大腦是一個神奇的組織,它似乎擁有無與倫比的計算能力、創(chuàng)造力和理解力。
但是,你知道么?創(chuàng)造所有這些奇跡所需要的能量只相當于一盞20瓦燈泡的電能!
近年來,科學家對人類大腦的研究已經(jīng)取得了巨大的進步,比如:
腦細胞不是像以前理解的那樣,成人后也可以再生;(參閱:原來人一生都能生成新神經(jīng)元,癡呆治愈是不是有望了?)
大腦會在我們還沒有意識到的時候就已經(jīng)激活;
......
然而,我們了解得越多,就越是意識到,對于神奇的大腦,我們知道還太少。近期,《新科學家》雜志為我們梳理了大腦研究中一些重要進展和內容。
為什么大腦如此不凡?
我們引以為豪的是,人類的大腦如此與眾不同。是的,有些聰明的動物可能會使用工具,或者走迷宮,但是,它們能發(fā)明電腦嗎?它們能夠創(chuàng)造出十四行詩嗎?不能!
然而,科學進展還很難解釋為什么人類大腦如此奇特。
莫非是因為......我們的大腦足夠“大”?人類大腦重約1.5公斤,約為大象大腦的1/3,抹香鯨大腦的1/5。然而,按體型大小的比例,我們的大腦可以說是異乎尋常的大,是與我們體型相當?shù)牟溉閯游锏?~8倍。
但大腦的大小并不足以解釋人類為何擁有如此超凡的智力,例如,卷尾猴的腦體比比大猩猩更大,但普遍認為大猩猩比它們更聰明。
比起大腦的大小,一個更重要的指標可能是大腦的處理單元——神經(jīng)元的數(shù)量。
美國田納西州范德堡大學的蘇珊娜·埃爾庫拉諾(Suzana Herculano-Houzel)研究發(fā)現(xiàn),人類大腦的神經(jīng)元多達860億個。事實上,在同等體型大小的哺乳動物中,靈長類動物大腦中的神經(jīng)元數(shù)量是最多的,而人類大腦中的神經(jīng)元數(shù)量又是靈長類動物中最多的,甚至還有可能是所有動物中最多的。
那么,為什么獨獨人類大腦才如此發(fā)達?
這可能與人類發(fā)明了烹飪術有關!煮熟的食物可釋放出更多卡路里,為需要大量能量的大腦提供更多“燃料”。
當然,起重要作用的不僅僅是神經(jīng)元的數(shù)量,還因為這些神經(jīng)元在大腦中的布局。
“人類大腦擁有超凡能力,還因為我們的大腦皮層中的神經(jīng)元比其他動物都要多得多。”埃爾庫拉諾說道。(大腦皮層是大腦中布滿縐褶的外層區(qū)域)
復雜的大腦結構讓人類可以有更多的復雜行為,而不是像其他許多動物那樣只能對外部刺激做出最簡單的本能反應。
“大腦皮層的存在讓我們不必時刻對周圍環(huán)境進行被動防御并做出反應,而是可以以更多的靈活性去做自己想要做的其他事情?!卑枎炖Z說道。
她的研究團隊最近發(fā)現(xiàn),在溫血動物中,大腦皮層中神經(jīng)元的多少還與長壽相關。
“星形膠質細胞”作用大!埃爾庫拉諾認為,神經(jīng)元不是人類擁有出色大腦能力的全部原因,一種叫做“星形膠質細胞”的細胞在人類智力發(fā)展方面也起著十分重要的作用,但不得不說,大腦皮層擁有160億個神經(jīng)元很可能是我們認知優(yōu)勢背后的一個決定性因素。
上面解釋了人與其他動物大腦的不同,那么同樣是聰明的人類大腦,為什么有些人可以“更聰明”?
為什么有些人會“更聰明”?
人的智力高低有所差別,如果不是大腦結構和功能上的差異,又將作何解釋呢?但要準確地說出差別到底在哪里,卻是一個需要深入探究的問題。
大腦容量大的人往往智商也更高,但這不是唯一因素,為找到其他更多的原因,我們需要對大腦白質和灰質有所了解。白質由許多集合成束的神經(jīng)纖維組成,主要起傳遞神經(jīng)脈沖的作用;灰質是神經(jīng)元細胞體密集的部位,主要負責處理信息,完成一些基本的反射活動。
大腦白質和灰質的體積和數(shù)量同樣影響智商。英國劍橋認知與腦科學研究所的羅吉耶·奇維特(Rogier Kievit)和他的同事發(fā)現(xiàn),額葉灰質的體積與流體智力(fluid intelligence,流體智力又叫流動智力、液態(tài)智力,指的是解決新問題的能力)有關;此外,這還與大腦前額葉兩半之間白質連接的數(shù)量有關。
溝回越多,越聰明!哺乳動物大腦還有一個非常突出的特點,那就是灰質表面有許多縐褶,即凹陷的溝和隆起的回,簡稱溝回。這樣的結構帶來許多優(yōu)勢,一是極大地增加了其表面積,二是讓細胞之間的結合更緊密,從而加快互相之間信息交流的速度。事實也正是如此,大腦皮層縐褶的多少與大腦思考的速度和工作記憶的效率相關——越是聰明的人大腦中的溝回越多。
但這仍然不能說明大腦智力究竟來自哪里,科學家正在不斷發(fā)現(xiàn)的路上,并提出一種解釋——頂-額綜合理論(parieto-frontal integration theory,P-FIT),該理論認為,智力水平是由大腦不同區(qū)域之間的通訊效率決定的。
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頂-額綜合理論
大腦各熱點區(qū)域之間的網(wǎng)狀連接是構成智力的生物學基礎。研究人員利用腦成像技術來尋找大腦熱點區(qū)域連接的線索,例如,在執(zhí)行認知任務的實驗中,通過觀察大腦各部分激活的情況,德國歌德大學的烏爾麗克·巴斯滕(Ulrike Basten)和她的同事發(fā)現(xiàn),在大腦頂-額區(qū)域,有一個與大腦智力相關的網(wǎng)狀連接,它可連接20個不同的大腦區(qū)域。
研究發(fā)現(xiàn),在這一大腦區(qū)域擁有更多大腦灰質或更多神經(jīng)活動的人就越聰明。
這并不意味著聰明人的大腦與普通人的大腦在物理結構上就真的不一樣,真相是,聰明的人擁有一個高效運行的大腦。
哈佛醫(yī)學院的埃米利諾·桑塔內奇(Emiliano Santarnecchi)說道:“我們可以將大腦看作是一個高性能運行的機箱,但需要一臺機載計算機,它能夠在任何特定時刻,控制如何傳遞能量,以及何時分配資源等?!?/p>
桑塔內奇研究發(fā)現(xiàn),磁刺激可提高大腦的信息處理效率,從而提升智力。他同時強調了大腦可塑性的重要性,可能一些人的大腦更具可塑性,擁有更強的學習能力,且不說智力還有遺傳基因的因素。
研究結束了么?不,仍在繼續(xù)推進......雖然我們已經(jīng)知道有數(shù)百個人類基因與智力相關,但要發(fā)現(xiàn)這些基因對智力的微妙影響,我們還有很長的路要走。
要真正找到智力來自哪里,顯然不是一個簡單的任務,畢竟人類大腦是宇宙中已知的最復雜的物體之一。
一直以來,人們不僅好奇哪些大腦“更聰明”,還十分好奇自己屬于哪種大腦類型——左腦型或是右腦型。
人們一般認為左腦型大腦的人群更適合理性的、邏輯性的工作,而右腦型大腦的人群適合從事創(chuàng)造性的、藝術類的工作。
流傳已久的左腦型或右腦型大腦,靠不靠譜?
先看看這種說法怎么來的......
早在20世紀60年代研究人員發(fā)現(xiàn),左右大腦各有分工,有些功能由大腦左半球執(zhí)行,有些功能由大腦右半球執(zhí)行,大多數(shù)人用大腦左半球處理語言信息,用大腦右半側處理情感情緒信息。于是很快有理論提出,我們大腦的左半球專門處理與邏輯、理性和語言相關的信息,大腦右半球負責處理與情感、音樂和沖動相關的信息。由此得出一個流行一時的說法——即你的大腦由哪一側為主將決定你的個性。
但事實上,左右大腦的分工要比我們想象的要微妙得多。
第一,雖然左半球大腦負責產生復雜語言,但右半球大腦可有助于展現(xiàn)或理解詞語中的隱喻性和情感含義;
第二,一些創(chuàng)造性想法的產生,會同時激活左右兩側大腦的大量神經(jīng)元細胞。
其實,并沒有證據(jù)可以證明某一側大腦會占據(jù)主導地位。美國尤他大學的杰弗里·安德森(Jeffrey Anderson)對執(zhí)行各種不同任務的1000位志愿者進行了腦部掃描,未發(fā)現(xiàn)使用某側大腦擁有壓倒性優(yōu)勢。
由此看來,左腦型和右腦型說法并不準確。
其實,在科學界,除了有左右半腦一說,還有上下半腦一說!
哈佛大學的斯蒂芬·科斯林(Stephen Kosslyn)開發(fā)的“認知模式理論”認為,我們的認知模式取決于用的是上半部分大腦還是下半部分大腦。
我們大腦的上半部分主要負責計劃的形成和執(zhí)行,并在發(fā)現(xiàn)錯誤時進行修正。
大腦下半部分主要負責處理來自外部的感官信息,對物體或事件進行分類,賦予它們各自不同的意義。
我們每一個人一直都在同時使用左腦和右腦,但我們每一個人在某種程度上會更多地依賴于上半部大腦或下半部大腦系統(tǒng),這種傾向性對我們的行為會產生一定的影響。例如,更多依賴于上部大腦的人,更擅長于創(chuàng)造性工作,但有時效果不佳,因為他們不擅長根據(jù)當前情況對計劃做出改變。更多依賴于下半部大腦的人會對計劃細節(jié)多加考慮,但不擅長制定復雜計劃。
與以上兩種觀點不同,安德森認為,我們的個性更多的取決于大腦區(qū)域里的各種聯(lián)系。
我們的個性可能來自于不同大腦系統(tǒng)之間的聯(lián)系,以及這些聯(lián)系的密切程度。例如,那些樂于接受新體驗的人在看到壯觀日落時更容易發(fā)出驚嘆,腦部掃描顯示,這些人大腦中處理感官信息的區(qū)域和負責內心感受的區(qū)域之間有著更多聯(lián)系。
發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象之后,我們可以將大腦掃描的相關信息輸入計算機中,對人們的個性特征做出精確預測。
安德森強調:“重要的不是左側大腦或右側大腦用得更多,而在于整個大腦區(qū)域里各種聯(lián)系的微妙差異?!?/p>
資料來源:
Eight wonders of the human brain
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