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第5章  老鼠如何躲貓貓--老鼠觸鬚的妙用

艾翔大顯身手
這個實驗讓大鼠以觸鬚在黑暗的情境下, 探測一個變動的開口是否可以通過。了不起的是90%的測驗在0.15秒之內正確的判定。

"聆聽"三叉神經系統
這個實驗由杜克大學神經科學家克魯帕所設計, 為了研究進行主動探索活動時, 體感覺腦廻路會出現什麼樣的交互作用。現在的技術可以長時間同時監測500個神經元的電活動。

誰在控制老鼠的觸鬚?
視丘皮質神經元能接收源自三叉神經腦幹核上升神經纖維的突觸接觸點。而且有長長的軸突投射到大鼠主要體感覺皮質的桶狀區。

把微導線慢慢植入大鼠的腦袋
幾次手術的失敗後, 我們發現要取得最好的結果, 必需以非常非常慢的緩慢的速度將微導線植入大鼠的腦袋。以確保不致損壞到腦組織。

我們的VPM神經元實驗成果
經過18個月的分析, 掌我們計算諸多單一VMP神經元針對許多單一觸鬚所產生的動作電位的數值時，這些神經元的觸發反應明顯超過靜止時的活動量。

神經生理學之測不準原理
在鼠腦深處，時間與空間會這般親密的混合在一起，以致於要討論某特定VPM神經元的感受範圍，成為毫無意義的事，除非你同時指明你要的是那一段刺激的時間。

記錄清醒的實驗動物
這是我第一次接觸到一個典型的活生生腦袋的自我觀點的展現。聽著變化萬千的神經元觸發交響曲，意外的踏入從未為被人探索的的腦研究領域。

葛善法的人工類神經網路
杜克大學新立的神經生理系，有研究生葛善法加入使用的人工類神經網路之中，必需以神經元集體反應的數據輸入，可以準確的預測刺激為何，而單一的神經元無法預測了。

當老鼠主動擺動觸鬚時
實驗證明如果多重觸鬚是被動受到刺激，神經元會製造出為時短暫的興奮反應。而當動物主動去判斷孔徑時, 會表現出強烈且持久的興奮反應。

決定把某顆腦袋連上一台機器
在長達十年的研究後,我和查品決定將某顆腦袋連上一台機器, 然後單單透過思考的力量, 就讓那台機器服從那顆腦袋的自主邏輯。

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第4章  聆聽大腦交響曲--擷取神經元集群的動態織錦

薛靈頓開啟"系統神經科學"
薛靈頓是最早體認到腦部活動具有分散特性的科學家之一, 他的整合式神經科學, 像火種點燃了"利用分散策略來描述腦部思想的生理學。"

伯格發明"腦電圖"
伯格把銀鉑電極貼在頭皮上, 就可以記錄人腦的微量電位差。做了很多實驗, 記錄各種情況的腦電活動。得到一系列與日常行為有關的全腦節律。他把這套方法命名為"腦電圖"。

記錄單一神經元的電活動
利用微電極, 神經科學家可以監測單一神經元在一段時間內的活動。巴羅主張每一個神經元都有如特徵偵探, 能針對一項複雜刺激中的特定成分, 產生反應。

他們忽略了大腦內部觀點
像這樣的化約進路, 完全排除了把大腦內部觀點納入考量的可能性。然而,即便在最簡單的單一刺激實驗中, 灳會涉及大腦的內部觀點。

祖母神經元? 荷莉貝瑞神經元?
有一個神經元對於閃現的熟悉面孔, 反應格外強烈, 因此這個神經元就被受封為祖母神經元?, 或荷莉貝瑞神經元。單一神經元無法解釋如何產生複雜的完整認知經驗。

李力的野心是很遠大的
李力設計了一個可蒐集24個點的電位差的多電極陣列。對貓和猴子取得的大腦電流圖, 稱為電子聖像圖。為了研究他把國衛院所有放大器的存貨都搜括一空。

率先瞥見神經元集群的動態織錦
這個創新的技術稱為"逐差記錄", 李力在二十五具放大器的輸出訊號連上了發光管, 記錄的腦波的時空模式, 還以高速攝影機, 來記錄所產生的動態影像。

離開巴西,  前進最頂尖的研究領域
1987年的某天我看到席爾克天文著作, 有一張3D無線電波源的解析圖。發現相同的概念可用在腦部活動的研究上。去美國的漢尼門大學, 追隨查品教授。

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第3章  虛擬的身體實境--電擊腦袋、幻肢、靈魂出竅

墜入皮質區的迷宮
1906年神經元學說大獲全勝, 神經科學界便見證了腦部功能定域化論的興起。德國神經科學醫師布羅德曼論文中, 指出哺乳動物的大腦皮質是由52個皮質區構成的。

潘斐德電擊癲癇病患的腦袋
許多人視薛靈頓爵士為現代系統神經科學之父。而他的學生潘斐德擊癲癇病患的腦袋, 觀察到一些不尋常的現象, 發現皮質區可以被其他任務徵召, 才真正造成衝擊。

感覺的"幻想小人圖"
潘斐德在研究的過中, 沿著皮質切面的點, 可以順序做出一張人體地形圖, 後來稱為感覺的"幻想小人圖"。而瀕死及幻肢的心靈層面, 是無法以正統的功能定域化論來解釋的。

幻肢的故事
幻肢的病患會因已不存在的肢體而感到疼痛, 90%的截肢者都會經歷到這種幻肢的感覺。有些人會持續數年之久。研究顯示連體內的器官也會有同樣的感覺。

梅爾札克提出"疼痛門控理論"
許多的研究但是還沒有找出幻肢的源頭, 心理學家梅爾札克提出"疼痛門控理論", 明確的證明疼痛感覺是腦袋的一種內部結構。腦袋身為最終的實現者, 有能力調節有害的剌激。

左半邊忽略症
梅爾札克的新理論, 神經元矩陣的基本架構可能在出生時就存在了, 如果受損可能導致"左半邊忽略症"通常是暫時性的。後續的研究發現哺乳動物的腦袋已經演化出"可塑性"了。

治療幻肢有便宜的妙法
用鏡箱產生不存在的肢體, 只要每天十分鐘的練習, 三個星期之內幻肢就消失了, 幻肢消失了, 疼痛感也不見了。

著名的橡皮手幻覺實驗
經過二十多年的實驗得出的結論是: 人腦能夠創造出一種身體自主的感覺。大腦能直接操縱視覺、觸覺和本體覺的感官回饋, 讓我們在彈指之間就能接受一個全新的軀體。

來體驗"靈魂出竅"吧!
布蘭克利用一種"穿顱磁刺激" 的技術, 對健康的受測者右顳頁與頂葉的交會處, 也就是顳頂接合區, 施以非入侵性的刺激, 就能複製出靈魂出竅體驗。

延伸到"腦機一體" 的未來
以上的實驗顯示出, 腦部的活動可以塑造出自我感和有限身體範圍感。當我們學會使用工具後, 腦袋能同化那些工具, 把它們視為自身的真實延伸。

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第2章  腦內風暴的追逐者--兩大陣營持續交鋒

回顧神經科學發展史
1946年阿德里安在牛津大學講台, 發表了解頭腦的第一步: 爭論"智慧"坐落在哪裡。他是第一位確實衡量出"周邊神經如何將外界與身體感官資訊, 編碼為電訊號。"的神經科學家。這項研究使他共同獲得1932年諾貝爾生理醫學獎。

楊氏, 最後一個無所不知的人
楊氏(1773-1829)實驗的光的雙狹縫干涉實驗是經典之作, 費曼盛讚是為量子力學的奠基石。不過一年楊氏就開始構想日後將提出的分散式神經編碼理論, 也就是"顏色視覺三原色理論", 預測眼睛有三種不同的顏色視覺接受器。

發現"布羅卡區"--語言中樞?
1861年法國醫師布羅卡發表的一篇研究論文, 讓功能定域化論者, 拿下高分。因為病患在該區的損傷, 喪失流利語言的能力。

值得一記的1906年
當年的諾貝爾生理醫學獎頒給了高基和拉蒙卡厚爾, 第一次頒給兩位意見相左的神經系統解剖學的教授。在這場頒獎典禮上,神經系統研究, 也就是神經科學得到了正名。

拉蒙卡厚改良"黑色反應染色法"
他第一次發表中樞神經系統的論文, 就獲得諾貝爾獎。他改良"黑色反應染色法"將腦組嬂變成半透明的黃色硬塊, 然後染黑切成薄片在顯微鏡下觀看, 並繪出精美的圖片。這是他著名的"動態極化律" 的一部份。界定了日後的神經元學說。

高基的神經網
高基在1873年就發明了黑色反應染色法, 但是他全心支持由德國解剖學家葛拉赫提出的"網狀理論"。腦部非由一個個單獨細胞組成, 神經網才是腦部的主事者。

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第1章  思考, 是什麼?--顛覆你的傳統認知

群眾的力量如此浩大
1984年4月16日晚, 超過一百萬人集結在聖保羅市中心, 參加巴西有史以來最大規模的政治活動。大家高喊"現在就選舉!"數百萬巴西民眾的聲音, 最後終於被聽進去了。舉行總統直選。

不能再"見樹不見林"
在1980年代中期, 沒有幾位神經科學家認為, 應該捨棄化約實驗典範以及所聚焦的個別神經元。因為已獲得極大的成功。人腦擁有數十億個互相連接的神經元, 而且以毫秒的速度來互通訊息。直接以化約論用在腦部的研究上,無法給" 思考"一套完整的理論。

一個神經元, 長得什麼模樣?
我主張, 要了解思考, 最適當的途徑在於: 研究什麼樣的生理原理, 讓眾多能界定一個腦的廻路的神經元集群, 能夠進行動態的互動。單一的神經元是無法產生行為, 更別說思想了。

大腦採用"分散式處理策略"
以樂手在交響糸園的演奏角色來比擬, 只有一位樂手的演出, 你都無法想像出這首交響樂曲的完整樂譜。只有在數目足夠的槳手同時演奏的情況下, 你才能體會整首樂曲。

神經元網路的密度超乎想像
演化者藉著"將思想分散到一大群神經元上", 替腦袋設計了一張保單。我們不會因一個神經元而喪失重要功能。分散式編碼在傳送複雜訊息的效率, 遠高於單一神經元編碼。

擁抱新理論: 頭腦是主動的, 有自身的觀點
大量互連的神經元與大批的平行處理來編碼資訊, 使得人腦變成了"整體遠超過局部數目總和"的動態系統。也就是所請的"突現"特性。無法從個別的特性而來預的量變到質變。頭腦其實是宇宙演化出來最偉大的模擬裝置。

腦袋裡上演的是虛擬實境秀
英國演化生物學家鐸榘奇在他的著作"現實的織錦中提出, 一切"我們直接經歷到的, 都是一場虛擬實境秀, 是由我們的意識腦, 根據感官數據以及詮釋這些數據的一堆先天與後天的理論, 順理成章為我們所製造出來的。"

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前言  跟著音樂走--聆聽腦細胞集體創作的交響樂

滿溢聲光的第一堂課
作者在巴西聖保羅大學醫學院, 順者音樂見到了在下學開生理學導論課的提摩艾利亞教授, 看到的星星、銀河的投影片, 如何和這門課連結一起? 教授說:"這個嘛, 它是開端。一切從這裡開始, 從大霹歷到大腦, 不過是一百五十億年左右。了不起的旅程, 是吧! 我會一一解釋。"

神經元交響曲
過去二十五年來, 我經常記起提摩艾利亞教授的信念: 在人類心智的努力中, 音樂和科學是最驚豔的代表。這也說明了, 為何我決定要終生致力於聆聽另類的音樂, 聆聽那種由全體大腦細胞一起創作出來的交響樂。

嶄新的腦機介面
我發現自己不僅在腦袋外面的宇宙, 蒐羅到相似的原理"相對論和量子物理學",更在中樞神經系統的深處, 找到十條神經生理學原理。我認為人腦和宇宙一樣, 也是一位深刻理解相對論善用其性質的雕塑家, 能夠把神經元集群的空間與時間, 融合成一個有機的時空連續體, 進而創造出我們的"現實" 的感官經驗, 包括自我的存在感。

腦袋不受身體束縛的新世界
腦機介面的未來的應用, 遠超過醫療的範圍。一旦我們腦袋裡的腦波, 有管道能在這個世界上自由翱翔, 我們每天的事務將產生多大的變化。

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念力--讓腦波直接操控機器的新科技, 新世界

尼可列利斯著, 楊玉齡譯, 天下文化出版, 2012年3月26日第一版

二十年的科學實證研究, 發現大腦的無限潛力, 這不是一本科幻小說。

中文版編輯說明
這是一本描寫大腦的能力和潛力的書, 也是一本挑戰你大腦的理解力與想象力的書。作者雖己名列全球最頂尖的科學家, 但是他的研究生涯一路走來, 不時在衝撞學術界的傳統認知,不時與神經科學的主流思想牴觸。

他研究的主題和方法, 他自創的理論, 很長的一段時間被視為異端。因此他寫這本書時, 可說是把壓抑已久的思緒, 全部傾吐出來。他既想對一般讀者娓娓道來, 也想對科學界的同儕發抒自己的完整理念。

所以在這本書中, 既有精釆的實驗室故事、人生故事, 也遍布許多學理和科學史。

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第十八章  照顧心靈園地

我從中風經驗中學到了這麼多東西, 我真心覺得很幸運有這一趙這樣的旅程。就為了這些簡單的洞見, 我會永遠心懷感激, 知道如何選擇去看待及培育我們的腦袋, 進而知道如何在這個星球上好好的生存。

我很感謝各位願意加入我這趟熱情的旅程。我衷心期盼, 不論是基於什麼樣的原因來看這本書, 看完之後對於腦袋, 有更深一層的認識。我以屬於右腦的心靈意識, 全心相信這本書將會從你們的手中, 流傳到其他能因此受益的的人手中。

我把我的心靈園地看成一小片神聖的宇宙地產, 是宇宙託付我在有生之年照料的。身為唯一的管理人, 連同我的DNA分子天才, 以及我所有的環境因子, 將負責妝點我頭顱裡的這一小塊空間。


附錄
簡單的腦科學
左右半腦不對稱

中風警訊症狀
中風復原建議

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第十七章  尋求內心的平靜, 達到涅槃

這次中風帶給我的無價的禮物, 我終於知道, 內心深處的平靜只在一念之間。過得心平氣和不表示一帆風順, 但那表示你有能力在緊張紊亂的常生活中, 進入喜悅的心理狀態。

在此我要和各位分享幾種方法:
天人合一, 默想當下
品味食物, 體驗生理反應
善用嗅覺
運用隻眼
傾聽萬籟
體會觸感
信任右腦的感知
把繃緊的肌肉放鬆
讓煩憂退出我心
發揚右腦的同情心
你可以選擇活得更快樂
感恩, 就能無所懼

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第十六章  感謝細胞, 尊重多維迴路

在明白我們其實有兩種非常不同的處世之道後, 對於腦袋裡頭要有什麼樣的思想, 我們就可以刻意選擇掌握更大的主權, 大到超過以前所能想像!

我不能完全掌控發生在我身上的的事, 然而我卻能掌控自己何去思考或感受些事。即是負面的的事件, 也可以當成很有價值的生命課程, 只要我願意踏上正途(右腦), 以熱情來體驗自己的遭遇。

如果我想保有內心的平靜, 我必需甘願時時刻刻、持續不斷的守護我的心靈園地, 而且還要甘願每天下定一千次的決心。

我們的思考模式是建立在豐富的多維廻路裡的, 而我們可以學會如何審視這種廻路。首先: 每個思想模式都有一個主題。第二: 每個思想模式可能(或不會)伴著相情緒廻路。第三: 可能與某些複雜的生理廻路相連, 而產生可預期的行為。

我天醒來及睡前, 就是抱著枕頭, 誠心的感謝我的細胞又給了我美好的一天, 我甚至願意大聲的說出來。我會在心裡以強烈的感激之情再道謝一次。

同時, 當身體對我說話時我會傾聽。覺得疲倦時我會睡覺, 覺得懶散時會去動, 覺得疼痛時會安靜下來。在我看來, 專注的人腦是全宇宙最強大的工具, 而我們左腦透過語言的使用, 有辦法指揮或妨礙我們的生理養及康復。

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我的右腦讓我和宇宙在永恆之流裡合而為一, 右腦是我神聖心思的所在, 它是善體人意的, 是智者, 是觀察者。它是我的直覺, 是更高階的意識。我右腦永遠活在當下, 不受時間的牽絆。

在我左腦康復的過程中, 很重要的一點是, 我必需了解, 我的左腦會善用手邊的資訊來說故事, 我也必需牢記, 在"我知道的事"與"我認為我知道的事"之間, 其實有很大的落差。我必需小心提防我那說故事高手的左腦。

我左腦的一部份心智是我選擇不要恢復的, 我希望那些自動播敦痛苦回憶的舊日情緒迴路, 抛諸腦後。我發現生命太短暫了, 沒有多餘的空間來保存過往的痛苦。

第十五章  掌握自己的主權

我在深入的認識自己的左右腦之後, 有一則令人很興奮的消息, 那就是在任何的情況下, 我永遠可以選擇從另一個角度看事情-- 就像是我的杯子現在是半空?還是半滿的?

現在我花很多時間來想"思考"這件事, 只是因為我發現我的腦袋真的是太有趣了。一旦明白我不必去思考會讓我痛苦的想法, 世上再也沒有其他的思想更能讓我覺得大權在握。

謝謝我的中風, 我終於學到我其實握有主權, 只要有意識的把自己帶回當下, 就能夠停上思考過去的事。感受內心深處的和平, 以及彼此和善對待, 永遠是你我的一個選項。原諒別人, 原諒自己, 永遠是一個選項。把當下的這一刻看成完美的一刻, 也永遠是一個選項。

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第十四章  我的左腦與右腦

我相信不論我的兩個半腦正在如何處理資訊, 還是只有一顆腦袋的獨立個體, 所展現的意識, 是所有腦細胞的集體意識。

有些人是兩類的特都培養得很好, 互相支持、影響並調和。另外一些人則可能完全單方面思考, 不斷的分析批評(極端左腦思考), 或是老是異想天開(極端友腦思考)。

我的右腦一心放在此時此地。熱情奔放, 無牽無掛。它常微笑極為友善。而我的左腦則塞滿了各種細節, 是嚴肅的一面。判斷對錯好壞根據學到的經驗來下決策。

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第十三章  中風帶給我的洞察

經歷這趟的意外的深入腦袋之旅, 我還能在生理、認知、情感與精神方面完全康復, 真是令我慶幸與訝異。這幾年要想恢復我左腦的技巧尤其困難。喪失不止左腦的功能, 還有相連的性格。思考是否要重拾一些我不想要的情緒及相關性格。

現代神經科學家樂於說明, 左右半腦具有不對稱的功能, 但很少人談到這樣的構造在心理學或性格上的差異。有許多不同的說法工作腦(左)渡假腦(右)、學者腦(左)外交腦(右), 感官心(左)直覺心(右)、判斷心(左)知覺心(右)等。

我們很難分別自己的左右腦性格, 因為我們感受到的自己是單一意識的個體。如果我們更了解自己之後, 可以採取更接近平衡全腦的方式來過日子。

在最新的研究中使得從神經學上也能解釋, 為何左腦語言中心沉默下來, 左腦不再接收正常感官的輸入時, 我的意識會從感筧自己是固體, 轉換變成自己是流體的知覺--和宇宙合而為一。

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第十二章  康復里程牌

我最常被問到的問題是:"你花多久才復原?"我的標準反應是:"復原成什麼?"如果要定義為回復舊日的程式, 那我只能算是局部復原。這場中風真是一個神奇的禮物, 它使我得以選擇自己想要變成為什麼樣的人。

中風前, 我喜歡玩接龍, 但是在中風後三個年頭, 我才有辦法再度集中心思來玩這種遊戲。生理方面, 毛花了四年手持啞鈴步行, 一次三英里, 一週好幾次之後, 我才能夠以節奏平順的步伐來行走。四年後我算是能一心多用, 原來一次只能做一件事。復健的第八年我對自己的知覺, 從流體到固體, 可以從事曲道滑水運動。

現在的我, 過著失認為完美的生活。除了工作和日常生活外, 協助人們解放心中的平和、喜悅以及神奇的美麗, 則已經變成我個人的目標了。

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第十章  立體定位顱骨切開術

1996年12月27日旱晨6點鐘, 在吉吉和凱莉一左一右的陪伴下, 我步入了麻州總醫院, 準備動手術。一直到那天的黃昏, 他們才終於被告知, 我已進入恢復室。這場手術非常成功。五天後我出院回家療養。

第十一章  我最需要的

我極度需要他人認定, 我會完全復原。
相信我的腦袋具有可塑性, 有能力成長、學習並康復。
尊重睡眼的療瘉功效。
我需要身邊的人鼓勵我。
我必需定出自己最想恢復的能力選項, 以免浪費精力。

我在中風後的4個月, 在大學做了一場20 分鐘的公開演講。

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第八章  第三天, 吉吉進城了

我清楚的記得, 吉吉進入我的病房的那一刻。她直接看著我的眼睛, 走到我的床邊掀開我的被單, 爬上床伸開雙臂將我攬入懷中, 我馬上就融化在這熟悉的擁抱中。這是我生命中非常美妙的一刻, 我又變回她的小寶貝女兒了。用愛環繞著我!

會議開始, 向我說明病情, 我有一個動靜脈的畸形, 這是我腦溢血的原因。將切開我的頭顱將血水及畸形切除。我明確的向所有人表示, 我不同意讓他們切開我的頭。會議結束, 由吉吉負責說服我動手術。

幾天後我同意接受手術, 接下來就要看我自己了, 我必需將身體養好, 才能接受大手術。


第九章  回家休養, 準備動手術

1996年12月15日, 我回到我在文契斯特的公寓, 展開不到兩週的手術準備期。終於到家了, 我一心只想平靜的療傷。於是我倒臥在我那張水床上, 不省人事。

我真是太幸運了, 有吉吉照顧我養傷。她憑直覺就能了解, 我的腦袋像嬰兒一樣, 一切都得重頭學起。最重要的是我必需願意去嘗試, 嘗試重於一切。如果我不肯嘗試, 那麼就永遠不會達成。

我能成功的復原的關鍵之一, 在於我和吉吉都對我非常有耐心。我們不會惋惜我不能能做的, 相反的, 我們總是讚嘆我們能做到那些事情。

在住處15分鐘的路程, 有一大片好幾英畝的山林地叫飛思衞, 裡面有一個小小的湖, 是我的神秘園地。手術的前一天, 在好友的協助下, 回到了那裡, 我爬上了小山丘, 在微風中擺動身體, 緩緩的深呼吸。我可以接受即將來到的手術。

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第六章  神經科加護病房

移出了急診室送入了神經科加護病房,  入院的頭48小時, 我一直在做神經檢查。自右腦當家做主後, 我對他人變得很有同理心。

在發病的第一天, 我的病情就有很大的進步, 但只限於某些部位, 其他部位則沒有。在美國中風是造成失能的第一天原因, 而發生在左腦是右腦的4倍。

如果你願意的話, 想像一下, 你所具有的天生能力, 很有系統的逐一從你的意識中剝落, 感覺起來會是什麼樣子。

我的好友史帝芬打電話給我的媽媽吉吉, 告訴她這天發生的事。那天稍晚我的實驗室老闆也打電話給吉吉, 我需要動手術及長期的照顧。

第七章  第二天: 次日早晨

我被一位衝進來問病史的醫學院的學生弄醒了。她對待我的方式相當粗魯, 令我覺得自己完全受到忽視, 她說話像機關槍一樣快, 把我當成聾子。

那天早上我學到最重要的一課就是: 遇到與我康得有關的事, 我絕對是成功與否的最終掌控者, 我要不要配合, 得由我來決定。

我的第二天是以史帝芬的探訪收尾。他帶來一個消息: 吉吉將在次日早上到達。剛開始我無法了解吉吉是是什麼意思, 因為我喪失了"母親"這個概念。最後我終於總算還有一點了解。