年会上，我们介绍了此项研究结果，它有力地支持了我们提出的假说。

但是，由于试验结果仅来源于单个案例，我们又进行了一系列更加系统的后续试验。这一次我们找来了10名高功能自闭症患者，外加10名年龄和性别与自闭症儿童相匹配的正常儿童作为试验参照。脑电图分析显示，在做手部运动时，正常儿童与自闭症患者的Mu波均为抑制状态，而在观看手部运动的录像时，只有正常儿童的Mu波处于抑制状态。

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