不一定

大腦袋有大智慧有著一定的道理,但卻不是必然。如果不考慮腦中突觸功能的水平差異的話,單純比較腦袋的尺寸并沒(méi)有意義。

人們常說(shuō)腦袋大聰明,愛(ài)因斯坦也因腦袋大而出名。可是,如果大腦尺寸決定了智慧與否,為何大象、鯨魚(yú)沒(méi)有比人更聰明?

其實(shí)決定智慧的不僅是大腦中神經(jīng)細(xì)胞膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量,還有腦中突觸功能的水平差異。自從人類(lèi)開(kāi)始研究大腦以來(lái),大腦如何與智慧掛鉤就成了讓科學(xué)家們最感興趣的話題之一,其中顯而易見(jiàn)的一個(gè)假定便是智慧程度直接決定于大腦的尺寸——大腦越大,腦細(xì)胞就越多,人不就越聰明嗎?一些科學(xué)家們也以此來(lái)解釋為何我們比近親黑猩猩們要更聰明;然而持反對(duì)意見(jiàn)的科學(xué)家們卻不在少數(shù),他們的理由也看似無(wú)懈可擊——倘若大腦越大動(dòng)物就越聰明的話,為何大象沒(méi)有展現(xiàn)出高于人類(lèi)的智慧呢?隨著對(duì)大腦了解的不斷加深,我們終于找到了一種機(jī)制能夠同時(shí)解釋以上兩種看似無(wú)法統(tǒng)一的現(xiàn)象。

在介紹這種機(jī)制之前,先讓我們來(lái)了解一下大腦的組成吧。眾所周知,神經(jīng)細(xì)胞(Neuron)是實(shí)現(xiàn)大腦功能的主要部分。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生病變后,人的大腦功能就會(huì)受損,甚至?xí)l(fā)帕金森癥,阿爾茲海默癥等疾病。人的大腦約有數(shù)十億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞。它們就像是一顆正在發(fā)芽的種子一般,往一邊伸出無(wú)數(shù)的“根系”(我們稱這些根系為樹(shù)突),而往另一邊長(zhǎng)出“樹(shù)干”(我們稱之為軸突),又在樹(shù)干的頂端分叉出許多小“樹(shù)枝”(我們把樹(shù)枝末梢稱為突觸)。與自然界中的樹(shù)不同,一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的突觸會(huì)與另一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的樹(shù)突相連(樹(shù)梢與樹(shù)根),借以傳導(dǎo)信息。大腦尺寸會(huì)影響智商這個(gè)觀點(diǎn)的核心就在于這些神經(jīng)細(xì)胞。辛辛那提大學(xué)醫(yī)學(xué)院的金•迪特里希教授(Kim Dietrich)發(fā)現(xiàn)當(dāng)5、6歲的兒童接觸到鉛后(往往是帶有鉛涂料的玩具),神經(jīng)細(xì)胞會(huì)受到損傷。相應(yīng)地,當(dāng)這些兒童成年后,大腦前葉的灰質(zhì)(神經(jīng)細(xì)胞富集區(qū))體積會(huì)有明顯的減小。

這項(xiàng)研究雖不能證明大腦尺寸小就一定會(huì)減少神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量(并因此影響人的認(rèn)知能力),但至少告訴我們大腦尺寸偏小可能是神經(jīng)細(xì)胞受損后的結(jié)果。然而神經(jīng)細(xì)胞雖然重要,但卻也只占了大腦的10%左右(順便一提, 這也就是“我們只開(kāi)發(fā)了大腦功能的1/10”這個(gè)謠言的由來(lái)。),剩余的大多由膠質(zhì)細(xì)胞(Glia Cell)組成。要談大腦尺寸對(duì)智慧的影響,恐怕避不開(kāi)談?wù)撨@些膠質(zhì)細(xì)胞的功能。長(zhǎng)久以來(lái)人們以為這些細(xì)胞只是起了填充大腦的作用,但最近的許多研究都表明它們?cè)趥鬟f信息的能力上雖不及神經(jīng)細(xì)胞,卻也有自己的一份貢獻(xiàn)。加州大學(xué)伯克利分校的瑪麗安•戴蒙德教授(Marian Diamond)在1985年對(duì)愛(ài)因斯坦大腦的分析指出這位科學(xué)巨匠的大腦中,膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量就多于常人。以現(xiàn)在的眼光看來(lái),這項(xiàng)研究在對(duì)照組的選擇上并非十全十美,卻也讓人意識(shí)到了膠質(zhì)細(xì)胞在大腦中扮演的新角色。

數(shù)量與質(zhì)量,缺一不可。盡管“腦袋越大,腦細(xì)胞就越多,大腦的功能就越強(qiáng)勁”這個(gè)觀點(diǎn)看來(lái)是如此地簡(jiǎn)單直白,科學(xué)界仍然需要另一個(gè)理論來(lái)解釋為什么有些擁有巨型大腦的動(dòng)物并沒(méi)有展現(xiàn)出高人一等的智慧。有些科學(xué)家比較極端,比如南非沃特威德斯蘭德的動(dòng)物科學(xué)系教授保爾•曼格(Paul Manger)就認(rèn)為聰明與否與腦袋的尺寸無(wú)關(guān),而與腦細(xì)胞的能否組成一張有效的信息傳遞網(wǎng)有關(guān)。在他的眼里,大腦和人類(lèi)差不多尺寸的海豚由于腦部結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,幾乎“和一條金魚(yú)一樣蠢”。海豚大腦的尺寸也被他歸因于為了保持冷水中腦部的溫度而增生出的膠質(zhì)細(xì)胞。曼格的言論立刻引起了軒然大波。埃默里大學(xué)研究鯨豚大腦演化的洛麗•馬里諾教授(Lori Marino)就指出數(shù)十年來(lái)對(duì)于海豚行為的研究表明海豚是具有相當(dāng)智慧的動(dòng)物,而曼格的觀點(diǎn)無(wú)疑與這些事實(shí)相違背。她認(rèn)為海豚與金魚(yú)的大腦結(jié)構(gòu)很類(lèi)似,并不意味著兩者的智力水平就一定接近。她推測(cè)說(shuō)海豚作為哺乳動(dòng)物,其腦部的功能區(qū)域與其他種類(lèi)(比如說(shuō)魚(yú)類(lèi))有著很大的不同。簡(jiǎn)單地比較兩者的結(jié)構(gòu)相似程度恐怕并不能說(shuō)明什么問(wèn)題 。

2008年發(fā)表在《自然》雜志的子刊——《自然•神經(jīng)科學(xué)》上的一篇論文則從分子生物學(xué)的層面上一統(tǒng)了這兩種看似矛盾的觀點(diǎn)。來(lái)自英格蘭的兩位科學(xué)家理查德•埃姆斯(Richard Emes)與塞斯•格蘭特(Seth Grant)分離出小鼠突觸處(即不同神經(jīng)細(xì)胞相連的節(jié)點(diǎn))可能起傳遞信息作用的651條基因,并在另外18種生物中尋找這些基因的身影。他們發(fā)現(xiàn)隨著生物的復(fù)雜程度提升,這些基因的數(shù)量也有所提高。與人相比,小鼠、狗、猩猩等哺乳動(dòng)物中的這些基因數(shù)量大約只減少了5%;斑馬魚(yú)、爪蟾等非哺乳類(lèi)的脊椎動(dòng)物其基因數(shù)量則只有人的大約90%;而果蠅,蜜蜂等非脊椎動(dòng)物的這些基因更只有人的一半左右。對(duì)于這個(gè)結(jié)果,埃姆斯與格蘭特認(rèn)為這意味著參與高等生物突觸活動(dòng)蛋白質(zhì)更多,因此單個(gè)突觸傳遞信息的能力也就越強(qiáng)。如果再考慮不同大腦尺寸帶來(lái)的突觸絕對(duì)數(shù)量的差別,這就能解釋為什么有時(shí)腦袋大的生物聰明,有時(shí)腦袋大的生物并不一定聰明了。打個(gè)形象的比方,大腦中的突觸就好像是電腦中的處理器,尺寸則決定了處理器的數(shù)量。大腦越大,這些處理器也就越多。但這些處理器的性能卻天差地別,如果說(shuō)人類(lèi)的處理器是當(dāng)下最新產(chǎn)品的級(jí)別,那么那些魚(yú)類(lèi)、昆蟲(chóng)的處理器或許就只有10年或者20年前處理器的性能了。用這個(gè)理論,我們能很好地解釋本文開(kāi)頭提到的兩個(gè)現(xiàn)象——人類(lèi)與黑猩猩的處理器性能差不多,但人類(lèi)更大的大腦確保了我們有更多的智慧;大象的大腦雖然比人更大,但由于其中的處理器性能比較低,因此總體上看仍然無(wú)法比擬人類(lèi)。

所以，大腦袋有大智慧有著一定的道理,但卻不是必然。如果不考慮腦中突觸功能的水平差異的話,單純比較腦袋的尺寸并沒(méi)有意義。