第二章 刑法中的認知神經科學
第二節 認知神經科學發展概述
認識大腦結構可分成微觀與宏觀兩個層次。首先，以微觀層次而言，大腦主
43 Presidential Proclamation 6158, http://www.loc.gov/loc/brain/proclaim.html (last visited at 2012.05.12).
44 ―The human brain, a 3-pound mass of interwoven nerve cells that controls our activity, is one of the most magnificent--and mysterious--wonders of creation. The seat of human intelligence, interpreter of senses, and controller of movement, this incredible organ continues to intrigue scientists and layman alike...‖ Id. at the same page.
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要係由神經膠質細胞（neuroglial cell）、神經元（neurons）、突觸（synapse）、以 及神經傳導物質（neurotransmitter）所組成。其中，大腦整體架構主要由神經膠 細胞支撐與相連，因此佔有腦組織中約九成的部分；而神經元才是真正負責大腦 活動者，僅佔腦組織的十分之一。顯微世界裡的神經元有點像是海星與樹根的綜 合體，那些像是樹根的構造主要負責訊息的傳送，軸突（axon）將訊息從細胞核 往外傳送，而樹突（dendrite）則將訊息接收進入細胞核。在每一個軸突與樹突 之間都存在一定的空隙，這個空隙就是所謂的突觸，電流訊號透過神經傳導物質 穿過突觸，藉以順利傳送至下一個神經元。
不過，微觀層次並非認知神經科學主要處理的重點，宏觀層次才是。以宏觀 層次來觀察，人類的大腦分成左右兩半球，外層由大腦皮質組成，呈現灰色並具 有皺紋的外觀，這些皺紋由腦溝（sulcus）與腦迴（gyrus）形成。每個大腦半球 都可再區分成四個腦葉，由前而後分別為額葉（frontal lobe）、頂葉（parietal lobe）、
與枕葉（occipital lobe），顳葉（temporal lobe）則位於兩側邊。枕葉的下方則是 小腦（cerebellum），而整個大腦的正下方則是腦幹（brain stem），與脊髓相連接。
就演化與其功能而言，腦幹演化出現的時間最早，所以又因其與現今之爬蟲 類腦部相似，有「爬蟲類腦」之稱。腦幹係負責身體最基礎的生命現象與警覺反 應，向下接收由脊髓傳來的神經訊息，向上則扮演大腦功能活化的根基；這意謂 著，當腦幹失去功能或異常時，大腦功能也將隨之停擺或失常。
而與大腦皮質相較起來，位於皮質下方的組織演化時間較早。將大腦從中剖 開時，可以觀察到皮質下方有一群結構複雜的聚集物。在這些聚集物中，首先演 化出來的是視丘（thalamus）與基底核（basal ganglia），在皮層尚未演化出來之 前，由視丘主司感覺系統，也就是接受與處理外界傳來的訊息；而基底核則主司 運動系統，負責運動行為與因應訊息的動作。
緊連在視丘下方的是下視丘（hypothalamus），與視丘併稱為「間腦」
（diencephalm）。下視丘與視丘的分工像是內政與外交，當視丘負責接收與處理 來自外界的訊息時，下視丘則負責監控體內的各種生理平衡狀態，例如體溫、飢
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餓與覓食、口渴與飲水等。基底核由蒼白球 (globus pallidus)、尾核 (caudate nucleus)、以及被殼 (putamen)等部分組成，主要負責各種動作的開啟與協調。
另外，在基底核下方，有一構造稱為杏仁核（amygdala），其與基底核相似 之處在於，二者皆與生物體行動有關；不一樣的是，杏仁核所控制的行動與生存 相關，透過生物體所在之外在情境因素進行初步且迅速的評估，使生物體做出攻 擊或逃跑、獵食或者放棄、交配或者不交配等決定。
一般所謂的邊緣系統（limbic system）中，除了上述的杏仁核之外，最主要 的兩個構造就是海馬回（hippocampus）與扣帶迴（cingulate cortex）。其實，這 兩個構造是皮質演化的前身，源自所謂的古腦皮質（paleocortex）；因此，演化 時間較皮質早，而晚於前述之視丘與基底核。海馬回係圍繞基底核下方、位於顳 葉內側的弧狀構造，主要與大腦的記憶功能相關；扣帶迴則位於連接兩大腦半球 的胼胝體上方，主要功能可能與情緒有關，而前扣帶迴（anterior cingulate cortex）
則與稍後介紹的額葉相連，可能與額葉處理不確定性的訊息功能有關。
最後演化出來的，則是被覆在大腦外層的皮質結構，亦即所謂的新皮質，係 一層灰色而薄的皺紋結構。受到皮質下方構造的影響，皮質的前半部受基底核影 響而主要負責動作之執行，後半部則受視丘影響而主司知覺相關功能。隨著演化，
前額葉所佔的比例也急劇增加。根據研究資料顯示，前額葉佔大腦的比例，人類 為 29%，黑猩猩為 17%，長臂猿及獼猴為 11.5%，狗為 7%，貓則是 3.5%45，似 乎與人類、動物的智能程度差距不謀而合。
在認知神經科學發展之前，大多數的人認為，大腦的發育與成熟主要於出生 後一兩年內快速進行與完成，製造出所有人類一生需要用到的神經連結與突觸。
而大腦被視為一個整體，認為各個部分的發育與成熟時間也相同。因此，在當時 的理論基礎下，認為人類一旦脫離了幼兒期，大腦的可塑性則急劇降低，而隨著
45 Joaquín M. Fuster, The prefrontal cortex 7 (4th ed. 2008). See Korbinian Brodmann (1912). Neue Ergebnisse über die vergleichende histologische Localisation der Grosshirnrinde mit besonderer Berücksichtigung des Stirnhirns. Anatomischer Anzeiger Supplement, 41, 157-216.
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年齡老化而趨向不可塑，甚至是負向發展。
然而，隨著認知神經科學發展，這樣的概念已然成為過去式46。經過研究發 現，人類的大腦在五歲時達到成人大小的 90%，而持續發展至青春期。不同的部 位發展速度也各有不同，以枕葉的視覺皮質（後腦杓的位置）而言，剛出生就已 發展至成熟大小的 50%，而依大腦後方往前方之順序，距離越遠則發育越慢。以 距離最遠的前額葉而言，前額葉的神經元待出生後才開始緩慢生長，且大部分的 神經元是在兩歲以後才出現的。除了各部位發展速度不同之外，大腦的發育並非 如從前所說的，甫出生即快速發展；相反地，經過研究發現，人類自出生之後，
大腦皮質的每個部分都會一直生長，這樣的發育過程會持續至兒童邁向青少年之 時47。
而稍後會討論到關於額葉的決策能力，也就是對於自身感覺的控制、以及做 出符合社會規範行為的能力。以人類社會的發展趨勢，當一個人能夠妥善控制自 己的情緒與感受、並且遵守社會道德與法律規範時，被認為是成熟的個人，應當 為自己的行為負擔全部責任。而額葉成熟的時間大約就是人類十六至十八歲的年 紀48，這或許可以解釋為何人類社會通常以此作為成年的年齡分界。
討論大腦功能時，記憶往往是十分精彩的章節。然而，之所以精彩，主要是 因為記憶是十分廣泛而博大精深的領域，至今，尚未能對於人類所有的記憶功能 形成全面而整體的了解。因此，過往一般對於記憶分成長期記憶、短期記憶等分 類方式，恐怕已經過於籠統而容易產生對於記憶的誤解，誤認人類大腦中之記憶 功能可以被簡單區分。
舉例來說，部分專家學者認為，記憶可能還可以被區分為事件記憶、語意記
46 Mark H. Johnson (2001). Functional brain development in humans. Nature Reviews Neuroscience 2(7), 475-483. doi:10.1038/35081509
47 Joaquín M. Fuster, The prefrontal cortex 14-15 (4th ed. 2008). See Peter R. Huttenlocher (1990).
Morphometric study of human cerebral cortex development. Neuropsychologia, 28(6), 517-527.
doi:10.1016/0028-3932(90)90031-I
48 Blumenthal J., Castellanos F. X., Evans A. C., Giedd J. N., Jeffries N. O., Liu H.,…Zijdenbos A.
(1999). Brain development during childhood and adolescence: a longitudinal MRI study. Nature Neuroscience, 2(10), 861-863.
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憶、程序記憶、以及工作記憶等。所謂的語意記憶（semantic memory）就像是 在學校、課本、或其他技藝研習課程中學習的事物，學習的過程可能包含各種知 覺，而透過與相對應的知識文字連結，藉由文字記憶的提取，進而憶起相關的知 識或知覺內容49。所謂事件記憶（episodic memory），係指在過去的時空情境下，
當時的感官知覺、感受、以及思想等綜合的記憶內容50。所謂「工作記憶」（working memory），指的是人類在生活中，面對不斷變動的客觀環境，用以提取資訊、選 擇、以及做出決策的記憶51。而這個強大的搜尋系統就位於大腦皮質的額葉區域
52，額葉的工作記憶功能喪失的人，對於生活中面臨的狀況，將無法做出選擇，
也無法做出相對應的決策。所謂程序記憶（procedure memory），又稱為內隱記憶
（implicit memory），是一種透過反覆操作、行動而形成的技術性記憶，一旦這 樣的記憶形成，當再次進行相同的操作與行動時，就類似進入自動化操作的機械 裝置，行為人幾乎毋須耗費心力去注意或控制53。例如每天走一樣的路徑回家、
專業運動員的運動項目操作、音樂家演奏樂器等。程序記憶則主要由基底核中的 被殼儲存54，縱使海馬回受損的病人，依然能夠依其程序記憶進行相關活動。
對於法院與社會大眾而言，證人依其記憶的證詞，被認為是其人格的表徵，
而依一般社會通念，證人被要求誠實、無隱瞞、亦無加油添醋之部分。然而，縱 使是一般人在生活中依其記憶所為的陳述，在不具故意欺騙的前提下，發生錯誤、
捏造、竄改的機率仍然是很高的。這個問題必須回到記憶對於生物體的目的來討 論，對於生物體、或者就說是人類而言，記憶的主要目的並非在創造藝術或溝通
49 Tulving E. & Schacter D.L. (1990). Priming and human memory systems. Science, 247(4940), 301-306. doi: 10.1126/science.2296719 See also Sharon L. Thompson-Schill (2003). Neuroimaging studies of semantic memory: inferring "how" from "where". Neuropsychologia, 41(3), 280-292.
doi:10.1016/S0028-3932(02)00161-6
50 Endel Tulving, Précis of Elements of episodic memory, Behavioral and Brain Sciences, 7: 223-238 (1984).
51 Elkhonon Goldberg，洪蘭譯，「大腦總指揮」，遠流出版社，初版，2004 年，112-118 頁。
52 Edward E. Smith & John Jonides (1999). Storage and executive processes in the frontal lobes.
Science, 283(5408), 1657-1661.
53 Daniel L. Schacter (1987). Implicit memory: history and current status. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 13(3), 501-518.
54 Hugh C. Hemmings, Foundations of anesthesia: basic sciences for clinical practice 354-355 (2d ed.
2006).
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感情，而是提供日常生活應變所需。如同工作記憶的功能一樣，所有記憶的儲存，
絕非以儲存為目的，而係以提取供使用為目的。因此，以關鍵字搜尋的概念來理 解，大腦對於外界資訊的接收、以及將來的提取使用，採取的是「相似」或「類 似」的概念，而非「精確」。換言之，對於資訊的接收，縱使未能精確，大腦會 自行補足缺失的部分，形成一個完整可用的資訊55。如此一來，這些自行補足的 部分，很容易成為所謂的錯誤、捏造、以及竄改的記憶。
一個人的行為出自其決策，而一個完整的決策，包含了意圖、目標、執行計 畫、執行步驟的順序；而依序正確無誤地達成每個步驟後，即完成了行為。不過，
並非每個出現在腦中的意圖、或者所謂念頭，都會成為決策並外顯成為行為；因
並非每個出現在腦中的意圖、或者所謂念頭，都會成為決策並外顯成為行為；因