当大脑是完整的时,左右半球统一的意识加起来大于各自半球的单独属性。
Roger Wolcott Sperry是美国神经心理学家、神经生物学家和诺贝尔奖得主,他与David Hunter Hubel和Torsten Nils Wiesel一起因从事裂脑研究而获得1981年诺贝尔生理学或医学奖。2002年发表的《普通心理学评论》调查将Sperry列为20世纪被引用次数最多的第44位心理学家。
早年生活和教育
Sperry出生在康涅狄格州哈特福德,父亲是Francis Bushnell,母亲是Florence Kraemer Sperry。他的父亲从事银行业,母亲曾受过商业学校培训。他在强调学业成就的中上阶级环境中长大。Roger有一个哥哥叫Russell Loomis。他们的父亲在Roger11岁时去世。之后,他的母亲成为当地高中校长的助理。
Sperry就读于康涅狄格州West Hartford的Hall High School,他是多项运动的明星运动员,学业成绩优异,获得了Oberlin College的奖学金。在Oberlin,他担任篮球队队长,还参加过大学棒球、足球和田径队。他还在校园咖啡馆工作来帮助自己维持生计。Sperry主修英语,但他参加了由R. H. Stetson教授教授的心理学入门课程,该教授曾与美国心理学之父William James合作。这节课激发了Sperry对大脑及其如何变化的兴趣。Stetson身体残疾,行动不便,所以Sperry会帮助他开车送他去任何地方。这包括带Stetson和他的同事去午餐。Sperry会坐在桌子的最后,听Stetson和他的同事讨论他们的研究和其他心理学兴趣。这进一步增加了Sperry对心理学的兴趣,在从Oberlin获得英语学位后,他决定留下来攻读心理学硕士学位。他于1935年获得英语学士学位,1937年获得心理学硕士学位。他于1941年从芝加哥大学获得动物学博士学位,由Paul A. Weiss指导。Sperry随后在哈佛大学与Karl Lashley进行博士后研究,尽管他的大部分时间是在位于佛罗里达州Orange Park的Yerkes灵长类研究中心与Lashley一起度过的。
职业生涯
1942年,Sperry开始在Yerkes灵长类生物学实验室工作,该实验室当时是哈佛大学的一部分。在那里,他专注于涉及重新排列运动和感觉神经的实验。他于1946年离开,成为芝加哥大学的助理教授,后来成为副教授。1949年,在例行胸部X光检查中,发现了肺结核的证据。他被送到纽约Adironack山脉的Saranac Lake进行治疗。正是在这个时期,他开始写下他关于心灵和大脑的概念,并于1952年首次在《美国科学家》上发表。1952年,他成为美国国立卫生研究院神经疾病和盲目部门的部门主任,并在位于佛罗里达州Coral Gables的海洋生物实验室完成了该年的工作。Sperry在1952年回到芝加哥大学,成为心理学副教授。他在Chicago没有获得终身教职,计划搬到马里兰州Bethesda,但被美国国立卫生研究院的建筑延误所阻延。在这段时间里,Sperry的朋友Victor Hepburn邀请他在一个研讨会上讲授他的研究。加州理工学院的教授在研讨会观众中,在听了Sperry的讲座后,对他印象深刻,为他提供了Hixson心理生物学教授的职位。1954年,他接受了加州理工学院Caltech的教授职位,担任Hixson心理生物学教授,他在那里与Joseph Bogen医学博士和许多学生(包括Michael Gazzaniga)进行了最著名的实验。
在芝加哥大学攻读博士学位期间,在Paul Weiss的指导下,Sperry对神经元特异性和脑回路产生了兴趣,并开始质疑关于这两个主题的现有概念。他提出了一个简单的问题,这个问题最初是在Oberlin的心理学入门课上提出的:先天还是后天?他开始了一系列实验来回答这个问题。Sperry交叉连接了大鼠腿的运动神经,使得左神经控制右腿,反之亦然。然后他将大鼠放在一个笼子里,笼子底部有一个电网,分为四个部分。大鼠的每条腿被放入电网的四个部分中的一个。对电网的特定部分施加冲击,例如,大鼠左后腿所在的电网部分会受到冲击。每次左爪被冲击时,大鼠都会抬起右爪,反之亦然。Sperry想知道大鼠需要多长时间才能意识到它抬起了错误的爪子。经过反复测试,Sperry发现大鼠永远不会学会抬起正确的爪子,这导致他得出结论,有些东西只是硬连接的,无法重新学习。用Sperry的话说,"神经系统没有进行任何适应性功能"。在Sperry与Karl Lashley在哈佛和位于佛罗里达州Orange Park的Yerkes灵长类生物学实验室进行博士后研究的几年里,他继续了他作为博士生开始的关于神经元特异性的工作,并启动了一系列涉及蝾螈的新研究。视神经被切断,眼睛旋转180度。问题是再生后视力是否会正常,或者动物是否会永远将世界视为"上下颠倒"和左右相反。如果后者被证明是真实的,这意味着神经不知何故被"引导"回到它们原始的终止位置。恢复正常视力,即以"正确的上下"方向"看到"世界,意味着再生的神经已在新位置终止,与原始位置完全不同。动物的反应好像世界是上下颠倒的,从左到右颠倒。此外,任何培训都无法改变反应。这些研究为神经由"受遗传控制的复杂化学代码"引导提供了强有力的证据,1963年最终形成了Sperry的化学亲和假说1951。
Sperry后来担任加州理工学院董事会成员和心理生物学名誉教授。1990年,Oberlin College的Sperry神经科学大楼以他的名字命名。
诺贝尔奖
Sperry在其一生中获得了许多奖项,包括1972年加州科学家奖、1989年美国国家科学奖章、1979年Wolf医学奖和1979年Albert Lasker医学研究奖,以及1981年与David H. Hubel和Torsten N. Wiesel共同获得的诺贝尔生理学或医学奖。Sperry因其"裂脑"患者的工作而赢得了这个奖项。大脑分为两个半球,左右半球,中间由大脑的一部分(称为胼胝体)连接。在"裂脑"患者中,由于患者患有癫痫症(一种导致剧烈和持续性癫痫发作的疾病),胼胝体已被切断。癫痫发作从一个半球开始,继续到另一个半球。切断胼胝体可以防止癫痫发作从一个半球转移到另一个半球,从而防止癫痫发作发生,使患者能够正常工作,而不是遭受持续的癫痫发作。
Sperry最初对"裂脑"研究感兴趣是在研究眼间转移课题时,眼间转移发生在"一个人用一只眼睛学会解决一个问题,然后,用那只眼睛遮盖,用另一只眼睛,一个人已经知道如何解决问题"的时候。Sperry提出了一个问题:"用一只眼睛学习的东西如何能与使用另一只眼睛一起出现?"Sperry切断了猫眼中的神经,使左眼连接到左半球,右眼连接到右半球;他还切断了胼胝体。然后教猫区分三角形和正方形,右眼被覆盖。然后猫被呈现相同的问题,左眼被覆盖;猫不知道它刚刚用右眼学到的东西,正因为如此可以被教导区分正方形和三角形。取决于哪只眼睛被覆盖,猫会要么区分正方形和三角形,要么区分三角形和正方形,证明左右半球学习和记住了两个不同的事件。这导致Sperry相信当左右半球不通过胼胝体连接时,它们各自独立地起作用。
Sperry对"裂脑"猫的研究帮助导致了发现切断胼胝体是一种对癫痫患者非常有效的治疗方法。最初,患者从手术恢复后,没有迹象表明手术对他们的行为或功能造成了任何改变。这一观察引发了一个问题:如果手术对患者的正常功能的任何方面都没有绝对影响,那么胼胝体的目的是什么?就像Karl Lashley开玩笑地说的那样,它只是为了防止大脑两侧坍塌吗?Sperry被要求为"裂脑"患者开发一系列测试,以确定手术是否导致了患者功能的改变。
与他的研究生Michael Gazzaniga合作,Sperry邀请了几位"裂脑"患者自愿参加他的研究,以确定手术是否影响了他们的功能。这些测试被设计来测试患者的语言、视觉和运动技能。当一个人看到他们身体左边左视野中的东西时,信息传递到大脑的右半球,反之亦然。在第一系列测试中,Sperry会在一个短时间内向左或右视野呈现一个单词。如果单词显示在右视野,意味着左半球会处理它,那么患者可以报告看到了这个单词。如果单词显示在左视野,意味着右半球会处理它,那么患者无法报告看到了这个单词。这导致Sperry相信只有大脑的左侧可以进行言语表达。然而,在一个后续实验中,Sperry发现右半球确实具有一些语言能力。在这个实验中,他让患者将左手放在分区下面的盛满物体的托盘中,这样患者就看不到物体。然后向患者的左视野显示一个单词,该单词由大脑的右侧处理。这个单词描述了托盘中的一个物体,所以患者的左手拿起了与该单词相对应的物体。当参与者被问及这个单词和他们手中的物体时,他们声称他们没有看到这个单词,不知道为什么他们拿着这个物体。大脑的右侧已经识别了这个单词并告诉左手拿起它,但是因为大脑的右侧无法说话,大脑的左侧没有看到这个单词,患者无法表达他们所看到的东西。
在进一步检查左右半球语言侧化的另一系列实验中,Sperry向"裂脑"患者的左视野呈现一个物体,向右视野呈现另一个物体。患者的左手被放在分区下,然后患者被要求用左手画出他们所看到的东西。患者会画出他们在左视野中看到的东西,但当被问及他们画了什么时,会描述在右视野中显示的东西。这些测试证明了当胼胝体被切断时,它会破坏左右半球之间的连接,使它们无法相互沟通。不仅它们无法相互沟通,而且没有胼胝体连接它们,一个半球甚至不知道另一个半球的存在。甚至有实验室外的证据表明这一点,当一些患者报告说,"当他们的左手解开衬衫的纽扣时,右手会跟在后面再把它扣上。"这些实验以许多不同的方式对许多不同的人都是有益的。
用他的话说,每个半球是:
确实是一个有意识的系统本身,进行感知、思考、记忆、推理、意志和情感,都在典型的人类水平上,而且...左右半球可能同时是有意识的,进行不同的、甚至相互矛盾的心理体验,平行运行
这项研究大大有助于理解脑功能的侧化。1989年,Sperry还获得了美国国家科学奖章。之后在1993年,Sperry从APA获得了终身成就奖。
除了对建立大脑侧化功能的贡献外,Sperry还因

