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[大腦、演化、人書介] 人類從未如此逼近揭開大腦奧祕的時刻

Oldcat
・2011/04/09 ・3532字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

貓按:我是《大腦、演化、人》的選書主編,所以如果你覺得本文怎麼全是讚美,那得請你原諒,我實在是忍不住要大聲嚷嚷,你別錯過這麼精彩的書啊。

※ ※ ※

不曉得你有沒有想過人類為什麼會畫畫?

畫畫不能充飢,不能防身,對物種的物競天擇簡直沒半點用處,而且我們總是在小說、戲劇裡看見老人家這樣教訓人:學畫畫?畫畫能當飯吃嗎?

現在我們當然知道畫得好的人,收入也是相當不錯的。但在農業社會,畫畫顯然是個很難填飽肚子的職業。這樣我們不免要問,難道在更遠古的漁獵採集社會,畫畫就容易填飽肚子嗎?一個跟生存沒有直接關係的能力,為什麼會在人類的演化史上留存下來呢?別人去打獵,你在家畫畫,這種能力真會受演化青睞嗎?

還有更麻煩的。人類不但能畫畫,還能欣賞畫;不但能欣賞畫,還能欣賞古怪甚至看不出所以然的畫。為什麼呢?為什麼我們看著線條和顏色,大腦卻會轉化成美呢? 從光波到視網膜,到形成愉快感受,這中間到底發生了什麼事?我們為什麼會演化出欣賞美的能力呢?欣賞美又有什麼實際用處呢?

還不只這樣。畫畫要動用許多圖像認知、情緒轉化、手眼協調的能力,光是想到你能夠把大腦裡雜亂的思緒,轉達成畫面,表現出來,就是一件多麼神奇的事情了;你甚至還可以辨認大腦裡的神經脈衝,給它詮釋,你不只可以感覺快樂,還可以在意識層注意到你此刻有多快樂。

這麼高層次的意識感覺到底是怎麼來的?在哪裡發生的?動物有這樣的意識嗎?人類大腦有任何機能直接決定有意識或沒有意識嗎?我們真的可以像電影《全面啟動》中那樣,一層一層進入意識的深處嗎?

人類有許多獨特的能力,每一種都很奇怪,都難以解釋。我們有語言能力,可以溝通複雜的意思,甚至只要說話,就能打動異性芳心。我們能唱歌,不只這樣,你會因為聽到歌聲而振奮,或者感動落淚(唱歌的能力還勉強可理解,「感動」這種能力為什麼會存在呢?)。

對陌生人友善,在團體中互助合作,有正義感,信任第一次接觸的人,同情心,同理心,你知道這些不只是道德戒律,更具有生物學的演化基礎嗎?可是這世界到處都還有騙子,好人和壞人為什麼可以同時演化出來呢?

還有,我們別錯過「聊八卦」這個偉大的人類特色吧。你知道全世界人類,不分男女都喜歡聊八卦嗎?聊八卦竟然是人類內建的能力,人類為什麼要擁有這個看起來沒有生產力的能力呢?

幾十年來,探討人類各種能力、本質的研究,在全球科學界可謂猗歟盛哉,熱鬧非凡。語言學家發現大腦的學習關鍵期,腦神經醫學家發現各種神經外傷導致的大腦異常,心理學家測試我們行為的表現模式,演化學家思考我們如何走過百萬年的演化道路……甚至廣告專家也在研究如何有效刺激大腦產生正面回饋(以便讓你在掏腰 包的時候爽快一點)。

我們有各種領域不同學門的精彩研究,可惜他們散落在幾十個學門、幾萬種論文和報告裡面,偶爾才會變成八卦話題上了報紙版面。而你知道上報的科學新發現基本要素是聳動,記者才不跟你解釋背後的原理,即使解釋了,我們多半也有聽沒有懂。

還好我們有葛詹尼加。

葛詹尼加是腦神經科學專家,上個世紀八○年代之前,神經科學與認知心理學這兩個領域之間幾乎沒有互動,直到研究裂腦的葛詹尼加與認知心理學大師米勒,在一次計程車上的對話,才促成了「認知神經科學」的誕生。葛氏因此被譽為「認知神經科學之父」。

葛詹尼加對認知神經科學的發展功不可沒,他寫的《認知神經科學》,成為這個新興領域的權威教科書。紐約時報上的評論說:「對腦科學研究來說,葛詹尼加所做的研究,堪比史蒂芬.霍金之於宇宙論的研究。」

這一次葛詹尼加決定「問大問題」:人類這些能力是怎麼來的?我們的腦袋到底跟動物有什麼差別?到底是哪些東西讓我們變成「人」而不是黑猩猩呢?

當真正的大師決定要為平凡大眾寫一本科普書的時候,我們的福氣就來了。葛詹尼加整理了近數十年來神經科學、演化學、認知心理學、遺傳工程、人類學、動物行為學、語言學等學門的相關研究,為我們寫下這本綱舉目張、條理分明的人類研究科普經典──《大腦、演化、人》。

這是中文世界僅見的大師手筆,一次把人類研究的完整拼圖,收納在富有洞察力的架構裡面。這是真正完整、有體系的人類研究,我們可以從最基礎的腦細胞構造,一路走進大腦功能的核心議題。

全書分為四大部份。第一部份介紹大腦的神經組成,以及幾個貫串全書的概念,包括「模組化的大腦」(不同的腦神經處理不同的刺激),「心智推理」(Theory of Mind)能力,模仿本能以及語言能力等。

第二部份則開始挑戰人類研究的基礎戰場,也就是圍繞在「人是社會性動物」的各種議題。從社會化為什麼是大腦研究的核心開始,一路處理利他行為的謎團,道德的生物基礎,以及結盟、合作、操縱、偵測欺詐、互惠、回報等各種社群生存能力。

(這裡有一個很妙的章節,作者介紹了人類為什麼喜歡聊八卦。閒聊不只是情感交流,也包括資訊和情報交換,研究發現人類聊天說閒話,相當於其他靈長類的社交理毛行為;黑猩猩最多會花二○%的時間互相理毛,而人類一天平均有六到十二小時跟其他人對話。)

第三部份葛詹尼加處理的是人類獨有的奇異才華。

藝術和審美,說故事和小說創作,音樂、舞蹈、手工藝……,還有,我們有物理的直覺(你讓嬰兒看一個違反物理法則的物體,他會覺得驚訝),生物的直覺(我們先天就有能力區分有生命和無生命的東西),以及心物二元論的直覺。

心物二元論讓我們賦予萬事萬物一種和物質不同的心靈,我們很容易對外在事物擬人化,我們也很容易把自己(我),和身體區隔開來(如果我能夠脫掉這身臭皮囊就好了)。而這個能力,讓我們進入了意識研究的領域。

意識研究最大的謎團就是從「無意識」到「有意識」之間,這種感知是如何出現的。大腦有一個一個的模組處理光波刺激、聲波刺激、溫度、濕度、人類身體的維生機能,我們的困擾是大腦有這麼多自動化的功能模組,為什麼在意識層,我們卻認為只有一個單一完整的「我」?

有沒有哪個功能模組負責「我」呢?或者是由整個大腦的各種區塊聯合執行呢?因為不同原因而切開左腦和右腦的裂腦病人,會有一個我、還是兩個我呢?如果是一個我的話,是哪一邊大腦在發號施令呢?(結果答案比回答哪一邊更麻煩,也更神奇。)

意識看起來應該是大腦研究的最後聖杯。各種領域的科學家用各種方法逼近最後的解答,到目前為止,儘管科學家比起十年前有了更多發現,但要回答底下這個問題,仍然有相當距離:

如果我們做出一個機器人,賦予可以執行所有大腦功能的程式,那麼這個機器人會有意識嗎?

事實上本書最後一章,就討論了機器人和「人機介面生化人」的議題。過去人工智慧是一個跟大腦神經科學無關的領域,然而有越來越多的AI資訊科學家認真思考,從理解大腦運作原理的角度來發展人工智慧。

這一章作者特別詳細介紹了目前最成功、輔助人類殘障的侵入式人機械面──人工耳植入物。把矽晶片、電極和傳導電線真正植入人類頭骨和耳蝸之間,把外部的聲響重新解譯為電位脈衝,直結傳入大腦聽覺神經。讓嚴重失聰的人可以重新獲得聽力。

如果大家看過科幻電影裡的生化人,老實說,人工耳恐怕就是生化人的第一步,而且是非常成功的第一步。人工耳正是徹底理解大腦聽覺機制,而發展成功的案例。

不過隨之而來的議題是,人工耳本來是改善聽障的裝置,可是因為電腦程式可以設定你聽到的頻率範圍,所以我們很容易可以創造出聽覺的超人,例如直接聽到聲納超 音波的順風耳。大腦研究一旦進入人機介面生化人議題,複雜性就驚人地增加,遠遠不只科學問題,也包括隨之而來的道德問題。

其實整個大腦研究,只怕處處都是道德問題。你對大腦了解越多,越容易找到方法施以操縱或影響,而且是在對方不知不覺間。

隨著科學演進,除了聽覺問題,我們還會面臨其他麻煩。視覺系統可以調整出紅外線夜視能力,大腦可以智商提高,記憶增強,我們甚至有可能發展出幾何晶片、微積分晶片,或者在大腦中植入可供下載的記憶體,像《駭客任務》那樣,下載直昇機駕駛模組就可以開始開飛機。

最後這一章畫出了從科學到科幻,一條清楚的路線圖。這個路線圖如此順暢,你幾乎可以預見,未來科幻將不再是科幻,科學一定會走到那裡。而人類恐怕也會開始扮演上帝的角色。

只不過葛詹尼加這本書卻有一個沒有明說的假設:所有大腦的功能,完全可以用神經、突觸、生物化學、演化史加以解釋,而這些事情完全不需要一個創造世界的上帝。

由上帝造人,變成由人類扮演上帝來造人,我們似乎已經沒有回頭路可走了。演化史上人類曾經經歷過大腦智力的「軍備競賽」,我們需要更大的腦以便在社群裡活得更好;現在我們經歷的,則是誰更了解大腦,誰就占有優勢的競爭。這是較量誰認識大腦更多一點的「軍備競賽」。

而本書則是迄今為止最完整、最富洞察力,也最深入淺出的指南。

(本文同步刊載於作者部落格「內容推進實驗室」)

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真的能「感同身受」嗎?我感受到了你的感受——《我是誰》
啟示
・2022/11/11 ・2543字 ・閱讀時間約 5 分鐘

感同身受真的存在嗎?

有些人在看到卡爾.梅(Karl May)的小說拍成的電影裡溫尼圖(Winnetou)死去的那一刻掉下淚來;有些人為電影《油炸綠番茄》裡蘿絲(Roth)的死而哭;還有一些人在看到小說《哈利波特》裡鄧不利多(Dumbledore)教授被殺時流淚。

我們在看悲傷的電影或書的時候會哭,是因為我們設身處地去想像故事裡那些英雄們的感覺,彷彿他們的痛苦就是我們自己切身的痛苦一般;我們跟著笑,我們也為影片中的怪物和心理變態情節感到害怕,就好像他們威脅到了我們一樣。

我們在電影或書的時候會跟著劇情有情緒起伏,是因為我們設身處地去想像故事裡那些英雄們的感覺。圖/pixabay

這些是每個人都有過的經驗,但它們是如何產生的呢?為什麼我們能夠了解他人的感覺?為什麼我們會在電影院裡起雞皮疙瘩,雖然在那裡一點也不危險?為什麼他人的感覺會感染到我身上呢?

答案很簡單:我們能夠感同身受,是因為他人(在現實世界或電影裡)的感覺喚起了我們心中相同的感覺;而這很可能不僅存在於人類。

根據德瓦爾在麥迪森研究中心的觀察,母獼猴法恩的姊姊顯然也感覺到法恩的痛苦和恐懼。然而,即使能與他人「感同身受」或「心有戚戚焉」是如此理所當然,對科學界來說,直到近幾年,這仍是個完全無解的謎。令人驚訝的是,第一位提出具有科學說服力的學者,在其所屬的專業領域之外仍然鮮為人知。

腦部研究的佼佼者:賈科莫.里佐拉蒂

賈科莫.里佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti)經常被人們和愛因斯坦相提並論:蓬亂的白髮、嘴上同樣蓄著的白鬍子,以及臉上狡黠的微笑。不過他們的相似處不僅止於外表。

賈科莫.里佐拉蒂。圖/Wikipedia

對許多腦部學者來說,這位活潑開朗的義大利人是學界裡的佼佼者;他將腦部研究推向一個新的層次。不過,他的研究領域並不是最熱門的。里佐拉蒂探究控制行為的神經細胞,即所謂的行為神經元,已經超過 20 年了。

這個比較無趣的領域,因為啟動行為的「運動皮質」始終被視為比較遲鈍的腦區。大部分的學者都想:如果我們能夠研究像語言、智力或感覺等複雜的領域,又何必對簡單的肢體動作感興趣呢?

看來似乎是如此。不過,情況在 1992 年有所轉變,而且這個轉變令大家都跌破眼鏡。里佐拉蒂工作的所在地帕瑪(Parma)是歐洲最古老的大學,位於城市邊緣的醫學院卻是個非常前衛的雪白色建築樓群。

1990 年代初期,里佐拉蒂身邊的腦部學者從事一項很不尋常的研究。他們知道,特定的行為具有「傳染」的效果,發笑、打哈欠、甚至談話者的身體姿勢,都能立刻引起對方的模仿。在某些猿猴也出現相同的現象,某些種類甚至以喜歡模仿聞名。

不過研究人員偏偏決定以一種一般來說不會模仿同伴的豬尾獼猴作為研究對象。里佐拉蒂和幾位較年輕的同事伽列賽(Gallese)、佛格西(Fogassi)和迪派勒吉諾(di Pellegrino),將電極接到一隻豬尾獼猴的腦部,然後把一粒核桃放在地上,並觀察當猴子快速伸手抓取核桃時某個行為神經元如何反應。

研究者將電極接到一隻豬尾獼猴的腦部,然後把一粒核桃放在地上,並觀察當猴子快速伸手抓取核桃時某個行為神經元如何反應。圖/Wikipedia

鏡像神經元的發現

至此一切都算正常,不過,這時驚人的情況發生了:研究人員把同一隻猴子放到一片玻璃後方,這次牠抓不到核桃了,只能眼睜睜看著里佐拉蒂的助手伸手抓取核桃。這時猴子的腦部發生了什麼現象呢? 當牠注視別人拿牠的核桃時,相同的神經元產生反應,就像牠之前自己伸手去抓核桃一樣,雖然牠的手並沒有移動,牠的精神卻想像了這個動作。

科學家們無法相信自己所看到的:無論猴子是親手完成某個動作,亦或只是精神想像了訓練師所做的動作,其神經細胞都做了完全一樣的工作。

在此之前,從未有人觀察腦部如何模擬現實裡沒有發生的動作,而李奧那多.佛格西(Leonardo Fogassi)則是第一人。不過成功應該是屬於整個團隊的。里佐拉蒂發明一個新的概念,他把這個在被動想像時卻如真實行為般於腦部引發相同反應的神經細胞稱為「鏡像神經元」,一個新的神奇術語就此誕生了。

「親身經歷」和「感同身受」的差別

首先是義大利,接著是全世界大學和研究中心的腦部學者,都立刻投入鏡像神經元的研究行列。如果人的腦部對於我們的「親身經歷」和只是「認真觀察並感同身受」的反應沒有差別的話,那麼這不正是了解我們社會行為的關鍵嗎?

至少鏡像神經元是其中一個重要部分。它位於額葉的前額葉皮質,一個稱為「腦島」的區域。然而這個腦島卻不同於「社會中心」,也就是到目前為止所說的「腹側區」。

大腦額葉和頂葉的位置,從左側看。額下葉是藍色區域的下部,頂葉上葉是黃色區域的上部。圖/Wikipedia

其中的差別也很清楚,因為鏡像神經元雖然和無意識的「移情作用」有關,卻和更大範圍的計畫、決定或意願無關。到目前為止,我們還不很清楚這些腦區如何交互作用。

里佐拉蒂於 6 年前以圖像程序說明,人類的鏡像神經元顯然也位於負責語言的兩個腦區之一(布羅卡區)附近,這使得學界特別振奮。

荷蘭格羅寧根(Groningen)大學的腦部學者不久前在「聽到聲響」和「鏡像神經元發出信號」之間發現了有趣的關聯。當人聽到開飲料罐氣泡冒出的聲音時,腦中的反應就跟他自己開飲料罐完全一樣;也就是說,單憑聲音就足以讓人經歷到整個情況。

——本文摘自《我是誰:對自我意識與「生而為人」的哲學思考》,2022 年 10 月,啟示出版,未經同意請勿轉載。

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覺得自己忘東忘西,怕是大腦老化?其實只是記憶超載,導致資訊編寫失敗——《顛峰心智》
大塊文化_96
・2022/10/31 ・2810字 ・閱讀時間約 5 分鐘

我婆婆最近打電話給我,說她有點害怕自己的記憶出了毛病。隨著年紀增長,她愈來愈常因為難以專注而感到沮喪。她認為這可能代表她哪裡出了問題,所以很緊張。我問她最近發生了什麼事。

她開始描述前一天去購物的經過。她開車去超市途中才發現自己忘了拿購物清單,於是在腦中回想要買的東西。到了超市她停好車,下車,記住車位,然後進超市購物,買完後再把購物車推到車子邊。但是她把東西搬進行李廂時,她發現車身有一道刮痕,不由得生起自己的氣。什麼時候刮到的?她竟然沒發現!

她想著那道刮痕,先去還手推車,然後坐上車,這才發現這輛車是手排車,而她的車是自排車。

她上錯車了。

應該很多人都有遇過,在賣場裡忘記自己車子停哪的情況。 圖/envato.elements

後來,她在同一排車位過去兩格找到了自己的車(一模一樣的車款和顏色,只是沒有刮痕),困窘地把東西移上車。她說完之後,我們都笑了——她竟然從頭到尾弄錯了車子!

我跟她說,我不認為她的記憶出了問題,或者這跟大腦老化有關。

大腦確實跟其他器官一樣會老化,部分大腦會變薄,密度變低,包括海馬迴和形成清楚記憶所需的其他內側顳葉結構。老化確實會讓記憶出問題。但是在這個事件裡,她的白板只是超載罷了。停車時,她一面在複習忘了帶的購物清單,以為自己記住了車子的位置,其實她的白板塞了太多東西,已經沒有多餘的空間。

很多我們以為跟記憶和老化有關的問題,其實是別的原因造成的。問題不在於你「記憶變差」,而是「你不夠專注,導致記憶編寫失敗」。

這個故事告訴我們一件事:記住車子停哪裡不是你想長期記住的事。

忘東忘西不一定是因為大腦老化,也可能是大腦判定那則訊息不需要被記住。 圖/envato.elements

事實上,這正好是你希望自己能夠忘記的一個例子。想像你可以記住每次停車的位置,於是每次從雜貨店出來,都得過濾一遍所有的停車位。記憶力跟專注力一樣,必須具有過濾功能,挑選哪些相關、哪些不相關,哪些該凸顯、哪些該捨棄。

我舉這個例子,只是要說明工作記憶塞得太滿,可能有礙資訊以有效的方式存入長期記憶。

再者,要是工作記憶超載,你需要用到長期記憶裡的內容時,就不一定能提取成功。美國近代史上最致命的一次「誤擊」,就是這個原因。

壓力過大也可能導致大腦提取失敗,想不起來

二○○二年,阿富汗戰爭戰火正熾,一名美國軍人利用全球衛星定位系統(GPS),將重達兩千磅的炸彈導向預定目標:反叛軍的前哨基地。這個系統的運作方式是,先在營地將空襲目標的座標輸入 GPS 手持系統,之後炸彈就會落在確切的位置上。然而,發動空襲之前,他發現 GPS 快沒電了,於是他先換了電池才送出發射座標——結果飛彈落在他自己部隊的位置。

這是怎麼回事?

GPS 系統一旦更換電池,系統重新啟動的預設畫面會顯示自身位置的座標。負責操作該系統的士兵本來就知道這點,也受過多次訓練。換過電池後,你必須重新輸入發射座標。這項資訊儲存在他的長期記憶裡,他複習過很多次。但不知什麼原因,這個資訊沒有在他需要時「載入」他的白板。

他看著錯誤的座標並將它送出,當天很多人因此喪命。問題就出在,這名士兵的長期記憶和工作記憶之間連結失敗。我只能大致猜測,但原因可能簡單到令人心痛:工作記憶若是因為壓力導致的大腦神遊而超載,那麼資訊可能無法在你最需要的時候浮現腦海。

在壓力下,可能導致大腦神遊而超載,資訊可能無法在你最需要的時候浮現。 圖/envato.elements

這個例子很極端,但任何人在編寫和提取記憶的過程中,都可能有類似的失敗經驗。編寫和提取記憶的過程包含許多步驟,每一個都需要用到專注力以及工作記憶。

如何創造記憶

記住一件事有三個關鍵步驟。

第一是複誦(rehearsal),描繪你要記住的內容,例如新同事自我介紹時報上的名字、職業訓練時得知的重要資訊、美好經驗的種種細節。在學校裡,用字卡背單字就是一種複誦。回味開心時刻的點點滴滴(兒女婚禮上的敬酒、蛋糕的味道),也是複誦。即使是不自覺回想起痛苦或尷尬的時刻,(很不幸地)也會變成一種複誦。

描繪你要記住內容,就如同複誦,可以幫助記憶。 圖/GIPHY

第二是精緻化(elaboration)。類似於複誦,這需要將新經驗或新知識跟既有的記憶或知識連起來。若你原本就擁有一定的知識基礎,能夠儲存的記憶會更深刻。

舉例來說,想像一隻章魚。現在我告訴你:章魚有三個心臟。如果你不是本來就知道,你讀到這裡會把這項新知跟腦中既有的章魚形象綁在一起。下次你在水族館或電視節目上看到章魚,你或許會突然想起這件事,對旁人說:「你知道章魚有三個心臟嗎?」

最後是固化(consolidation)。執行了以上兩種功能,記憶就會固化,直到最後被儲存起來。大腦重播資訊時,就是在鋪設新的神經路徑並複習路徑,鞏固新的連結。

基本上,資訊是這樣從工作記憶變成了長期記憶:大腦的結構產生改變,鞏固特定的神經表現(neural representation),而這需要非強制的自發性想法才能辦到。所以我們認為讓大腦休息和睡眠都很重要,因為那都是記憶固化的機會。

適當休息與睡眠,也可以幫助固化記憶。 圖/GIPHY

這也是我們的大腦會神遊的部分原因。大腦之所以四處遊蕩,跟大腦重播經驗時引起的神經活動有關。重播愈多次,雜訊就會消失,留下清晰的訊號,形成大腦的記憶痕跡。

假如你的專注力時常被占據,大腦完全沒有空閒讓自發性想法浮現,你可能正在破壞工作記憶和長期記憶之間的連結。重要的固化過程也無法正常運作。

——本文摘自《顛峰心智:每天練習 12 分鐘,毫不費力,攀上專注力高峰》,2022 年 10 月,大塊文化出版,未經同意請勿轉載。

大塊文化_96
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由郝明義先生創辦於1996年,旗下擁有大辣出版、網路與書、image3 等品牌。出版領域除了涵括文學(fiction)與非文學(non-fiction)多重領域,尤其在圖像語言的領域長期耕耘不同類別出版品,不但出版幾米、蔡志忠、鄭問、李瑾倫、小莊、張妙如、徐玫怡等作品豐富的作品,得到讀者熱切的回應,更把這些作家的出版品推廣到國際市場,以及銷售影視版權、周邊產品的能力與經驗。

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天選之人!為什麼地球上只有我們是高智慧生命體?——《人類的旅程》
商業周刊
・2022/10/21 ・2959字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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人類最早的足跡

爬著蜿蜒的山路,前往位於現代以色列的迦密山洞穴,不難想像史前時代這一帶的壯麗環境。

地中海型氣候應是四季宜人,氣溫只會小幅變動。附近青翠的山谷裡,穿山越嶺曲折流過的溪流,應是飲用水的來源。山脈旁的森林應適合狩獵鹿、瞪羚、犀牛、野豬。再向外,在毗連狹長海岸平原及撒馬利亞山脈的開闊荒野地帶,應生長著史前品種的穀物及果樹。四周的溫暖氣候、多樣性生態及生食材料,應使迦密山洞穴成為萬千年來,無數狩獵採集族群的理想家園。

這些古代洞穴,如今是聯合國教科文組織(UNESCO)的人類演化世界遺產,從中挖掘出的遺物確實證明,在數十萬年間,這裡曾有一連串史前人類棲息地,同時智人與尼安德塔人(Neanderthals,譯注:遺跡最早在德國尼安德河谷被發現的史前人類)可能曾經相遇,引人遐思。

1920 年查爾斯.R.奈特( Charles R. Knight )所畫的,想像中的史前人類。 圖/wikimedia

在此地和世上其他遺址的考古發現,顯示遠古及早期現代人類,是緩慢但持續學會新技能,善於用火,打造出越來越精細的刀刃、手斧、黑燧石及石灰石工具,也創作藝術作品。這些文化與技術進步,逐漸成為人類特徵,使我們有別於其他物種,而關鍵的推力之一,是人類腦部的進化。

人腦為什麼能發展得如此特別?

人類的腦部非比尋常:容量大且經壓縮,比所有其他物種的腦部都複雜。人腦的大小在過去六百萬年裡長大三倍,這種變化大都發生於二十至八十萬年前,以智人出現前為主。

在人類歷史的長河中,人腦的能力為何能擴展到如此強大?答案乍看之下或許不言而喻:頭腦發達顯然使人類可以達到地球上沒有其他生物辦得到的安全與繁榮水準。然而,事實真相要錯綜複雜得多。要是像人腦那樣的腦部,真的如此明確有益於生存,那其他物種經過數十億年演化,為何未發展出類似的腦部?

我們暫且來看看其間的差別。以眼部為例,它是沿幾條演化路徑獨立發展。有脊椎動物(兩棲類、鳥類、魚類、哺乳類、爬蟲類)的眼部,頭足類動物(烏賊、章魚、墨魚)的眼部,還有較簡單形式:單眼,見於蜜蜂、蜘蛛、水母、海星等無脊椎動物。這種現象稱為趨同演化(convergent evolution),就是不同物種各自演化出相似的特徵,而非來自共同祖先的既有特徵。眼部之外的例子不勝枚舉,像是昆蟲、鳥類、蝙蝠都有翅膀,魚類(鯊魚)與海生哺乳類(海豚)為適應水下生活而體形類似。

顯然不同物種是各自發展而獲得近似的有利特徵,但是能夠創作文學、哲學、藝術傑作,或發明耕犁、輪子、指南針、印刷機、蒸汽引擎、電報、飛機、網際網路的頭腦,卻是例外。這種頭腦只演化過一次,在人體上。

人腦隨著演化發展與進化。圖/pixabay

這麼強大的腦部,具有明顯的優勢,為何在自然界絕無僅有?

這個謎題的解答,有部分要歸咎於腦部的兩大缺點。一來人腦需消耗龐大能量。它只占人體二%的重量,卻要消耗二○%的能量。其次人腦很大,使新生兒頭部很難通過產道。因此比其他動物的腦部,人腦更壓縮或更「褶皺」,並且人類嬰兒出生時,腦子只有「半熟」,需要好多年的微調才能成熟。

所以人類嬰兒無生活能力:許多動物的幼兒出生後不久就會走路,也很快就能自己覓食,人類卻需要兩年時間才能穩穩地走路,至於物質上自給自足,還要很多年。既然有這些缺點,那當初是什麼因素導致人腦的發展?

研究者曾認為,或許有數種力量共同促成這一過程。

生態假說(ecological hypothesis)主張,人腦是出於人類暴露在環境挑戰下而進化。當氣候起伏不定,附近動物的數量隨之增減,腦部較發達的史前人類更能夠找到新的食物來源,設計捕獵採集策略,發展烹煮及儲存技術,使他們在棲息地生態條件不斷變動下依舊能夠生存並興旺。

反之,社會假說(social hypothesis)主張,在複雜的社會結構中日益需要合作、競爭、交易,這促成更精進的腦部,才更有能力去理解他人的動機,預期他人的反應,於是成為演化優勢。同理,能夠說服、操弄、恭維、敘述、娛人,這些都有利於個人社會地位,也有它本身的好處:刺激大腦發展及說話、論述能力。

文化假說(cultural hypothesis)則強調人類吸收及儲存資訊的能力,使資訊能夠代代相傳。依此觀點,人腦的獨特優勢之一是能夠有效率地學習他人經驗,養成有利的習慣與偏好,不必仰賴緩慢許多的生物適應過程,即可促進在各種環境下存活。換言之,人類嬰兒雖然身體上無能為力,但是頭腦裡備有獨特的學習能力,包括能夠領會及保留,曾幫助祖先存活、也將協助後代興盛的行為規範,那就是文化。

另一種可能進一步推動腦部發展的機制,是性選擇(sexual selection)。即使對腦部本身沒有明顯的演化優勢,但人類也許形成了對頭腦較發達的配偶的偏好。這些先進的頭腦或許具有對保護及養育子女很重要的隱形特質,有意找這種配偶的人,從可辨認的特徵像是智慧、口才、思慮敏捷或幽默感,能夠推斷出這些特質。

科技進步下越來越聰明的大腦!

人類獨有的進步以人腦進化為主要推力,尤其在於它有助於帶來技術進步:以日益精進的方式,把周遭自然物質及資源轉為我們所用。技術進步又塑造繼起的演化過程,使人類得以更成功的適應不斷變動的環境,從而進一步推動新科技及加以利用。這種重複且具強化作用的機制引導著科技加速向前邁進。

隨著技術進步大腦也更快速發展。圖/pixabay

尤其有人主張,越來越熟諳用火的早期人類開始烹煮食物,因而減少咀嚼和消化所需的能量,以致熱量充裕,並空出原本由顎骨和肌肉占據的頭顱空間,更加刺激腦部成長。這種良性循環或許促進烹飪技術更多創新,繼而又使腦部進一步成長。

不過腦部並非人類與其他哺乳類唯一有別的器官。人的手也是其一。與腦合作的雙手,也在一定程度上為回應技術而演化,尤其受益於製作及使用狩獵工具、針、烹飪器皿。

特別當人類長於雕刻石頭、製作木矛等技術時,能夠強力使用並正確加以改良的人,存活的可能性就增加。擅長狩獵的人能夠更可靠地養家活口,扶養更多子女長大成人。相關技能的世代傳承,使人口中能幹的獵人比例增加。再來,進一步創新的好處,如更堅硬的矛和後來更強的弓、更尖的箭等,又提高狩獵技藝的演進優勢。

類似性質的正面回饋循環,見於整個人類歷史:環境變遷與技術創新,促進人口成長,引發人類去適應變化中的棲息地和新工具,這些適應增強人類操縱環境、創造新技術的能力。在後面會看到,這種循環是理解人類歷程,解開成長謎團的關鍵。

———本書摘自《人類的旅程》,2022 年 10 月,商業周刊,未經同意請勿轉載

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