Från insekter till människor – den hastighet med vilken vi har samlat information om nervsystem under de senaste 100 åren har varit häpnadsväckande. Men om man alltid skulle anta den intellektuella stilen att först lära sig allt som finns att veta om ett ämne innan man studerar dess nya dimensioner, skulle de framtida framstegen ändå bli långsamma. Till skillnad från många andra discipliner har neurovetenskapen för närvarande inte lyxen att ha en överenskommen uppsättning av nästa frågor som skall besvaras. Den har varit vilda västern, otyglad och utan tyglar, och fortsätter på många sätt att vara det.

Roger W. Sperry, den kanske främste hjärnforskaren under det senaste århundradet, kastade sig alltid framåt med känslan: ”Prova det. Och läs inte litteraturen förrän du har gjort dina observationer. Annars kan du bli förblindad av redan existerande dogmer.” Detta är säkert en parafras av vad han sa till mig hundra gånger, och det var så vi arbetade under de härliga sorglösa och utforskande dagarna på Caltech. ”Prova det.”

Sperry-laboratoriet gick för fullt med experiment av alla slag om den så kallade ”delade hjärnan” (1). Katter och apor var de viktigaste djuren, och resultaten var tydliga och fängslande. Träna en sida av hjärnan på en sensorisk uppgift, och den andra sidan visste ingenting om det. Standardförberedelsen var att dela det optiska chiasmet på mitten, så att information som exponerades för det ena ögat endast projicerades till den ipsilaterala hjärnhalvan. Sådana djur skulle lätt lära sig en uppgift och skulle lätt kunna utföra uppgiften genom det ursprungligen otränade ögat. Om man förutom chiasmsnittet i mitten även skar av corpus callosum och anterior commissure, uppträdde dock fenomenet med delad hjärna. I detta tillstånd förblev den otränade hemisfären okunnig om den uppgift som den andra hjärnhalvan lärt sig. Det var som om det fanns två mentala system som levde tillsammans i ett huvud. Hur fängslande dessa resultat än var, verkade de osammanhängande när de betraktades i samband med mänskligt beteende. Kan en vänster hand inte veta vad den högra handen håller i? Det var absurt.

Inom 1960 hade jag turen att dyka upp på Caltech med ett sommarstipendium från National Science Foundation (NSF) för att studera tillsammans med Sperry. Jag drogs till laboratoriet av ett intresse för frågan om neuronal specificitet. Det ena ledde till det andra, och innan jag visste ordet av började jag på forskarskolan vid Caltech sommaren därpå. Mitt första uppdrag var att förbereda en uppsättning studier för en mänsklig patient, W.J., som en neurokirurgisk AT-läkare, Joseph E. Bogen, höll på att bearbeta för att skära av corpus callosum för behandling av svår epilepsi.

Om man ser tillbaka på dessa tidiga dagar är det svårt att överdriva den äventyrliga karaktären hos vårt projekt. Ingen trodde att patienten faktiskt skulle ge bevis för att hjärnan kunde delas. Veckor tidigare hade ett fall av callosal agenesi, ett födelsefel där corpus callosum helt eller delvis saknas, kommit genom laboratoriet och ingenting verkade vara ovanligt. Ur ett större perspektiv, även om en av världens största neurobiologer var inblandad, hade varken Sperry eller förvisso jag, en grön som en ny doktorand, någon större erfarenhet av att undersöka patienter. För andra skulle det kanske ha verkat vara en dumlek och ett slöseri med tid. Det var det dock inte, eftersom attityden på Caltech alltid var ”försök”.

Så äventyret fortsatte. Först, föga förvånande, bekräftade preoperativa tester att fall W.J:s två hemisfärer var normalt sammankopplade: varje hand visste vad som fanns i den andra, och varje visuell hjärnbark var sömlöst kopplad till den andra. Själva tanken på att det kunde vara annorlunda var orimlig. När alla studier var avslutade lade vi arbetet åt sidan och fortsatte med andra forskningsprojekt där vi studerade minnessystem hos icke-mänskliga primater, kortikala vägar som är involverade i ögonhandkoordinationen och mycket annat. Några månader senare ändrades våra intressen tillbaka till fallet W.J. Veteranen från andra världskriget hade återhämtat sig fint från sin operation och var redo att testas igen.

Det stora testet kom en strålande solig dag i Pasadena. W.J. rullades fram till ingången till biologibyggnaden på San Pasquale Avenue. W.J. återhämtade sig fortfarande från en operation och använde en rullstol för att ta sig fram. Han bar fortfarande sin hjälm, som han hade burit för att skydda sig mot eventuella anfallsrelaterade fallolyckor. Skulle denna veteran från andra världskriget, som hade blivit utslagen av ett slag från ett tyskt gevärs kolv efter ett fallskärmshopp bakom fiendens linjer, avslöja en djup hemlighet? Det verkade inte troligt. Morgonen började blygsamt nog. Det var ingen trumvirvel när vi kom in i byggnaden. Faktum är att jag lämnades ensam för att göra testerna. Testning som visade sig vara förbluffande. Det förblir så än i dag. Så här beskrev jag nyligen ögonblicket (2):M.S.G.: Fixera sig på pricken.W.J.: M.S.G.: Ja, det är en punkt…. Titta rakt på den.W.J.: Okej.

Jag ser till att han tittar rakt på pricken och visar honom en bild av ett enkelt föremål, en kvadrat, som placeras till höger om pricken i exakt 100 millisekunder. Genom att bilden placeras där riktas den till hans vänstra hjärnhalva, hans talande hjärna.M.S.G.: Vad såg du?W.J.: En låda.M.S.G.: Bra, låt oss göra det igen. Fixera pricken.W.J.: Menar du den lilla biten tejp?M.S.G.: Ja, det gör jag. Fixera nu.

Igen blinkar jag en bild av en annan fyrkant, men den här gången till vänster om hans fixerade punkt, och denna bild överförs uteslutande till hans högra hjärna, en halv hjärna som inte talar (2). På grund av den speciella operation som W.J. hade genomgått kunde hans högra hjärna, vars anslutningsfibrer till den vänstra hemisfären var avklippta, inte längre kommunicera med hans vänstra hjärna. Detta var det avgörande ögonblicket. Hjärtat bultade, munnen var torr och jag frågade,M.S.G.: Vad såg du?W.J.: Ingenting.M.S.G.: Ingenting? Såg du ingenting?W.J.: Ingenting.

Mitt hjärta rusar. Jag börjar svettas. Har jag just sett två hjärnor, det vill säga två sinnen som arbetar separat i ett huvud? Den ena kunde tala, den andra kunde inte. Var det det som hände?W.J.: M.S.G.: Ja, ett ögonblick.

Jag hittar snabbt några ännu enklare diabilder som bara projicerar enstaka små cirklar på skärmen. Varje diapositiv projicerar en cirkel men på olika ställen på varje försök. Vad skulle hända om han bara ombads att peka på allt han såg?M.S.G.: Bill, peka bara på de saker du ser.W.J.: Jag vet inte vad jag ska göra: På skärmen?M.S.G.: Ja, och använd vilken hand som helst som passar.W.J.: Vad är det? Okej.M.S.G.: Fixera pricken.

En cirkel blinkar till höger om fixeringen, så att hans vänstra hjärna kan se den. Hans högra hand reser sig från bordet och pekar på den plats där cirkeln har varit på skärmen. Vi gör detta för ett antal försök där den blinkande cirkeln visas på den ena eller andra sidan av skärmen. Det spelar ingen roll. När cirkeln är till höger om fixeringen pekar den högra handen, som styrs av den vänstra hemisfären, på den. När cirkeln är till vänster om fixeringen är det den vänstra handen, kontrollerad av den högra hemisfären, som pekar på den. Den ena eller andra handen pekar på rätt plats på skärmen. Det betyder att varje hemisfär ser en cirkel när den befinner sig i det motsatta synfältet, och att varje hemisfär, separat från den andra, kan styra den arm/hand som den kontrollerar för att ge ett svar. Endast den vänstra hemisfären kan dock tala om det. Jag kan knappt hålla mig tillbaka. Åh, upptäcktens sötma.

Därmed börjar en forskningslinje som tjugo år senare, nästan på dagen, kommer att tilldelas Nobelpriset (3).

Rapporteringen av den dagens upptäckter, liksom många andra dagars upptäckter, rapporterades först i en numera klassisk artikel som publicerades i PNAS 1962 (4). Det var den artikel som inledde 50 y av intensiv forskning om de hjärnmekanismer som ligger till grund för den mänskliga medvetna upplevelsen. All efterföljande kunskap som har avslöjats har varit en produkt av idén om att ”bara försöka”, som förkroppsligades i den artikeln.

När upptäckten att en kirurg till synes kunde skapa två sinnen av ett enda sakta sipprade in i våra egna sinnen, vann tanken på att medvetandet i sig självt skulle kunna studeras av psykobiologer, som vi alla kallades på den tiden, markant terräng. Ytterligare patienter studerades, och även om de alltid bekräftade de ursprungliga resultaten, gav var och en av dem nya insikter. Förutom att det visuella systemet var uppdelat blev det tydligt att detsamma gällde det somatosensoriska systemet, det motoriska systemet och, vilket var ännu mer förbluffande, de perceptuella/kognitiva systemen i den vänstra och den högra hjärnan. Vi arbetade i ett febrilt tempo. Det var som att fiska i en välfylld damm. Varje gång vi doppade oss i det okända fångade vi en fisk.

Under åren rullade många begåvade unga forskare som utbildade sig vid Caltech, och andra seniora forskare kom på besök för att studera patienterna. Jag flyttade vidare till östkusten och, som tur var igen, började jag testa en ny serie patienter från Dartmouth Medical School. Kunskap om de typer av mentala processer som kunde integreras över den stora klyfta som operationen skapat, t.ex. känslomässiga processer och uppmärksamhetsprocesser, bidrog till grunderna för hur man skulle tänka om den underliggande biologin för medveten erfarenhet. Sammantaget avslöjade dussintals och åter dussintals studier den mänskliga hjärnans parallella och distribuerade organisation, även om patientens känsla av psykologisk enhet förblev intakt.

Är de ursprungliga fynden en produkt av en perfekt storm? Caltechs kultur för upptäckter, risker och intellektuella äventyr var definitivt påtaglig. Jag råkade bo i ett anrika hus där Howard Temin, Matt Meselson och Sidney Coleman hade bott flera år tidigare. Richard Feynman brukade dyka upp på våra fester, och en minnesvärd kväll kom Feynman fram till mig och sa: ”Du kan dela min hjärna om du kan garantera att jag kan göra fysik efteråt”. Jag skrattade och sa: ”Jag garanterar det”. Snabbt som en blixt sträckte Feynman ut både sin vänstra och sin högra hand för att skaka på avtalet! Atmosfären av förväntningar på att få göra ett viktigt arbete under dessa dagar av upptäckter var ingenting som jag någonsin hade upplevt tidigare eller senare.

Här är vi 50 år senare med ett veritabelt Who’s Who inom biologin som har inlett försök att ta reda på hur man ska tänka om medvetandets biologi (se Inner Workings: Discovering the split mind på s. 18097). Francis Crick och Gerald Edelman, Wolf Singer och Jean Pierre Changeux, för att nämna några, har alla bidragit och drivit på i sökandet efter förståelse. Jag vet att de alla såg Sperry och arbetet med den delade hjärnan som inspiration. I dag är det fortfarande spöklikt och utmanande att fundera över frågan: vad betyder det att man kan dela hjärnan?