大概年前，莎士比亚在《威尼斯商人》中问：“告诉我爱情生长在何方？是在脑海里，还是在心房？”年来，人们在认识脑的道路上已经走了多远啊！而且这个趋势还在进一步加速。

不过，我们也不能盲目乐观。正如美国神经科学家沃尔特·弗里曼（WalterJ.Freeman）所说，“我们就像那些‘发现’了美洲的地理学家一样，他们在海岸上看到的不只是一串小岛，而是有待探险的整个大陆。使我们深为震惊的，与其说是我们在脑如何思考的问题上取得的发现之深，不如说是我们所承担的阐明和复制脑高级功能的任务之艰巨”。

德国诗人和科学家歌德曾说过：“除非我们设法知道前人懂得了什么，否则我们就无法清楚地明白我们究竟懂得了哪些东西。如果我们不知道怎样欣赏往日的成就，那么我们也就不能真正理解如今的进展。”因此，从科学史的角度梳理人类在认识脑的过程中所发生的范式革命，是非常有意义的（“范式革命”是由托马斯·库恩提出的概念，意指某门学科中基本概念和研究方法的根本性变化）。由此出发，可以帮助我们思考可能面临什么样的新范式革命，以便更自觉地做出应对。

从科学史的角度出发来看学科发展的过程，大体都须经历哲人的冥思苦想、科学观察、实验证实或证伪、建立模型和提出理论这几个阶段。成功的理论不但能总结已知的事实，还能预测新的事实，并为实验所证实。由于其复杂性，脑研究的发展比数理科学滞后，但也要走所有学科的共同道路。此外，在科学的发展中，某些关键研究技术的突破也起到举足轻重的作用——虽然这些技术还不能被归入该学科的范式革命，却是范式革命必不可少的催化剂和前提条件。范式革命的发生往往是由问题驱动的，即当学科发展遭遇某个非解决不可的关键问题时，或迟或早会有天才科学家提出石破天惊的新思想，做出颠覆性的发现，引发范式革命。

从这些角度来梳理脑科学的发展历程，虽然在时间上可能会有交叉之处，但大体上还是一致的。本文将以科学方法论上的改变作为主线，以此组织脑科学史上由问题驱动的重大事件，并适当提及关键的技术准备。

从思辨到科学观察和实验

心智所在地是心还是脑？

古人对一些重要科学问题的探索往往仅依靠哲人的思考，而不是科学观察和实验。因此，尽管古希腊医生希波克拉底早在公元前5世纪就根据脑损伤病人的症状提出“脑是我们精神生活的所在地”，但由亚里士多德在公元前4世纪提出的“心脏中心论”仍统治了欧洲十几个世纪。亚里士多德的论据都是诸如“从解剖来看，心脏和所有的感官都有联系，而脑却并非如此”（这是因为当时可以清楚地看到血管，但是却看不清神经）、“心脏位于身体的正中，而脑却偏处一端”等似是而非的理由。希波克拉底和亚里士多德都只是根据自己看到的一些现象（其中不乏片面的现象甚或假象）或按照自己的信念做出的判断。这些判断都没有经过严格的证实或证伪。

对“脑作为心智所在地”的理论，公元2世纪的盖伦（GalenofPergamon）和16世纪的维萨里（AndreasVesalius）都曾以科学观察或实验做出过贡献，但对这一理论做出决定性贡献的是17世纪中叶的英国医生托马斯·威利斯（ThomasWillis）。当时，牛津暴发了两轮流行病——脑膜炎和睡眠病，尸检结果都发现死者的脑部出了问题。威利斯发现几个罹患这两种流行病的病人出现了手脚麻痹、纹状体变性的症状，因此猜测纹状体对运动有影响。他跟踪病人多年，并在他们死后对尸体进行解剖，由此将病人行为的改变与脑异常联系起来。

威利斯笔下的正常脑（左图）和先天性智力低下的病人的脑（右图）

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