当暴力发生时，大脑里究竟发生了什么

攻击行为通常具有很大风险，而且由特定的神经回路负责。科学家已经开展了大量动物和人类试验，试图揭开我们产生暴力行为的原因，以及大脑里究竟发生了什么。

R.菲尔兹（R. Douglas Fields）

2017年，在拉斯维加斯曼德勒海湾酒店32楼上，一名枪手用步枪向在场群众射出了1000发子弹，这一事件造成58人死亡，869人受伤。这名枪手在犯罪现场自杀，随后他的大脑被运往斯坦福大学。科学家试图分析这颗大脑，从神经科学的角度解释这起恶性事件。

科学家能从这名罪犯的大脑中发现什么吗？事实上，确实有很多内容将被科学家发现。虽然目前还没有针对杀人行为的遗传学测试，但研究有这类行为的人的大脑，可以让我们深入地了解大脑是如何控制暴力行为的。

在自然界中，生理上的暴力行为（甚至包括致命行为）属于适者生存法则的核心策略，所有的动物都会演化出特定的神经回路来执行和控制攻击性行为。实际上，现在我们已经在技术上有能力找到控制愤怒和攻击行为的神经回路。

由于伦理问题，大部分与暴力行为相关的神经科学研究都是在动物中展开的。将动物研究中的术语应用到人类行为的时候必须很谨慎，尽管人类和其他脊椎动物中的暴力行为存在明显相似的地方。

攻击行为的神经回路

发起暴力行为一般是很危险的，不过在我们执行暴力动作之前，广泛分布在大脑的各个区域的相关神经回路就已经被激活了。为了更好地从大脑结构上理解攻击行为，我们可以进行一个类比，比如大脑和蘑菇是非常相似的。在蘑菇表面有一层很薄的膜，这其实就相当于大脑皮层。虽然大脑皮层几乎只有三毫米厚，但它却是高级认知功能的核心区域。当然，大脑皮层也在动物攻击行为中具有关键作用。

杏仁核，是在大脑皮层下方的一个神经结构，它能迅速处理感觉信息，尤其是与潜在威胁相关的输入信息。这一区域相当于蘑菇柄的顶端，杏仁核连接并处理着大脑皮层和下丘脑之间的信息。

下丘脑，位于丘脑沟以下，形成第三脑室下部的侧壁和底部。它是神经中枢，边缘系统、网状结构的重要联系点，垂体内分泌系统的激发处。位置在相当于蘑菇柄顶端的位置，该区域负责控制无意识的身体功能，比如呼吸、睡眠、注意力等过程，并释放激素到脑垂体。下丘脑也是感受情绪并发起攻击行为的区域。

脑干，类似于蘑菇柄，是大脑连接脊髓的区域，负责在两者之间传递信息。此外，我们还要知道人类大脑对称地分成了左右两个半球。以杏仁核为例，大脑的左右半球各存在一个杏仁核。

正因为大脑存在多个控制攻击行为的脑区，大脑可以根据情况采取迅速或者缓慢的方式应对危险。缓慢应对需要的思考时间比较多，同时处理过程也相对复杂，前额叶皮层在这种方式中具有重要作用。巴西圣保罗大学的神经科学家西蒙娜·莫塔（Simone Motta）和同事在2013年的一项研究发现，我们熟悉的“熊妈妈”反应（对幼崽的强烈保护行为），也存在于其他动物中。

科学家发现，在雌性大鼠和幼崽的领地被雄性大鼠入侵时，雌鼠会发起攻击行为。研究人员用显微镜观察了雌性大鼠的下丘脑，他们在下丘脑的攻击脑区发现了一种名为Fos的蛋白。在显微镜下，由于染色效果，这个区域感觉就像被倒进了黑色墨水一般。而这一区域出现大量Fos蛋白，意味着雌鼠在攻击闯入的雄鼠时，该区域的神经元会产生强烈的放电活动。而其他研究组则利用光纤内窥镜对下丘脑攻击脑区进行研究。在基因改造过的小鼠中，神经元放电时会同时发光，利用光纤内窥镜就可以通过光线来追踪和研究特定的神经区域。

当莫塔的团队去除了下丘脑攻击区域中被称为腹侧前乳头体的结构后，他们发现雌性大鼠在察觉到雄鼠入侵时，会减少防御性的攻击行为。但破坏这群细胞却没有影响雌性大鼠对猫或者其他危险的反应。赫斯在一个世纪前是用电刺激的方法来寻找下丘脑攻击区域中的神经回路，现在看来赫斯的方法已经不够精准，而上述新方法将为研究攻击行为的科学家提供更多细节。

当攻击区域被雄性入侵者激活的时候，雌鼠感受到的攻击者信息会被下丘脑接收、处理以及传递。这些感觉信息会通过不同的神经通路传输：视觉信息通过视神经传递，嗅觉信息通过嗅神经传递。当这些信息进入大脑皮层后，皮层会分析信息的具体特征，每种感觉信息会相应地传递到负责特定功能的脑区。比如位于大脑后方的视觉皮层，能够提取出物体及其周边视野的形状、颜色、运动特征，然后将这些信息传递到其他整合感知和意识的脑区，这样我们就能辨别出脸庞之类的物体。

这种复杂的信息传递方式，就像生产手机的流水线一样，让大脑皮层上的不同区域按顺序参与进来，不过完成这一系列过程需要一定的时间。当面对紧急情况时，比如有人挥舞着拳头朝你的下巴打去，这时如果大脑还是先处理视觉输入信息，再感知到这种行为，那么所需的时间就太长了，以至于你可能会被拳头打倒。为了应对突发状况，杏仁核还有一条更快速的神经回路，可以在接收到感知信息后迅速地传递到感知危险的神经回路中。这些感觉信息会在到达大脑皮层前到达杏仁核，因此当我们视野中感受到突然出现的篮球时，我们会马上躲开，然后才疑惑刚刚飞过去的是什么。这些突然闯入我们私人空间的物体总是会被当作威胁，即使我们不知道到底是什么东西威胁到了我们。和检查安全的检测器一样，杏仁核能够检测到一个不应该出现的物体，然后立即触发一种应对威胁的攻击反应。

人类很依赖视觉信息来作出反应，但是很多动物却更加重视嗅觉信息。在莫塔的实验中，雌性大鼠很有可能是通过气味，感知到了雄性大鼠的入侵和威胁，然后这些信息然后会传递到下丘脑攻击区域。科学家的研究结果显示，出现入侵者时，杏仁核的两个区域的Fos蛋白表达量会增加。这些区域位于杏仁核内侧，也会接收嗅觉神经的信息。同时，下丘脑的前乳头体存在一些神经元，会专门对异性的气味产生反应。在杏仁核的另一个区域，即后侧杏仁核，神经元存在一种盐皮质激素受体，可以将身体所受的应激感受转化为攻击行为。在研究雄性大鼠时，科学家将盐皮质激素受体敲除后，雄鼠会变得温顺。这一结果在一定程度上可以解释，为什么压力等因素更容易让动物产生攻击行为。

人类暴力的根源

上面这些研究都是为了弄清楚，激活或者抑制特定脑区能否让动物产生特定行为。然而，动物实验可能难以反映人类攻击行为中的真实情况。使用电极刺激大鼠大脑，有可能是因为让动物产生了痛觉才导致暴力行为的，因此很难说一定是由于激活了特定脑区才让它们发起攻击。

在一些在人体试验中，科学家发现杏仁核会控制强烈的暴力情绪。在上世纪六十年代，西班牙神经科学家若泽·德尔加多（José M. Delgado）将一个电极埋置在一名女性的右侧杏仁核区域。这名女性本来安静地弹着吉他，但受到电刺激后，她立马停止了演奏，愤怒地将这些乐器扔掉，然后开始拍打周围的墙壁。其实，每当动物因强烈情绪而发起暴力行为时，是需要克服很多阻力的。每当个体决定发起攻击时，就很可能会遭到对方的回击，这可能会导致攻击者严重受伤或者死亡。而当个体遇到危险逃跑时，则会产生严重的羞愧感。

当然，在大鼠和人类中，控制愤怒情绪和暴力行为的可能不只是杏仁核。有研究发现，大脑隔区的部分区域（皮层下边缘系统的一部分）在雌鼠保护幼崽并赶走入侵者时会被激活。大脑隔区控制着强烈的情绪反应，比如爆发性的愤怒，而且也会在性行为和其他奖赏活动中更加活跃。上世纪50年代，詹姆斯·奥尔兹(James Olds)和彼特·米尔纳（Peter Milner）发现，把电极埋置在大鼠大脑隔区时，大鼠会不断地按压控制电流的开关来刺激隔区，最多可达一小时5000次，直到大鼠精疲力竭为止。如果刺激人类的隔区会发生什么呢？当德尔加多刺激女性受试者的隔区时，她们会感受到性欲高涨，甚至达到性高潮。其中有一名受试者开始变得轻浮，甚至说愿意嫁给执行这项测试的医生。

在1972年发表的一项研究中（从现在的角度来看，这项研究违反了伦理道德），杜兰大学的精神病学家罗伯特G·希斯（Robert G. Heath）试图去“治愈”一名男同性恋。他在这名男性的大脑隔区埋置了电极，然后让他在看异性色情电影或者和女性发生性关系时，施加电流，引起愉悦感。希斯报告说，受试者可以产生性快感，然而该受试者的性倾向却没有改变。

在动物研究中，科学家发现终纹床核（BNST）的神经元会在母性攻击中激活，并且还会表达去甲肾上腺素（一种和压力反应相关的化学物质）的受体。这一脑区连接了下丘脑，控制着自主神经反应和某些激素的释放，比如催产素和多巴胺，这些激素可以调节压力和情绪。同时，终纹床核也会接收来自大脑皮层的信息。

与攻击行为有关的神经回路可以来自高级或者低级脑区。比如，前额叶皮层能够通过抑制或者刺激边缘系统，来压制冲动或者引起由高级认知处理区域控制的攻击行为。这种前额叶皮层引起的“自上而下”的控制和“自下而上”的反应（对环境刺激迅速作出反射性的反应）是不一样的，比如察觉到突然飞过来的篮球就不具备任何高级的意识思考。无论是实验动物还是人类，如果前额叶到边缘系统的连接被削弱的话，那就可能很难控制住冲动行为。

大脑的奖赏中心包括了纹状体和伏隔核，这些区域也是多巴胺作用的地方，这些结构共同组成了控制攻击行为的另一部分神经回路。许多容易让人成瘾的药物，比如甲基苯丙胺（俗称“冰毒”）和可卡因能够让大脑释放多巴胺，激活这些奖赏中心的神经回路。当一只雄性大鼠成功地把一只闯入者打败后，它还会不断地进行挑衅并尝试继续与其战斗。但如果用药物阻断这条信号通路，雄性大鼠就会停止发起攻击。

我们会从很多攻击行为中获得这种奖赏，比如上级控制行为、欺凌行为，甚至残忍的暴力犯罪行为。在现代社会中，我们的食物都会通过市场提供，因此会失去从杀戮行为中获得的快感，但是我们能通过如捕猎和钓鱼等娱乐活动弥补缺失的奖赏感受。

暴力的性别偏差

预测攻击行为的最重要单一因素就是性别。根据2018年美国联邦监狱管理局的数据，93%的罪犯都是男性。在动物界中，攻击行为和性别存在显著联系，说明暴力和性别的联系背后有很强的生物学基础。性激素对控制攻击行为的神经回路的影响非常大。无论是哺乳动物还是灵长类动物，只要是社会型动物，雄性都会迫于自然选择的压力提升发起攻击行为的概率，以此来获得交配权，提升社交等级，掠夺更多食物，保护领地。

加州理工学院的神经科学家戴维·安德森（David Anderson）和同事研究了性行为和攻击行为之间的联系。他们发现，同一条神经回路可以在爱和恨两种对立的极端行为中都起作用。从生理学的角度看，性行为和攻击行为可能存在很多相同的特征。两种行为都能够激发个体强烈的反应，并且只要能完成这两种行为，都可以激活大脑的奖赏系统。在自然界中，性行为和攻击行为是相互联系的，而且二者会被相似的环境和内在身体状态所影响，例如雄性动物在交配季节会更富攻击性。

科学界已经知道，交配行为可以被下丘脑攻击区域控制，而且用电刺激这一区域可以引起动物的交配和攻击行为。同样，当研究者使用Fos蛋白来鉴定神经细胞的活跃度时，他们发现下丘脑的神经细胞在攻击和交配行为中都很活跃。林大宇（音译，Dayu Lin）曾在安德森实验室做研究，现在是纽约大学的教授，她也曾在小鼠实验中，在小鼠的下丘脑中埋置金属微电极。她发现在小鼠的攻击和交配行为中，下丘脑的神经细胞的放电次数会更多（虽然也有一些神经元只在一种行为中产生变化）。此外，林大宇和安德森都发现，通过光纤内窥镜的手段激活小鼠的下丘脑细胞，小鼠会产生攻击或者交配行为，而改变神经细胞的放电频率还能切换这两种行为。

控制暴力

通过实验室的这些发现来探究残忍的杀戮行为是我们的一个重要目标。而发生在五十多年前的一桩惨案，让我们开始研究杀戮行为，这些研究或许能阻止悲剧重演。1966年8月1日，美国前海军军人查尔斯·惠特曼(Charles Whitman）在枪杀自己的母亲后，用一把刀将妻子杀死，之后携带了3把刀、700发子弹和7把枪前往堪萨斯大学奥斯汀分校的一座塔上。在那里，惠特曼使用枪支杀害了14人，另外造成超过30人受伤。在他临死前，他要求对自己的大脑进行研究以探究他是否患有精神疾病。

法医分析发现，杀手大脑中靠近杏仁核的区域存在一个小肿瘤（一种多形性胶质母细胞瘤）。精神疾病专家在鉴定报告中写道：“恶性脑瘤可能使得他无法控制自己的情绪和行为”。不过这只是推测，专家们也无法得出一个明确的结论，即肿瘤是否导致了惠特曼的精神问题，让他发起大规模杀戮行为。毕竟，很多人也有脑部损伤或者脑肿瘤，但这些人没有成为暴力杀手。

目前，还没有任何研究表明拉斯维加斯惨案的凶手斯蒂芬·帕多克（Stephen Paddock）大脑存在异常。即使真的有病理学的证据，我们暂时还是没有办法找到脑部肿瘤和杀戮行为的因果关系。此外，麦克阿瑟暴力风险评估研究的统计数据表明，精神疾病患者可能并不比其他人更具暴力攻击性。

还有一种可能是，帕多克的大脑中没有神经系统产生异常。科学家在预测暴力性行为时，主要的危险因素包括年轻人、男性、药物滥用以及较低的社会经济基础。2003年，加拿大安大略省女王大学的希瑟·斯图尔特（Heather Stuart）写了一篇综述，他在文中指出，大概三分之一自述存在暴力行为的人没有被诊断出精神疾病。而与精神问题相关的暴力犯罪行为中，70%和药物滥用有关。现在我们已经知道，酒精和可卡因会对攻击行为相关的神经回路造成损伤，因此我们几乎可以肯定药物滥用和暴力行为是存在密切联系的。

新答案，新问题

五十多年前，那些检查惠特曼大脑的专家们认为无法将脑肿瘤和犯罪行为联系起来，因为在当时科学家对该领域了解还非常少。当时的报告指出：“根据我们对大脑功能现有的认知，我们还不能解释惠特曼在1966年发起的暴行”，报告还提到，“这个案件提醒我们，科学界需要进一步了解大脑功能和行为之间的联系，尤其是暴力和攻击性行为。”1966年，核磁共振成像（MRI）还不存在，神经科学也处于发展早期。而现在，我们对攻击行为的神经科学基础有了新的理解，同时也诞生了新技术来开展神经科学研究，这些都能帮助我们从不同的视角揭开惠特曼暴行的谜团。

德国马德堡大学的精神病学家贝恩哈尔·博格特（Bernhard Bogerts）和同事利用MRI和CT扫描，检测了暴力型和非暴力型罪犯的大脑。他们发现暴力型罪犯会更容易出现大脑异常。例如，162名暴力型罪犯中有42%的人至少存在一个异常脑区，而在125名非暴力型罪犯中只有26%的人存在异常，而在52名普通人中，这个数字是8%。这些异常部位包括前额叶皮层、杏仁核以及其他控制杏仁核和下丘脑的区域。

与攻击行为相关的神经回路的发现可能会为解答相关问题提供新的答案，但同时也可能抛出新的问题。每个人的基因和经历并不一样，因此会在发育过程中形成不同的神经回路，这或许是人类和实验动物会出现不同程度和类型的攻击行为的原因。

现在，有越来越多的罪犯因为暴力行为被关押在监狱中，而他们的大脑确实有一定的异常，这对将来的法律判决提出了很大的道德挑战。同时，我们在对精神疾病患者展开测试时，是否也需要使用包括头皮脑电（EEG）和大脑扫描的方法来找寻病理学特征？这可能也是惠特曼收拾行李并写下他的遗书时想要知道的，因此他才会在犯下血腥罪行后要求检查自己的大脑。最终，我们可能会利用药物、精细手术、脑刺激以及其他方法来调控神经回路，以此减少暴力行为。

（Scientific American 中文版《环球科学》授权南方周末发表，朱正刚、虞燕琴翻译，本文有删节）