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1700250418 我要说的就是，特定的脑损伤(损伤病变)会造成特定的症状。因此，不同人的相同部位的大脑损伤，会导致一样的疾病，甚至在动物身上也是。在某些案例里面，脑损伤会影响患者的视觉处理过程，造成“动盲”现象，这又是另一个奇特症状。病人无法探测到物体的移动，在他们眼中世界有如被夜店舞厅的频闪灯照射，这让他们几乎无法判断车辆的移动速度，他们甚至无法倒一杯酒。在其他的病例里，类似的损伤会影响意识。比如得了短暂性全面失忆的病人，无法计划也记不得任何事情，他们的意识只能触及此时此刻。患了安东综合征的病人，尽管看不见却否认自己眼盲。患有病觉失认症的病人会告诉医生他一切正常，但是病人实际患有严重的病状，比如肢体瘫痪，但他会说：“医生，它只是在休息。”患有示痛不能的病人可以感到痛觉，但是无法体验随之而来的不舒服感，或者说他们“不觉得痛”。而患有盲视的病人并没有意识到自己看得到(他们就像真的眼盲)，但是如果你提问的话，他们又可以正确地指出物体在哪儿。而对于盲视现象，可以在实验中训练猕猴看见(或者没看见)物体时做反应，从而证明猕猴身上也存在盲视。这是众多优秀的头脑所提供的实验心理学的案例之一，通过动物实验证明了任何动物的共通之处。
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1700250420 上述种种疾病说有多怪就有多怪，经由百年来(或者更久)神经学家细心的研究，这些疾病的真实存在、可重复出现以及它们的病因(源于大脑里特定部位损伤而影响到有限的知觉)，都慢慢地被揭露开来。同样神奇的是当大脑特定部位被电极刺激时，会产生某些奇特的失联效果。这些实验多半都是好几十年以前，在数百个无法治疗的癫痫病人身上做的。这些癫痫病人发病时会产生全身性抽搐，让病人失去意识，有时甚至会造成痴呆或瘫痪。许多病人自愿接受神经外科癫痫治疗，也就是自愿做实验白老鼠，将他们的感觉口头报告给外科医生。因此，我们现在知道刺激脑内特定部位会让人产生压倒一切的忧郁感，而刺激一停止感觉马上就消失；刺激另外一个地方则会让病人产生视觉，或想起一段音乐旋律；刺激某个特定的地方会产生灵魂出窍的感觉，让人觉得灵魂似乎飘浮在天花板某处。
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1700250422 最近，另一个较复杂的法宝也被应用在类似的研究上，这是一个可以产生微弱磁场的头盔，能够不经手术就改变大脑特定部位的电流。这种头盔在20世纪90年代中期曾恶名昭著，加拿大劳伦森大学的神经学家迈克尔·波辛格，曾用头盔刺激人的颞叶(大约在太阳穴和鬓角的位置)，结果发现可以在约80%的人身上引起某种奇异幻觉，让他们感到房间里存在上帝或恶魔。因此该头盔就被大家称为上帝头盔，不过后来有个瑞典的研究团队曾质疑他们的结果。2003年英国一家电视台的科学纪录片节目《地平线》，曾半开玩笑地把著名的进化学家与无神论者查理德·道金斯，打包送到加拿大，去体验上帝头盔。但结果令人失望，头盔完全没有让道金斯感受到任何神秘体验。波辛格对此的解释是，道金斯在一项针对大脑颞叶敏感度的测验中得分很低。换句话说，他大脑里负责宗教感觉的脑区，在大多时候都没什么反应。但是另外一位著名的实验心理学家兼作家，苏珊·布莱克摩尔，她的经验就让人印象深刻，她说：“当我走进波辛格的实验室然后开始实验程序后，我感受到前所未有的绝妙体验……如果告诉我这只是安慰剂效应，我是不会相信的。”附带一提，波辛格本人曾极力强调，物理力量引出的神秘体验，并不能作为否认上帝存在的证据，他说本来就存在其他的“实质机制也能够传递超自然体验”。
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1700250424 这里的重点是，大脑，也就是心智，可以被分割成许多特异区域，但我们感觉不到这些内在分区。许多可以影响心智的药物都能做证，这些药物可以精确作用于特定目标。一些迷幻药比如麦角酸二乙胺(LSD，由黑麦的某种菌类所合成的物质)、裸盖菇素(某种毒菇的成分)等药全部都作用于某一类特定的神经受体(血清素受体)，而这些受体只存在于大脑特定区域(大脑皮质第五层)的特定神经元(椎体神经元)上。根据美国加州理工学院的神经学家赫里斯托夫·科赫的观察，这些药物并不会把大脑整体的信号全部搞乱。同样，许多抗抑郁药物或精神病药物，也都有非常专一的目标受体。这意味着意识也一样，它并非在大脑工作时，像某种“场域”般全面地浮现出来，而是大脑上某些区域的特质，这许多特异区域彼此合作无间，像一个整体一样。不过关于这件事，我们可以说目前学界几乎没有什么共识，神经科学家们看法各不相同，然而我将试着在往后的章节里阐述我的观点。
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1700250426 视觉比它看起来的复杂，但如果只用内省的方式，“去想想”我们如何看到，又看见什么，那可能永远都不清楚视觉有多复杂，这不是哲学式的逻辑思考能预测的。我们有意识的心智无法了解视觉背后的神经机制。视觉信息到底被分割成哪些基本元素，在过去几乎无法想象，直到20世纪50年代大卫·胡贝尔与托斯坦·威塞尔两位科学家，在美国哈佛大学做了一系列先驱实验之后，我们才开始了解。他们两人也因此获得了1981年诺贝尔生理与医学奖(共同获奖的还有罗杰·斯佩里)。他们把微电极插入麻醉后的猫的大脑中，发现不同的神经元群会被同一幅图像里的不同特征激活。现在我们知道每幅图像大概可以被分解成30种信号，某一些神经元只在看到特定朝向的线条时才会反应，比如说看到对角斜线、直线或水平线。另一些细胞则对强弱对比有反应，另外的有些对深度、对特定颜色、对特定方向移动的物体之类有反应，依此类推。这些视觉特征在视野中的空间位置也对应脑中不同位置的神经元，因此在视野左上角出现的黑色横线会激活特定一群神经元，而同样的黑线如果出现在视野右下角，则会激活另一群神经元。
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1700250428 大脑里的视觉区域就是如此一块一块地拼凑出外在世界的投射图。最后组合起来，整个投射图才展现出真正的意义，可怜的P博士就缺少这种能力，让他一看便知，“哇!老虎!”，视觉信息必须一点一滴地整合回去，而且应该分成好几个步骤。先把一些线条和颜色结合成条纹，然后从不完整的轮廓中识别出俯卧的外形，接着根据过去的经验，才完全认出那是一只蹲在树丛后面的老虎。所有步骤中只有最后一步才代表了意识，而大部分的视觉处理过程都被排除在意识之外不见天日。
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1700250430 这些分割成碎片的场景如何再度整合起来成为一个完整的影像呢？这仍是神经科学界最引人入胜的问题之一，并且还没有一个让众人都满意的答案。不过大致上来讲，就是神经元同步激活——同时发放信号的神经元会结合在一起。激活时间是关键。20世纪80年代晚期，德国法兰克福马克斯·普朗克脑研究所的沃尔夫·辛格团队，首先发现了一种新的脑电波，可以被记录在脑电图上。该波现在被称为γ波。[5]他们发现有一大群神经元会一起同步激活，发射出类似的频率，大约每25毫秒发出一个信号，也就是每秒发出40个信号(40赫兹)。(事实上，这些神经的频率介于30~70赫兹之间，这点很重要，晚一点我们会讲。)
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1700250432 这种同步信号正好就是克里克在寻找的。克里克因解开DNA之谜而闻名世界之后，接着就用他过人的心智来解决意识问题。他一边和科赫合作，一边寻找和意识有关的神经信号模式，他称这种模式为“意识神经”，英文缩写为NCC。
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1700250434 克里克和科赫注意到，我们并不会意识到大部分的视觉处理过程。这让意识的问题变得更有趣了。因为所有的感官知觉都以神经信号的形式进入大脑，但是我们会意识到某些神经信号，我们会注意到颜色，或注意到一张脸，但是其他的信号则没有(所有那些无意识的视觉信号处理过程，比如线条、对比或距离等等)。这两种信号有什么差异？
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1700250436 克里克和科赫认为，如果我们不知道哪一种神经和意识感知有关，哪一种无关，那我们将永远也不可能了解差异在哪里。他们希望能够找到的，就是当一个物体被注意到的瞬间(比如说看见一只狗)，会一起发出信号，而注意力一转开，又马上熄火的神经元。克里克和科赫假设，和意识感知有关的神经信号总会和别的神经元不一样。他们提出的问题，也就是寻找意识神经，已经变成神经科学界的圣杯。那个40赫兹的脑电波攫取了他们的注意和想象力，因为这个脑电波(其实现在也还是)刚好给他们提供了一个概念上的答案。同时间一起激活的神经，横跨了整个大脑。这些平行的回路形成一系列随时间变化的输出信号，而意识也随着时间不停地改变，就好像管弦乐团里面的乐器一样，不同的乐器旋律会在不同时刻和谐共鸣。一如诗人艾略特所说，只要余音未绝，你就是音乐。
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1700250438 整个概念听起来颇让人着迷，如果你仔细想想，会发现它十分复杂。首先它需要结合很多层次的信息，不仅仅是视觉系统。大脑里面的其他意识似乎也用相同的方式工作，比如记忆。英国神经学家史蒂文·罗斯在他写的《记忆的产生》里回忆道，当记忆在脑中像烟雾一样消散掉时，他曾感到多么气馁，它们完全不像“固定”在任何特定区域。后来他发现这是因为记忆也会分成许多元素，和视觉一样。比如说，让小鸡啄食不同味道的珠子，每个味道都用一种颜色标记。罗斯发现，小鸡很快就会记住要避开代表辛辣味道的颜色的珠子，但是它们的记忆是分开存放的，和颜色有关的记忆存在一个地方，和形状有关的在另一个地方，和辣味相关的又在别的地方，以此类推。这些元素要重新结合在一起才能形成一致的记忆，同时还需要重现整合时的激活状态。最近的研究也显示，整合记忆中各成分时，需要产生和实际体验时相同的神经元激活模式。
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1700250440 美国神经学家安东尼奥·达马西奥则在“自我”中融入更多的神经投射。他把情绪和感觉区分开来(有些人认为他未免分得太过仔细了)。对达马西奥而言，情绪是非常实在的身体经验，比如害怕会引起肠胃搅动、心跳加速、掌心流汗、眼睛睁大、瞳孔放大、嘴角扭曲等身体状态。这些都是无意识的行为，大部分都不是我们可以控制的，而对于许多已经安于城市生活的人来说，甚至是难以想象的。在我个人的攀岩经验中，大概只有两三次感受过这种动物本能般的害怕，强烈程度真的让我胃肠翻搅。就算只感受过一次，我也绝对不会忘记，那体验真的让人胆战心惊。达马西奥认为，所有的情绪，就算是比较高级的情绪，也都是设定在身体里的反应。而身体和心智是分不开的，是绑在一起的。因此，所有的身体状态都会通过神经或激素回馈到大脑，而这些身体状态的改变则一点一点、一个器官接一个器官、一个系统接一个系统地在脑中投射出来。这些投射整合的过程，大部分都在脑部较古老的地方执行，包含脑干和中脑，所有脊椎动物都完整保存了这些部分。这些心智的投射就组成了感觉，也就是对于身体情绪反应的完整神经投射。这样的神经投射(就是神经信号组合)如何造成主观感觉仍是一个悬而未决的问题，我们等一下再来讨论。
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1700250442 不过对达马西奥而言，只有感觉是不够的：在我们感觉到自己的感觉以前，在知道这些感觉以前，我们都不算有意识。了解身体状态需要很多的投射。初级神经投射遍布全身各系统——肌肉张力、胃液酸度、血糖浓度、呼吸速度、眼球移动、脉搏、膀胱压力等信息，它们不断探测全身每一刻的变化。达马西奥认为我们对自我的感知，就是来自这些身体信息，一开始它们仅是没被意识到的原始自我，只是一堆扎实的生理状况报表。当这些身体投射受外部世界“客体”影响而改变的那一刻，才有了真实的自我意识，这些客体包括你的小孩、旁边某个女孩子、一道高耸巍峨的峭壁、咖啡的香味、火车上的查票员等等。这些客体会被感觉器官探测到，然后在身体里造成情绪反应，被初级神经投射系统送进大脑，在大脑里产生感受。因此，意识就是指“了解到外界这些客体如何改变并影响我们”，是这些神经投射所组成的投射，以及整个投射图怎么被改变的过程，这个改变量被达马西奥称为二阶投射图。这是一个显示感受如何与世界产生关联的投射，也是一个让我们的知觉产生意义的投射。
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1700250444 这些投射是怎么建立的？它们又如何彼此关联？目前最有说服力的答案来自杰拉德·埃德尔曼。1972年他因免疫学上的成就获得诺贝尔生理医学奖之后，接下来数十年的时光他都贡献给了意识研究。他的灵感来自他在免疫学上的研究，也就是躯体内的选择之力。在免疫学上，埃德尔曼阐明抗体系统在接触过细菌之后，如何通过筛选来强化免疫。选择机制会让胜出的免疫细胞快速增生，战胜其他细胞。半辈子之后，你血液里面的特异免疫细胞，大部分由过去的经历，而不是基因决定。根据埃德尔曼的看法，类似的选择过程也在大脑里面持续进行。在大脑里，某几群的神经元因为常被使用，因此被选中然后被强化，其他群的神经元，则会因为没被使用而凋亡。和免疫细胞一样，胜出的神经元组合将成为主宰。同样，神经元彼此之间的连接依赖的是经验，而不是基因。
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1700250446 整个过程是这样。在胚胎发育时，大脑里面只有一团大致成形的团块，里面有一束束神经纤维连接大脑各个不同地方(视神经连到视觉中心，胼胝体连接大脑两个半球，诸如此类)，但是几乎没有什么特异性或者有意义的连接。基因只是大致决定了大脑里面神经回路的雏形，经验才会明确每一条线路的走向，以及它们代表的意义。绝大多数神经回路的意义都由经验决定，并且直接写在大脑里。埃德尔曼指出：“一起激活的神经会连接在一起。”换句话说，一起发射的神经会强化彼此之间的连接(两个神经元的连接处称为突触)，同时也会在两个细胞间形成更多的连接。[6]不只是位置邻近的一小群神经彼此之间会产生这种连接(比如说可以帮助不同视觉特征的信息结合在一起)，远距离的神经间也可以产生连接，比如视觉中心与情绪中心或语言中心产生的连接。与此同时，其他的突触连接则会越来越弱，最后或许会消失，因为连接它们之间的神经并没有什么共通处。出生之后随着流入大脑中的经验信息越来越多，心智也在体内被雕塑成型。有好几十亿个神经元会因此死去。出生后的头几个月里，大约有20%~50%神经元会死掉，而大概有好几百亿个微弱的突触会消失。但同时会有好几十万亿个突触被强化，某些大脑皮质区域里，一个神经元甚至可以产生1万个突触。突触可塑性虽然在生长期最大，但是一生中都会保持可塑性。法国哲学家蒙田曾说过一句话：每个年过40的人都要为自己的脸负责。毫无疑问，我们每个人都要为自己的大脑负责。
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1700250448 你或许会想问，那基因对整个过程有多少影响？基因不只界定了大脑的一般架构，还有不同区域的大小及发育过程。它们会影响神经的存活率、突触连接的强度、兴奋性神经与抑制性神经之间的比例、各个神经递质整体的平衡等等。这些影响会决定我们的人格特质、我们对某些危险运动或药物的沉迷倾向、我们会不会变成重度抑郁症，以及我们的逻辑思考能力。通过影响这些特质，基因也会影响我们的才能和经验。但是基因并不能明确指定大脑神经元之间的精细连接。它们怎么可能办得到？3万个基因无论如何不可能决定大脑皮质里面240万亿个突触(根据科赫估计)的连接方式，那意味着一个基因要控制80亿个突触。
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1700250450 埃德尔曼形容大脑发育的过程像神经达尔文主义，这比喻特别强调了经验筛选出成功的神经组合的过程。该过程包含了所有自然进化的基本概念。首先由一大群神经元开始，它们可以通过几百万种不同的组合达到相同的结果。这些神经元彼此略有不同，可以长得更茁壮或萎缩凋亡。神经元彼此间必须竞争产生突触连接，然后根据成功与否来决定生存差异，神经元组合的“最适者”可以形成最多的突触连接。克里克曾打趣说，应该把这叫作“神经埃德尔曼主义”，因为他认为把整个过程和自然进化相比有些牵强。不管怎样，现在大部分的神经学家都接受了这个基本概念。
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1700250452 埃德尔曼对意识的神经学基础所做的第二个贡献是，他提出神经回路振荡的概念，或者他本人称之为并行可重入信号(parallel re-entrant signals，但这名字没什么意义)。他的意思是说，某个区域发出信号的神经，会和另一个遥远区域的神经产生连接，让遥远区域的神经通过其他连接形成一个短暂的神经回路同步振荡，直到另一个与之竞争的神经信号输入，使这些连接瓦解，取而代之的，此后新进入信号所形成的另一套短暂回路，形成另一个联合振荡。埃德尔曼的这个概念与克里克、科赫和辛格的观点不谋而合。(不过我必须说，读者往往需要注意字里行间的言外之意，才能体会出他们彼此的共通之处。老实说，我从来没有见过一个领域里，几个领头人之间竟然很少引用对方的观点，甚至不批评谴责对方概念中的错误。)
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1700250454 意识运作的速度约在数十到数百个毫秒不等。[7]如果切换两张图的时间大约为40毫秒，你大概只会注意到第二张图，完全看不到第一张图。不过根据微电极测量或脑部扫描(比如功能性核磁共振)的结果显示，大脑的视觉中心其实看到了第一张图，只不过没有形成意识。要形成意识的话，同一群神经似乎必须一起振荡数十甚至数百毫秒才行，这就回到之前辛格提到的40赫兹振荡频率。辛格和埃德尔曼都指出，大脑里面相隔遥远的两个脑区确实会通过这种方式同步振荡。它们的“相位”锁定在一起。其他群的神经则锁定不同的相位，有的稍快有的稍慢。这种相位锁定有助于整合同一个场景中的不同元素或特征。所以和绿色汽车有关的基本元素，会被锁定在一起，而旁边蓝色汽车有关的元素，则被锁定在稍微不同的相位，以确保这两辆汽车不会在大脑里混为一谈。画面中每个特征的相位锁定都略有不同。
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1700250456 辛格提出一个很好的想法，来解释这些相位锁定的脑电波如何在较高层次上结合在一起，也就是在意识层级上结合起来。或者说这些振荡，如何同其他感官信号输入(听觉、嗅觉、味觉等)，以及感觉、记忆与语言结合在一起，产生一个统合的意识感受。他称这个理论为神经握手理论，而他的理论可以让信息按照层级“叠套”起来，所以较小规模的信息可以套入较大的层级中。只有在最高层级，也就是综合了所有非意识信息而达到执行层级的部分，才会被感觉，最后成为意识。
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1700250458 神经握手理论所依据的其实是一个很简单的事实，当一个神经元发放信号时，它会去极化，直到重新极化之前都暂时无法发放信号，而重新极化会花一点时间。也就是说，如果有一个新的信号在这段不活跃的期间传进来，信号会被忽略。因此，如果有一个神经元发放频率是每秒60次(60赫兹)，那它注定只能接收另一个相位同步的神经信号。假设有第二群神经发放信号频率为每秒70次(70赫兹)，那它们大部分时间都无法和第一群神经元同步激活。两群神经会相互孤立，无法握手。反过来说，如果有第三群神经元发放频率比较慢，比如说每秒40次，那在这些神经元再次极化，准备好下次发放时，就会有比较多的时间等待恰当的刺激，这些神经就可以接受振荡频率在70赫兹的神经信号。换句话说，振荡频率越慢，相位重叠程度就越大，和其他神经群握手的机会就越多。因此，振荡速度最快的神经彼此结合在一起，用来区别视觉场景、气味、记忆、情绪等信息中的各项特征元素，让它们各自为营。而振荡速度缓慢的神经，则可以统合所有的感官与身体信息，成为一个完整的整体(也就是达马西奥所说的二阶投射图)，这一刻才有意识流入。
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1700250460 虽然上述大部分都仅是假设而未被证实，但是至少目前很多证据都符合这些假设。最重要的是，这些假设提出了许多可以被检验的预测，比如说，如果40赫兹的脑电波用来在意识中整合各种元素与成分，那少了这个频率的脑电波就等同于失去意识。目前验证这个问题存在技术上的问题(必须同时扫描大脑里面数千个神经元的放电频率)，或许要等几年之后才有可能检验这些(或其他的)假说。
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1700250462 尽管如此，这些概念，可以用来构建解释的架构，让意识比较容易理解。比如说，它们解释了扩展意识如何从核心意识中发展出来。核心意识的运作属于正在进行时，它每时每刻都在不断重建自我，不断投射出自我如何被外在的客体改变，并为这些知觉披上感觉的外衣。扩展意识使用的是类似的机制，不过在每一刻的核心意识中，又加入了语言和记忆，根据自己的过往经验修饰各种情绪并赋予意义，并把感觉和外在客体贴上文字标签等。因此，扩展意识建立在情绪、记忆、语言、过去与未来之上，融入正在进行时的核心意识里。神经握手理论，可以让某个单一时刻的知觉与大量的并联回路结合在一起。
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1700250464 我认为这一切都是可信的，但是最重要的问题仍然没有答案。神经是怎样产生感觉的？如果意识指的是能够感受到感觉的能力，能够赋予各种情绪意义的能力，是对于自身所处世界的实时评论，宏伟的全景建立在细小的感觉上——也就是许多哲学家所说的感质，那现在该面对查莫斯口中的“难题”了。
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1700250466 疼痛让我们不舒服是有原因的。有些不幸的人一出生就先天性地对疼痛无感。2005年美国导演兼制片人梅洛迪·吉尔伯特曾经拍摄过一部纪录片，讲述一名叫作嘉比·金格拉斯的4岁小女孩的故事。因为没有痛觉，小嘉比的每一个成长里程碑都变成一次严峻的考验。当她第一次长出乳牙时，小嘉比就把自己的手指啃出了骨头。因为手指伤残过于严重，以至于嘉比的父母不得不把她的牙齿全部拔掉。在学步的时期，小嘉比一次又一次地伤到自己，有一次因为没有觉察到自己下巴骨折，最终细菌感染引起了发烧。更糟糕的是她会戳自己的眼睛，造成严重的伤害，以至于需要医生缝合伤口，但是嘉比很快地就会把伤口扯开。她的父母试着制止她，也上网寻求帮助，但是都徒劳无功。在4岁的时候，医生不得不动手术摘除了嘉比的左眼，而她的右眼也因为损伤严重，让嘉比和盲人无异(视力0.1)。在我写此书之时，嘉比已经7岁了，依然十分危险。其他和她一样的小孩多半会死于儿童期，少数有幸成年，但也必须和全身严重的外伤搏斗。嘉比的父母成立了一个基金会，叫作“疼痛的礼物基金会”，用来支持所有有类似遭遇的人(目前有39个会员)。这个基金会的名称很恰当，疼痛绝对是一种恩赐。
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