我們真的只動用了10%大腦嗎?

Credit: Neil Conway CC BY 2.0

Credit: Neil Conway CC BY 2.0

作者:幕後
編輯:L編

即將上映的電影《露西》劇情建立在一般人只開發了10%大腦的假設,女主角露西使用了可以增強認知能力的新藥,喚醒了沈睡的90%大腦,可以駕馭強大的心智能力並強化身體機能,包括了特異功能、心智時空旅行和秒速學習的技能,好像解鎖未知的90%大腦,就可以變成有特異功能的天才。雖然這個故事是很吸引人的電影題材,但其實故事的假設根本不科學呀!

10%腦力的起源

神經外科醫生卡爾•拉什萊(Karl Lashley)以大鼠迷宮為實驗,在訓練大鼠走迷宮之前或之後切除不同區域的大腦,觀察其學習能力。失去部分大腦皮質的大鼠依然可以走出迷宮。他發現,皮質的破壞面積越大,大鼠越難走出迷宮,但長時間的訓練都可以彌補這些缺陷,且學習能力跟皮質破壞區域沒有關係。

因此拉什萊在1950年代提出了知名的等位原則(Equipotentiality),即不同腦區執行相同任務,以及質量作用原則(Mass action),即學習能力與大腦皮質含量有關,而與腦區無關。

腦部的功能障礙

拉什萊的理論在半個世紀前相當受歡迎,但現在科學告訴我們,大腦在執行工作是分工的,而不是整體性的。區區一個腦中風就可癱瘓大腦作業,依照中風位置和面積又有不等的影響。例如,運動皮質(Motor Cortex)受損會造成半身不遂;額葉(Frontal lobe)的布洛卡氏區(Broca’s area)受損會喪失說話能力。雖然大腦的可塑性讓未受損的區域在一段時間後可以彌補部分功能,但鮮少有痊癒的案例。

神經退化疾病如阿茲海默症(Alzheimer’s Disease)及帕金森氏病(Parkinson’s Disease),都各屬於不同腦區的退化。阿茲海默症出現的記憶衰退,是由於海馬迴(hippocampus)的退化。而帕金森氏症的運動障礙則是中腦黑質(substantia nigra)多巴胺神經細胞(dopamine neuron)死亡的結果。這類退化性疾病都是不可逆的。

腦部的不同區域執行著不同的功能,並且相互連接讓我們得以協調複雜的任務。因此在任何時候我們都有可能使用10%或100%的腦袋,這完全取決於我們正在做什麼事。

即便是日常生活的行為,如購買一杯咖啡,我們也需要使用到高度的認知能力和執行能力來決定我們要做什麼、條理分明的說話,讓他人知道我們的選擇。不只這些,我們還得計算價錢並且精準地將錢遞給對方。各腦區必須相互合作,我們才能做出協調的行為。所以即使小區塊的腦部損傷也可能對腦部功能造成嚴重的破壞。

飢餓的大腦

比起拉什萊實驗的大鼠,人類的腦部顯得更為複雜。人類的腦重量佔了體重約2%,卻消耗了20%的能量,呈現了不合比例的能量分配。大腦(Cerebrum)負責執行認知功能,小腦(Cerebellum)控制運動協調而腦幹(Brainstem)負責維持呼吸等非自主行為。比起其他動物,我們的腦部相對大得多,演化出這麼耗能的腦袋,一定是因為我們非常需要它。

腦部所消耗的能量主要用來驅動數以百萬計的腦神經元溝通,將分工區域連接起來形成監控網絡。如果我們真的只用了10%的腦袋,那等於我們需要提供如此龐大的能量給那閒置的90%腦袋,這顯得非常不合理。

未知的大腦功能

神經科學家正嘗試揭開腦部運作的謎底。近年來,探討腦部不同細胞角色扮演的研究相當熱門。腦中只有10%的細胞屬於神經元細胞,其餘90%是神經膠細胞(Glial cell)及星狀細胞(Astrocytes)。這些細胞似乎對連接神經元非常重要,不過最近的研究指出這些細胞有著更重要的功能——記憶形成。

人的腦部一直是科學家難以探知的領域,哪些腦區的交互作用形成了我們的意識?腦部如何控制一系列複雜的行為?至今還是未解之謎。

延伸閱讀

原文連結

Do we really only use 10% of our brain? TheConversation [August 01, 2014]

參考資料


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