万物有识——从脑认知到思维风暴，神经科学趣史

 

我思，故我在。

——笛卡尔（1596~1650）

 

我们如何思考、感知、记忆、想象和体验外在世界与自己的身体，都属于神经科学的研究范畴。曾经在相当长的一段时间内，关于脑和神经的探索仅限于猜想和推测。直到19世纪，神经科学揭开了这一复杂体系的面纱。

本书主题包括

l  心与脑的较量

l  思维的管道

l  疼痛与感知

l  天才与疯子的研究

机器智能与意识

第一章　谁在掌控

心脏与脑的较量　2

初识脑　3

脑的胜利　3

满富活力的肝脏　4

脑和神经　5

心脏的复活　6

盖伦和角斗士　8

由猪来决定　8

脑、神经和灵魂　11

关于灵魂　11

良好的起点　13

窥探脑　13

从差异开始　14

脑的三巢理论　14

脑巢、精神和感觉　17

达·芬奇与脑　19

脑的再认知　21

事实的出现　22

 

第二章　机体内的幽灵

肉体和灵魂　26

灵魂、心灵、精神或意念　26

灵魂的组成物质　27

上帝的介入　29

好几种精神　31

灵魂位居何处　31

合而为一了吗　32

机械的身体　32

联系点　33

机械的拆解　35

灵魂统治力的削弱　35

三种理论　36

神经学和心理学的分离　38

 

第三章　脑的功能分布

一个还是许多　42

走向神经学　43

脑功能的区域定位　46

伤病引起的观察和发现　46

展望未来　47

对皮层的重新评估　48

荒野中的声音　51

缓慢的发现之路　51

头骨的隆起　52

颅相学的发展和消亡　53

运动皮层的意义　56

被狗证明的错误观点　57

细节　58

语言功能在脑前部的定位　58

对颅相学开战　59

不成功的自杀　60

脑袋大就是有头脑吗　60

会讲故事的死人　60

再学习　62

另一个区域　63

左脑还是右脑　65

两个思想　65

谁来主导　66

都是右脑的错　67

脑分区研究的继续　68

 

第四章　是一束神经吗

信息传输网络　72

神经的发现　72

敏感的头脑和钢铁般的意志　73

特殊任务的特殊神经　73

思维的管道　75

空心还是实心　76

从自动装置到气球理论　77

没有洞也没有精神　79

焦虑和敏感　82

神经的敏感性　84

肌肉的应激性　85

“埋在漆黑中”　86

振动和共鸣　86

青蛙汤和雷暴　87

电力的胜利　89

思想的速度　90

感知和动作的回顾　90

残酷的证明　92

 

第五章　从纤维到细胞

看见细胞　96

纤维体和球状体　96

细胞学说　98

了解神经元　99

观察神经　100

又细又长　102

黑白的世界　102

网状物或神经元　103

神经元学说　104

思想的差距　105

电的化学性质　107

箭毒　108

化学加压素　108

从“迷走物质”到神经递质　109

从神经到神经　111

乌贼救援　112

连接和神经连接体　114

 

第六章　感觉和感知力

工作的划分　120

内部和外部　120

思维的眼睛　121

携带印象——进与出　121

光学和视神经　122

潮流变了　123

从光到视觉　123

学会去看　123

回到光线　125

牛顿的眼睛　125

破碎的彩虹　127

内气和内耳　128

毛发，不是空气　129

在这里所听见的　130

“电话”系统　131

舌头和味觉　131

四个基础味道　132

从味蕾到味觉　132

敏感的皮肤　133

触觉类型　134

最小可觉差　135

只是一点小刺——或者两点　136

神经末梢与感觉相匹配　137

神经特异性　139

从内到外　140

从感觉到感知器官　140

不同种类的能量　141

相同的信号，不同的体验　142

放在一起　142

感知和理解　143

所见并非所得　143

全貌　146

理解感官　146

 

第七章　有点儿痛

保护性疼痛　150

感到疼痛　150

疼痛的原因和机制　151

身体和脑的疼痛　151

疼痛的处理　153

要么全有，要么全无　155

特异性和强度的总和　157

摩擦的好处　157

让疼痛通过　157

痛苦和意志　159

可怕的痛苦　160

痛苦的成分　162

疼痛主要是意识的感受吗　163

安慰剂和反安慰剂　164

脑和痛苦　165

 

第八章　损伤中得来的教训

神圣的疾病　170

癫痫不是精神病　171

引发癫痫　172

意识的疾病　172

头部疾病　173

精神外科的开端　173

你不需要那么多脑　174

左右两半的脑　176

斯佩里和“分裂的脑”　176

最著名的脑部手术　178

安静的猴子，糟糕的想法　178

冰锥疗法　179

休克疗法　181

断断续续　181

是一种更安全的治疗吗　182

不停地吃药　183

药物和谈话占据了上风　183

 

第九章　发生了什么

损坏和界限　186

双眼放光的兔子　186

灵魂的能量　187

命运千钧一发　188

血液和大脑　188

测量精神能量　189

脑电图终于来了　190

脑中的空气　191

脑切片　192

从水果到脑　193

CAT扫描和PET扫描　193

脑的工作　194

从诊断到发现　195

 

第十章　思维和存在

皆由心生　198

认知神经科学　199

关于记忆的办法　201

从细胞开始　201

通过联想学习　201

心理学领域　203

使其物理化　203

定位记忆　204

以H.M.为例　205

神经通路　207

蛞蝓和记忆　208

实验过程　208

长期记忆的探索　209

超级聪明的老鼠　210

回到海马　211

“驾驶室后面有个神经元”　212

你以为你是谁　213

一场爆炸　213

对颅相学的重新审视　215

你感觉如何　216

做出选择　216

利贝特实验　217

根据选择行事　219

有人在吗　220

没有灵魂这种东西吗　221

 

结论：走向未来

智能——人工的或其他的　223

脑控制的好与坏　224

但说真的，你在哪里　225

 

图片声明　226

译者致谢　227

导言：意识和身体

　　假如人类的头脑非常简单，能让我们轻而易举弄懂的话，那么我们人类自身也就变得无比简单，以至于无法弄懂自己了。

——艾默生·普，1938年

 

在你阅读本书的时候，你的脑就在努力工作着。脑不仅处理着你阅读到的信息，而且将你眼睛所看到的内容转化成信息，并且形成记忆。脑指挥着你的手指翻动书页，让你的视线跟着行文移动。之后如果有人问你读到了什么，脑还会让你理解被问的问题并做出回答。一直以来，都是脑和神经系统控制着我们的心脏、呼吸和消化系统。如果有麻烦事发生——例如，火警响起，或者你被马蜂蜇了一下——都会引发众多相应的反应。由神经系统（脑、脊髓和神经）所支配的整个控制机制，便是神经科学研究的主题。

神经科学真正成为“科学”只是最近几百年的事情，但我们的神经科学趣史却是从史前时代开始讲起的。从细胞和分子层面神经元（神经细胞）活动的研究，到整个神经系统如何工作，从而产生运动、感觉和认知，都是本书涵盖的范围。

神经科学要解决的核心问题其实极其复杂：脑和神经以某种方式，通过物理和化学的作用，产生诸如意识、思维、想象、记忆、意向、情感、性格等大量的无形效应。这些效应是如何产生的？人类的种种体验是如何从一连串的生化反应过程中产生的？人们想做一件事情的心理意图是如何被转化成身体动作的？或者说外部刺激（如视觉或声音）的冲击是如何被转化成愉悦或者痛苦的感受的（这些感受似乎并不驻留在身体的某一个地方）？

神经科学是一个全新的术语，也是一门全新的学科。本书对最开始几千年的脉络梳理，很有必要地汲取了其他学科的研究成果，其中就包括哲学、心理学、物理和化学等。从中可以揭示人们对神经科学有关知识的发现和形成，例如，感觉系统是如何工作的，我们如何控制身体，学习和记忆如何运作等。然而，我们对神经科学的探求还远远没有完成——这本书就是要继续展示给大家更多的有关神经科学的故事、趣事。

第一章

谁在掌控

告诉我，爱生长在何方？

在头脑里，还是在心上？

——威廉·莎士比亚，《威尼斯商人》，

第三幕第二场

 

很显然，人的身体里存在某种东西，在负责协调它的所有机能。我们身体的某一部件分明在控制着感知、动作以及某种下意识的功能（如呼吸），输出我们所指派的情感活动和智力活动。但是，能够将这些功能和我们的脑联系在一起却并非易事，甚至没有迹象可以表明这些功能是由同一个器官来实现的。正因为如此，脑控制身体机能这一事实，对我们的先辈来说，并非一开始就是显而易见的事情。

 

 

 

心脏与脑的较量

许多早期文明将人类的情感和思维与身体器官联系在了一起。然而，并没有物证能够帮助我们给情感、性格以及意识找到相对应的身体器官，因此，不同文明将它们关联到了不同的身体器官上。早在4000年前的美索不达米亚，人们认为人的智力源于心脏，思想和感知出自肝脏，悲悯之情来自子宫（很显然，男人是没有悲悯之情的），而狡黠机智则由胃部而来。同样，在古巴比伦和古印度，心脏也被认为是人体机能的主宰者。

初识脑

古埃及人曾一度意识到脑在控制身体方面的重要性。人们公认的最早的医学文字记载是艾德文·史密斯的纸莎草纸，该文献成文于约公元前1700年，不过上面的内容可能转述自更早的1000年前。上面记载了48种身体伤害病例，用来指导外科医生做出是否医治的决定。医生意识到，由于肢体和脑失去连接并且无法恢复，颈部受伤折断了的病人往往会下身麻痹或全身瘫痪。该文献记载了史上最早的有关人类脑的描述，“好像融化了的铜水表面形成的褶皱”，医生感觉手下有东西在“跳动”“颤抖”，就像婴儿头顶颅骨闭合之前的囟门。

即便如此，古埃及人仍非常确信人的脑并非至关重要的器官，以至于在制作木乃伊的过程中，他们把人体的其他器官精心封存在卡诺卜坛子里，却把人脑从鼻子里钩出并且丢弃。和其他几处早期文明一样，古埃及人把心脏当作智慧的中心、意识的源泉。

也许，脑的复杂功能不为人所知并没有什么奇怪的。简单的解剖工作就能揭示大多人体器官的大体功能。心脏连接着血管，肾脏连通着膀胱，肠子则迂回曲折地连接着口腔和肛门——但是，脑到底是做什么的，人们一点儿都不清楚。

脑的胜利

最先让人知晓脑是人的智慧之源的，是公元前5世纪的古希腊哲学家阿尔克迈翁。他是公认的、以揭示人体机能为目的进行人体解剖的第一人。他对人体视神经进行了解剖，并将脑描述为处理知觉以及组织思维的中心。与此同时，医学作家希波克拉底也给予了脑至关重要的评价：“我认为脑在人体中发挥着最重要的作用……脑工作的时候，协调管控着眼睛、耳朵、舌头还有双脚……脑正是人们思维的使者。”然而在古希腊，这样的观点绝不是唯一的，也不是处于支配地位的。

 

感知的存在处所正是脑。人的脑蕴藏着管理能力，人体所有的知觉都通过某种方式与脑相连接……脑综合协调感知的能力也使它成为人的思维中枢：对认知的积蓄储存产生了记忆和信念，记忆和信念在大脑中稳固下来，人们就获得了知识。

——阿尔克迈翁，公元前5世纪

 

满富活力的肝脏

古希腊前苏格拉底时代的哲学家德谟克利特（前460～前371）将我们现在所熟知的脑功能归结于三个不同的器官：意识和思维归于大脑，情感归于心脏，性欲和食欲归于肝脏。柏拉图（前428～前347）后来将这一观点总结为“三部灵魂理论”，将理性和智慧归功于脑，并且宣称“脑是我们最神圣的部分，主宰人体的其他一切活动”。

希波克拉底著于公元前425年的有关癫痫病的专著《神圣疾病论》认为，脑是所有知觉的源泉，其中包括愉悦和悲伤。心脏则让知觉和判断力有了存在的意义，疯狂、癫痴、恐惧等情感，以及失眠和健忘等，均归结于心脏。

 

 

物质很重要

德谟克利特认为物质都是由极小的、不可分割的原子构成的，物质之所以质量不同，是因为它们内部不同原子的组合和配置互不相同。在德谟克利特的例证中，最精致的物质是由最小的球形原子所构成的，人的精神基础便是由这些集中在大脑中的精致的原子构成。稍大、反应稍慢一些的原子则占据了被认为是人的情感中心的心脏。更粗糙一些的原子则存在于欲望源泉的肝脏部位。

 

脑和神经

最早对人类脑进行研究并做出深入分析的两位解剖学家是古埃及亚历山大的希罗菲卢斯（约前335～前280）和埃拉西斯特拉图斯（前304～前250）。据说他们还在犯人身上进行过活体解剖实验，而公元1世纪的古罗马作家塞尔苏斯还为这件事做过辩护：“虽然大多数人认为这样做很残忍，但为了挽救更多无辜的人，只好让那些有罪的人做出些牺牲，况且做出牺牲的是有罪之人中的极少数。”

希罗菲卢斯被认为发现了神经，是将神经、血管和肌腱（它们看起来非常相似）区分开来的第一人。非常有可能的是，希罗菲卢斯和埃拉西斯特拉图斯已经认识到了运动神经和感觉神经的区别；更加确定的是，希罗菲卢斯认识到了有些神经的损伤会导致瘫痪。他们两位也都认识到了脑司职思维和感知，区分开了大脑和小脑，命名了脑膜（包裹脑的一层薄膜）和脑室（脑中充满脑脊液的空间）。希罗菲卢斯将脑认定为人的智慧中心，并且将这个中心锁定在第四脑室，他把第四脑室后部的腔比作当时的古埃及人使用的芦苇笔，因此，直到现在这个腔仍被称为“写翮”（芦苇笔的意思）或者“希氏写翮”。

心脏的复活

对脑功能的牢固理解似乎已成定局，不巧的是，一位颇有影响的思想家却持有不同观点。哲学家亚里士多德（前384～前322）认为心脏是人体的“指挥中心”，掌管着感知、运动和一系列心理活动，而脑只是一个冷却室而已。尽管大多观点并不准确，但他从以下几方面对脑的权威地位提出了质疑：

●心脏通过血管连接身体的其他器官和部位，相比较而言，脑并没有与其他器官和部位连接（事实上脑是通过神经连接身体其他器官和部位的，只不过在当时解剖工具非常原始的条件下，神经很难被发现而已）；

●并非所有动物都有脑（事实上除了一些无脊椎动物之外，几乎所有动物都拥有脑）；

●在胚胎状态下，心脏的发育早于脑的发育；

●心脏能够提供感知所需要的血液，而脑却显然是无血的（这两点都是不正确的）；

●心脏是温暖的，而脑却是冰冷的（事实上心脏和脑的温度是相同的）；

●对于生命来说，心脏是必不可少的，而脑却不是（对于一些原始动物来讲，这是事实）；

●心脏对触摸非常敏感，而脑却并不敏感，心脏还会受到情绪的影响。

正如我们将要了解到的情况，亚里士多德忽视了一个事实，即精神、灵魂或意念等这些形而上学的东西存在于人体，也可以与人体分离开来。他认为使人体充满生机的“普纽玛”（pneuma）或者“精气神”彻彻底底是物质层面的，会随着人体器官的消亡而湮灭。这也就意味着他必须给人体所有的心理功能找到一个肉体的定位——于是，他选择了心脏。

公元前3世纪斯多葛学派的哲学家们对亚里士多德推崇有加，认为人的语言和思想与呼吸有关，人发声时，声音到达咽喉前必然发源于胸腔，导致发声的意念也来源于胸腔。（这些推理看似奇怪，但由于眼睛、耳朵、鼻子和嘴巴距离脑近，后来就有人认为人类的感觉输出来源于脑，这样的推理其实遵循的是同一个逻辑。）

盖伦和角斗士

公元2世纪，古罗马医师盖伦确信脑是控制人体的最重要的器官。盖伦所处的境况使其比亚里士多德更能做出准确的判断。盖伦是一位外科医生，经常给身体受到各种严重伤害的角斗士治病。他很快发现，切断脊柱会导致创伤部位以下的躯体在知觉和活动能力方面全然丧失。他还注意到，角斗士们的伤情对呼吸、语言和其他功能的破坏程度，取决于神经和肌肉受伤的部位和程度。他还学会了通过外观和功能来区分运动神经和感觉神经，并且对它们与脊柱、脑的关联追本溯源。

由猪来决定

盖伦坚信脑是人体主宰的论断在当时颇为尴尬，因为他最重要的一位病人——古罗马皇帝马可·奥里利乌斯就是一位斯多葛学派的学者，而“心脏为王”的理论当时已被斯多葛学派广泛接受。

盖伦并没有因此而放弃他的坚持，他精心安排了一场公开的演示，来证明脑通过神经控制肌肉的结论。这场演示发生在一头可怜的猪身上。（盖伦的实验和演示其实已经牵连了不少可怜的动物，一般都是猪和猕猴。）这场特殊演示的设想，源于盖伦在一次探索呼吸系统的实验中误切了喉神经（连接喉部或声带的神经）的事件。当时用来做演示的猪被绑好之后，盖伦一开始动刀，它便发出阵阵哀号（是完全可以理解的）。盖伦切断一根神经，猪还在继续挣扎，但是不再号叫了。研究表明，盖伦切断的正是连接喉部和脑的神经。由于实验不是在病人而是在动物身上做的，所以可以多次反复操作。盖伦在后来组织的演示中，同样会切断猪的喉神经，让它和其他可怜的同伴一样不再哀号。

哀号之猪的实验成为一直以来最著名的生理实验之一，也是首次证明脑控制行为的实验。后来，有雄辩家站出来质疑盖伦的理论，认为盖伦仅仅证明了猪的脑控制了猪的号叫，并不能证明人的脑可以控制人的语言。盖伦回应说，在某次手术过程中，他误切了病人的喉神经，同样导致了病人语言能力的丧失。如果他的描述属实，对盖伦来说，这个“手术失误”看来应该是一次幸运的偶然巧合。

 

盖伦（129～约200）

盖伦出生于土耳其一个上流社会家庭，当时的土耳其是东罗马帝国的一部分。他之前修的是数学和哲学，16岁时开始学医，是因为他父亲想让他换个学科。盖伦后来成了一位训练有素的医生，但直到28岁之前，相对于临床实践，他更多从事研究工作。写了几部医学著作之后，他在家乡帕加马成为一名角斗士护理医师，正是这份工作，给他带来了相当丰富的处理外伤的经验。

161年，家乡的角斗士学校因为战争而关闭，盖伦搬到了罗马。来到罗马后，盖伦取得了极大的成功，声名鹊起，先后被指派给三位皇帝做私人医师。他和许多医师、哲学家展开思辨，在生理学、医学和解剖学等领域广泛地著书立说。

盖伦在生理学和解剖学方面的著作，植根于实践和细致入微的观察。他是当时最有造诣的医学专家，对传统世界进行着深刻的思考，他的著作学说在16世纪以前的医学实践和生理学领域一直占据着主导地位。然而，盖伦的解剖一直都是在动物标本上进行的，许多对解剖过程的描述和得出的结论并没有应用到人体上，这是他的学说被搁置的重要原因。尽管如此，即便是盖伦学说里的一些重大错误，在文艺复兴之前也未曾被挑战过。

然而，问题并不会这么容易得到解决。心脏是人类感情来源的错误论断依然广泛流传。虽然柏拉图和盖伦的观点在整个中世纪的阿拉伯世界占有统治地位，但与此同时，宣扬心脏主导地位的理论仍在发挥着影响。一些专家甚至认为心脏和脑各有分工。中世纪阿拉伯医学家伊本·西那（980～1037，又被称为阿维森纳）认为脑司职认知、感知和运动功能，但脑又受心脏支配，仿佛脑管理不同身体机能的任务是由心脏来分派似的。不管是被去除了心脏还是脑，大多数动物都不会安然无恙地生存下去，因此便很难通过实验来断定对于运动和认知功能，到底是心脏和脑其中的一个起作用，还是二者兼而有之。

脑、神经和灵魂

在猪身上的解剖演示，是一种生理性质的实验：神经被割断，阻止了声带的正常工作。盖伦通过他的实验范例认为，这种阻断应该是“普纽玛”被切断的结果，他相信神经和脑的工作不只是简单的机械机能。他将运动灵魂和感知灵魂加以区分，认为感知灵魂有五个属性，对应五种感知能力，但运动灵魂只有运动一项机能。盖伦还认为，理性灵魂有三项机能——推理、想象和记忆。根据以上分析，他为脑定义了三项基本功能：认知感觉、运动控制和生理活动。

关于灵魂

亚里士多德认为“普纽玛”通过气管、支气管随呼吸进入人体肺部，再由肺部血管随血液进入心脏，最后转化为生命“普纽玛”，接着通过血管输送给肌肉，从而使它们收缩。和亚里士多德相似，盖伦相信“普纽玛”是由身体汲取不同成分而形成的，而这些成分来源于吃进的食物和吸进的空气。盖伦的实验范例中，最基本的“普纽玛”产生于肝脏，在这里消化产物和血液相混合，使其充满来自大自然的精华。被补给后的血液来到心脏，在这里去除杂质，进而和来自肺部的精华相混合，从而形成更高阶的“普纽玛”——生命精华。浓缩了各种精华的血液由心脏流向大脑处被称作“奇网”的血管网系统，形成了“普纽玛”的最高形式——灵魂精华。事实上，“奇网”在人体里并不存在，盖伦在给牛做解剖过程中发现了它，并且相信人类大脑也会存在。因为精神“普纽玛”并不存在，盖伦这个观点仍然没有引起多大关注。盖伦认为，精神“普纽玛”流入脑室之后，要么再从脑部被送至身体各处，从而影响肌肉的活动，要么在脑里影响各种脑力活动。

 

 

感知来源的定位

在盖伦将感知来源定位在脑腔室之前，不同学者将感知定位到了五花八门的位置：

●柏拉图将整个头部作为感知的来源；

●斯特拉托将感知来源置于双眉之间；

●埃拉西斯特拉图斯把感知来源归位于脑外膜；

●希罗菲卢斯相信脑室负责感知；

●巴门尼德认为胸腔是感知的来源所在；

●亚里士多德将感知来源放到了胸部；

●恩培多克勒则觉得心脏内部以及周围的血液是感知的源泉。

 

良好的起点

到盖伦去世的时候，人们找到了认定脑是身体控制中心的充分理由，认为脑明显是通过感觉神经和运动神经连接身体其余部位的，而且脑也是许多（即便不是全部）智力活动的源泉所在。

真正的问题在于，当时没有实际的证据来证明脑是怎么工作的。没有生理学层面的基础，脑和神经是做什么的、怎么运作这些问题，都是由哲学层面的学说或推断来回答的。而好几个世纪的哲学思维都是建立在盖伦的学说之上的，这些学说并非源于对人体具体而微的解剖实验，而是在动物身上的解剖实验和推断。随后几个世纪的时间里，人们的工作重点开始转移到通过观察脑和神经的结构来将这些理论进行验证。

窥探脑

来自古希腊科斯岛的几位医师在大约公元前300年，最早专门打开了脑仔细查看。最早区分动脉和静脉的普罗科撒哥拉斯这样描述道：“肠曲状的大脑皮层蜿蜒迂回，层层堆叠。”但他并没有告诉人们，这些肠曲或者盘曲物是做什么的。

埃拉西斯特拉图斯将几种动物的脑和人脑进行了对比，发现人脑的肠曲最多，于是得出了高级的智能生物需要更复杂的脑的结论。不过这一结论后来被盖伦讥讽，因为盖伦指出驴子的脑比人脑有着更多的肠曲。从此之后，面积巨大、结构复杂的人脑皮层就被人们忽视了。这样的状况并不是一个良好的开始。

从差异开始

盖伦是首位区分脑功能区域的医师。他认为，与感觉神经相连接的脑前部，由于构成成分和那些柔软的感觉神经相同，于是他推断脑前部一定是感知区域。他认为“较硬”的运动神经植根于脑后部，并从那里贯穿整个躯体，所以他的结论是脑后部与运动有关。

通过追踪从眼睛、耳朵、鼻子、嘴和脊柱进入脑的神经束，可以清楚地显示出脑是如何参与接收感觉输入和控制身体运动的。但这并不能解释脑的另一个更为模糊的功能：我们之所以为人和个体的前提——心理活动。没有一种实物结构与精神活动有明显的联系。盖伦把理性的灵魂归结于整个脑，但是在脑室中肯定有更高级的感知来源，他认为这便是生命“普纽玛”。

脑的三巢理论

在早期的基督教社会，教父们努力去接受和适应有形身体里存在无形灵魂的思想。他们将灵魂与认知功能联系起来，但不希望将其定位在脑的固态结构中，于是充满液体的脑室似乎是兼容有形身体和无形灵魂最合适的位置。

希腊基督教哲学家和主教尼梅修斯在约公元390年建立了一种脑室定位学说。这个学说中，他提出脑由三个脑巢组成，这些脑巢与脑室对应（侧脑室结合成一个脑巢），每个脑巢负责不同类型的认知或感知能力。

遵循盖伦感官感知由脑前部接收的理论，尼梅修斯将感知功能归位于第一个脑巢。他认为，知觉是通过“共通感”（常识）来处理的，从而获得对被感知物体的理解和体会。来自所有感官的输入信息被整合到一起，“精神灵魂”再对信息数据进行处理，综合产生一个统一的印象，从而完成一个认知过程。例如，综合外观、感觉和气味这些感知，人们会产生对橙子的识别和理解。由于视觉涉及产生图像，其他和视觉有关的过程，包括幻想和想象，也一定是位于第一个脑巢中的，这个脑巢被称为“幻视脑巢”。第二个脑巢被称作“逻辑脑巢”，被认为是推理、思考和判断能力的处所。“记忆脑巢”是最后一个脑巢，是知识作为记忆被储存的位置。于是，一种清晰的信息流以精神“普纽玛”的形式通过脑室之间的小孔开始进行传递，从通过感知而认知的过程，到储存知识的过程或者记忆，信息从大脑的前部被转移到了后部。

尼梅修斯声称，他通过观察脑受损产生的影响，找到了支持他理论的证据。他发现，前脑室的病变损害了感官知觉，而不是智力；脑的中心部位受到损伤会导致精神错乱，但不会影响感官知觉；而小脑的损伤会导致记忆的丧失，但不会削弱知觉或思维过程。这种脑室定位的学说，被人们认识并接受，在大约1000年的时间里没有受到任何挑战。

12世纪的作家尼古拉斯大师
（可能来自意大利的萨勒诺）将这一学说往前推进了一步，他从体液理论的角度逐条分析了三个脑巢的特征。他认为这三个脑巢里一定有着不同存量的“精髓”和“元气”，正是这些反映了三个脑巢里体液的状况，“热”或者“冷”、“湿”或者“干”。