一、左右脑分工与合作两级模型
人类大脑的左右两半球在处理外界声音信号时是有分工的：通常左脑在理解听觉语言信号语义时占优势，而右脑在理解音乐信号时占优势。但究竟是什么因素决定左右脑的分工，学术界长期形成了两个完全不同的假说：声学假说认为，决定大脑半球优势的因素是听觉信号所具有的声学属性，与信号的功能无关；功能假说则认为，决定大脑半球优势的因素是听觉信号的功能，与信号所具有的声学属性无关。两种假说之间的争论相持不下，并且其中的任何一个假说都不能解释所有的实验数据。
中国科大生命科学学院陈林教授课题组等，通过对母语为汉语的人群如何感知汉语声调的深入研究，利用既类似音乐又同时携带语义的汉语声调作为刺激信号来研究大脑的早期听觉认知过程，巧妙地解决了两种假说之间的争论：声学假说在早期的注意前认知阶段是成立的，而功能假说则在后期的注意认知阶段是成立的。根据实验结果，证明在声音进入耳朵后约200毫秒的早期认知阶段，汉语声调主要靠大脑的右半球来分析处理，就像处理音乐一样。先前报道的相关研究工作未能够通过分阶段观测大脑听觉认知处理过程来研究这个问题；研究同时提示，说汉语的中国人比说英语的西方人更频繁地使用右脑。这便提出了一个两级听觉认知模型，将声学假说和功能假说统一起来。根据这个模型，在注意前阶段，右脑依据听觉输入的声学特性而成为处理汉语声调的优势半球；只有到了注意阶段，左脑才依据听觉输入的语义功能而成为处理汉语声调的优势半球。
二、脑力思维二电机假说
在我们1966年提出“脑力思维二电机假说”之前，早知道科学界有人类大脑是左右两半球结构的认识。但根据神经回路和大脑整体学说来表达的意识现象，是基于神圣的或物理--化学的因素之上的；从生物进化发展来看，还可以说人脑是一分为三。如美国马里兰州的一位脑专家发现，人脑是由三种不同功能的脑子构成的：在小脑有一个细小的原始片段，是从爬行动物脑子遗传下来的，称之为R-复合体，跟人类的一些凶暴、下意识等行为有关；在中脑有一个从早期哺乳动物那儿遗传下来的"缘脑"，是控制人类感情、家庭观念等行为的部分；在大脑有一个发展水平最高的"新大脑皮质"，是寓藏想象力、辨别力等高级智能活动的物质基础。这不仅在高等灵长类动物如鼠猴身上作实验得到证实，而且在一些天然病变，如癫痫病发作患者身上有时也能看到。如常表现出好斗行为，却又忘掉已经学会的搏斗方式，而本能地采取各种低等动物的不平衡和挥动双臂的斗争姿势。这是因为损害了脑高级功能和低级功能之间的传递系统，于是就成了类似仅仅只有R-复合体的原始脑。
那么脑力思维假说的二电机与人类大脑的左右两半球是对应？是类比？
是又不是。因为脑力思维二电机假说不是说人脑里真的有两台电机；也不是说两半球就类似两台电机的截然划分。它的观点是：人脑这个最重要地方的思维活动，是由两个类似的精神泵控制工作的，这如象两部微型交流伺服电动机，它们将输入的生理信息转而执行对人体黑箱的指挥和控制。其次，人脑这两个思维电机并不是连续而是交替地进行工作；即其中的一部在运转，另一部只对此进行监护收录，而到一定时刻或遇新的刺激，监护的那部立即运转而前一部又改为监护收录。这样人脑里因同时存在正副两本记录，就大大便利于对信息的整理储存和校核、检索。
启发我们提出“脑力思维二电机假说”的，最早是自然全息：
1、1965至1966年，我们在武汉钢铁公司的轧钢厂看到，为了及时排除故障，轧钢车间拖动轧钢的大型要害设备，配有两台电机。这使我们联系到法国曾拥有的四艘世界最大的超级油船，它们的锅炉、发动机、螺旋桨、方向舵和电气系统都是成双的，目的也是为大海航行中不论出现任何事故不致遭受毁坏。
2、这种联系延伸到人的大脑这个重要器官，我们知道人的鼻循环现象，在正常呼吸时，是轮流地使用左右鼻孔。用右鼻孔呼吸时，大脑容易兴奋，神经处于紧张状态；而在轻松、安宁时，则常用左鼻孔进行呼吸。
3、又如有人发现，马或鸟类，可以在睡觉的时候，睁一只眼闭一只眼，大脑的一个半球睡眠而另一个半球却保持清醒。还有海豚、海豹和海牛等海生哺乳动物，也具有"脑单半球慢波睡眠"的功能，使它们有睡眠状态之中仍能时不时地浮上水面呼吸。我们认为，这项发现结合“脑力思维二电机假说”，有助于对人的"梦游症"和催眠术的部分解释：在催眠术中，可以观察到一个被施以催眠术的人，当他的枕骨区受到刺激后，同警觉性和评判能力相关的大脑前区的活动就减弱了：而发生在特定人群身上的"梦游症"，则是患者脑力思维二电机自动控制短时失调，出现一部滞留醒觉而另一部分仍在梦乡，以及工作的那部分还具有类圈的多旋状态等多种因素造成的。
4、在大学里，我们学的《电工学》中有关交流伺服电动机的知识，使我们把脑力思维的动力看作伺服电动机；在实习工厂我们参与制造单晶硅炉和生产单晶硅，要用到多部小型交流伺服电动机，使我们切身体会到它们之间有分工又有合作的重要性和阶段共轭的匹配性。
在自然全息的启发下，我们常常做这样一类简单实验：我们使两只手同时作向下按的相同动作，并注意大脑里的感觉，你会发现意识的位置是在不断地交换。又如，我们表达一个早已清楚的概念，无意中还是把某处说错了；但过后又能意识，或者在别人提示下，也能意识；我们认为这就是由于人脑的两个思维电机记录的不一样，校正时能互相补充而有利于得到更正。
三、脑力思维二电机假说的证明
脑力思维二电机假说跟两半球在功能上有一定分工并不相矛盾，只说明对两部思维电机作的同类记录，是规定了各自的处理权限的。这在"裂脑人"身上更容易得到说明。
例如，只切断两半球之间联系的白质桥--胼胝体，大脑两个半球还能在很大程度上相互独立。这种情况就破坏了两个脑力电机正常的有序交替或同步而会产生相互干扰；为此各自只得执行早先约定的分工。如让这种裂脑人左手握住一把钥匙，并在事先用幕布挡住他的眼睛，不让他看见左手握的是什么。由于大脑两半球的联系已被切断，所以，尽管他右脑的思维电机已接受到左手传来的感觉信号作有记录。但是它不能把记录副本送给管说话功能的左脑思维电机。由于左脑思维电机没有记录，也无从资料可查，因而问它左手拿的是什么，他只会茫然不知。
如果是只有半个脑袋的裂脑人，这种不存在交替或同步的情况，决定于单独留下的脑力电机功能恢复的强度，如果它的耐力能担负两个完好的脑力电机的任务，那么它有可能跟没有脑损伤的人差异不大。
人脑思维二电机交替使用，不但提高了大脑的工作效率，而且有利于减少人体黑箱对信息能的泄漏。我们可以想象：一部电机带动一个鼓风泵与两部电机带动两个鼓风泵同时向一个布袋里送气，哪种泄气量大一些呢？当然是后一种两个电机使之同时送气的情况。因此这种象两部电机交替工作的情况，也可以看成是大脑思维活动的模型。
上世纪七十年代后，国内外报道的很多事实，都能证明脑力思维二电机假说是有依据的。
1、美国加利福尼亚大学斯佩里教授，通过精心设计的种种严密而精细的实验，对裂脑人进行了仔细的观察和研究，发现大脑两个半球在功能上有明显的分工：左半球同抽象思维、象征性关系和对细节的逻辑分析有关；它具有言语的、概念的、分析的、连续的和计算的能力。右半球则与知觉和空间有关，它具有对音乐、图形、整体性映象和几何空间的鉴别能力。左、右半球既各司其职，又协同互补。也就是说，人脑好比两套不同类型的信息加工控制系统；裂脑人能用言语报出左半球获得的信息，但不能用言语报出单由右半球得到的任何信息，因而提出裂脑人有两个精神的主张。因为斯佩里的实验揭示了：我们过去认为是不能读写、智力迟钝的，甚至某些权威认为是无意识的所谓从属的或次要的右半球，被发现事实上在执行某些智力任务时是较高级的大脑之中一员。
2、脑力思维二电机假说在半脑人身上，得到证实。1981年《科学画报》上报道：1958年上海医务工作者为一位七岁时患了"婴儿脑性偏瘫"的姑娘切除了大脑右半球，以后23年中尽管只剩下大脑左半球，却也具有大脑右半球的功能。在美国，一位切除了半边左脑的21岁的妇女，竟也恢复了由左脑支配的功能。1982年《生命》杂志创刊号上报道：昆明一位患癫痫病的16岁的男孩，切除了大脑右半球已有15年，能在造纸厂当仓库保管员，科学家们测验和检查了他，发现他神志正常，右脑半球的有些功能在他身上并未消失。这使人想到国际上对斯佩里实验的一种解释：脑连合存在时，左侧损害的作用是阻止未受损害的右半球内实际存在的但受到抑制的潜在性功能的表现，只有当未受损伤的右半球从与它构成整体的，来自损害的半球的破坏性、抑制性影响中释放出来，如脑连合部切开时，它自己的存留的功能才能成为有效的。
3、然而所有的这一切，也引来一些争论。有些科学家认为，一切人都不是一个统一体，而是两个人的混合物；一切正常人都有两个精神，都是两个"人"。有的则认为，裂脑人不仅有两个精神，而且是两个人。脑力思维二电机假说并不和实验相矛盾的解释是：
A、脑力思维二电机假说，实质体现出一种合二而一的循环，例如拿猴子做存在脑循环的实验，切断它的脑连合部，训练每一只眼分别执行特定的任务。当两眼被训练于执行矛盾的任务，并且将两眼都打开时，那么猴子便交替地进行活动，两侧半球象是有礼貌地轮流起作用。这自然是存在着冲突和混淆的危险。为了避免，在正常联系的情况下，也还得让一侧大脑半球占优势。如人类几乎都是左侧，这就是大多数人是右利的由来。
B、脑力思维二电机假说对分工论，持约定说，这得到在语言上不能过分强调两半球分工的实验的支持。神经学家们认为，如果没有以"语言--思维"为最高表现形态和核心成分的人脑的意识反映机能作为最主要的推动力，猿的脑髓也不可能转变为人的脑髓。日本科学家角田直延证实，语言对大脑的影响超过大脑对语言的影响。他通过实验发现，日本人的逻辑思维与情感反应并不象西方人那样分给不同的两半脑，而是被塞入与语言半脑相同的左侧。据他分析，日本人的大脑功能的不同，既不是遗传也不是文化熏陶，而是日本的语言特色所造成的。
C、这就是我们开篇说的，来自中国科技大学等处的研究人员发现的一个一分为二的两级认知模型：世界上的语言可以分做非声调语言与声调语言两大类，欧美各国的语言属于前一类。东方的语言包括普通话，客家话，广东话，与菲洲有些地方的语言属于后面这类。声调语言是指在发出一个语音时依声调的高低，长短等就构成出不同语义的语言。这种依照声调传递不同信息的方法利用功能性MRI或者正电子断层扫描技术揭示了母语者左脑中的变化过程——这主要是通过测量包括听力过程关注阶段在内的短暂性集中神经事件来完成的。研究人员证明了在关注前阶段，对于声调语言系中字调变化的早期听觉过程实际上是侧向于右半球大脑的，中国科技大学的陈林教授，曾通过对汉语声调感受的研究，证明早期听觉信号处理中大脑半球优势主要依赖于听觉信号声学特性。在实验过程中，研究人员对中文普通话母语者不断发出一个有意义的听觉词语——一致的元音，以及字调变化或词首变化这种间断的奥德勃(odd-ball)模式刺激方式制造一个对比来获得词义上的改变。研究人员发现，利用失匹配负波的整个头部电子记录，这种字调对比会引起一个关注前反应，而且在右半球比左半球反应强烈。这就说明，如果在字调变化和一致声调之间有一个明显的听力特征，那么这种相反的偏侧性模式就表明大脑半球对于演讲前听力提示的依赖性是由处理流中的一个语义表现法描绘的。
大脑是一个装有外部宇宙模型、词汇和想象力的内部宇宙。自身"我"只是大脑产生的唯一图象。当人睡着时，这个"我"就消失，但大脑仍然在忙于制造"我"之外的图象。对于处在自然、社会、思维三大领域交界面的特殊对象--脑的研究，如果我们今天仍按传统的观点去考虑；那末，随着整个科学技术的发展，就将会遇到一系列困难。
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