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別再相信腦愈大愈聰明

王陽翎(于非)
・2014/09/17 ・2573字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

小時候,我們常聽見那句嘲笑別人的俗語:「頭大無腦」,背後其實暗指:如果你腦袋很大,我預期你會更聰明,原來你頭大卻很笨,真可笑啊﹗不過表面看來,這俗語似乎有些道理,腦袋的容量、尺寸愈大,不是意味可運用的腦細胞愈多,效果愈好嗎?許多科幻小說家不也是描繪外星人有顆碩大的腦袋嗎?難道動物之間也不是「腦大者勝」嗎?對於科學家而言,研究大腦尺寸跟意識和智力的關係,可謂煞費苦心,一切從人類嬰兒的大腦說起。

人類腦袋說大不大

來源:維基百科
影集The Big Bang Theory 中超級聰明的Dr. Sheldon Cooper 來源:維基百科

的確,人類大腦相比體型接近的哺乳類動物大上數倍,假如細心留意人類初出生的嬰兒,他們比其他黑猩猩嬰孩都要「肥嘟嘟」,脂肪的比例竟佔身體20%之多。學者相信其中一個原因,是人類擁有相對巨大的腦袋,光是大腦所消耗的能量,已佔身體所有器官的四分之一,遠古人類祖先所能供應食物未足以應付需要,最終演化出消耗預先積存的脂肪來取得平衡。[1]

不過,若以腦袋最大的生物來說,抹香鯨(Physeter macrocephalus)才是霸者,大於人腦五倍以上,卻不表示抹香鯨最聰明,當然,這必須連同大腦與身體重量的比例計算,一旦將腦袋套進全身體重加以比較,便會發現,這些大鯨魚的大腦只有體重的0.1%,而人類大腦則佔身體重量的2%,然而再比較下去,人類又及不上囊鼠,因為牠們的腦袋佔體重的10%;所以,糾纏在大腦與身體重量比例,根本看不出人類有何優勝之處。

其實,只要將尼安德塔人(Homo neanderthalensis)跟我們這種現代智人(Homo sapiens)比較,答案便立即鮮明起來。尼安德塔人大腦容量約莫是1520cc,而現代智人平均只有1340cc,假如僅僅從腦容量或尺寸來看,我們豈不是比他們更笨?放眼演化史,盡管尼安德塔人基本生存模式跟我們接近,不但會製造矛等工具,甚至懂得以藝術品來安葬死者,但可以肯定的是,尼安德塔人的社會文化遠不如我們發達。如此說來,腦袋大小顯然未足以解釋智力高低,演化學者德溫特(de Winter)與奧克斯納德(Oxnard)比較了三百六十三個物種的大腦比例,最終發現決定腦部大小的關鍵,主要在於生物因應環境需要具備那些生存能力。[2] 換句話說,面對複雜的生存環境,經常要運用四肢搏鬥、攻擊、逃跑;以及敏銳的視覺、嗅覺識別食物和防衛等等,隨生存所需要的「技倆、能力」愈多樣化,大腦尺寸便隨之增加,故此,從演化來看,腦袋愈大並不表示智力愈高。此外,科學家亦留意到,人類數千年來發展出相對複雜的社會文化,大腦倒過來出現輕微縮小的現象,更加印證了德溫特等學者的看法。

天才大腦與前額葉

來源:維基百科
愛因斯坦。來源:維基百科

不得不提的是,當1955年天才物理學家愛因斯坦以76之齡逝世後,科學家發現他的大腦竟然比男性的平均水平「更小」,只是他局部的前額葉皮質、體感皮質、運動皮質、頂葉皮質和枕葉等皮質,比同齡男人稍大。這些異於常人的皮質足以令人相信,愛因斯坦理解空間和數學的出眾能力不無關係。更料想不及的發現,是愛因斯坦大腦有四個部位的膠細胞(glia)數量高得非比尋常[3] ;與此同時,科學家再比較其他動物的膠細胞數量,發現海豚大腦的膠細胞數量,跟牠們較高智商、記憶及社會化生活有重要關係。

既然如此,意識與智力的謎團顯得更加懸疑,事實上,除了膠細胞外,學者認為問題的關鍵在於大腦皮質的結構與連結,並非整體腦部尺寸的大小。人類獨特之處,是擁有比其他哺乳類動物更大的「新皮質」(neo-cortex),正如人類學家鄧巴(Robin Dunbar)在社交心智方面的研究,他發現動物大腦的新皮質的體積容量和處理社會、團體的大小和複雜程度有相應關聯,他能夠以新皮質的比例預測一個物種社群的大小,人類複雜的社交能力大約在兩百萬年開始迅速增長。鄧巴整理各類研究後,推斷一個人對於社會團體所能處理的平均人數約為150人[4] ;假如我們欲處理近600人的事情,便需要再提升近二十倍的智力才能應付﹗足見,人類社會多變的生存模式,變相「局部地」改變了新皮質的結構,有助人類智力進一步突破。

未止於此,人類前額葉皮質所佔的比例更是所有靈長類動物之冠,我們知道,前額葉皮質對決策、規劃、短期記憶以及抽象思考有著關鍵影響。學者普尤斯(Preuss)發現人類的前額葉多了一層稱作「內顆粒層IV」的神經元,此小小的部分比其他額葉皮質都有所不同,足以高度影響人類的個性、言語、記憶和社交行為。

腦區貴精不貴「大」

可見,人類特定皮質相對發達可算解答了問題的核心。加州大學爾灣分校史崔特教授(Georg F. Striedter)亦解釋,演化並沒有使人腦向無窮增大的方向發展,卻採取了集中增加「某些」腦區連結的方式,成功提升意識能力和效率。[5] 情況就如大腦各部分作出專業分工,透過新皮質細胞更緊密的連繫達到更佳效果,更有助省去不必要的能量消耗,相比純粹演化出一個巨大的腦袋,更加乾脆利落。

曾有項測試俄羅斯方塊玩家大腦燃燒能量的實驗,研究員發現當玩家仍處於「菜鳥」(低水平)階段時,大腦需要燃燒極多能量以應付遊戲操作;然而經過約莫一至兩星期的訓練,玩家變成高手時,大腦掃描顯示他們所消耗的能量遠比之前減少。實驗正反映出腦區專業分工的優勢,玩家不斷練習,相當於不斷刺激應付遊戲所需的特定腦區,強化神經細胞連結,玩出更優秀的成績。[6]

由此可見,雖然腦袋不能太小,但絕非腦袋愈大愈腦明,而且純粹比較整體大腦尺寸,無助了解意識和智力的秘密;人類特定大腦皮質的增大、專門化分工,才是我們智力突破的關鍵。藉著上述研究的啟示,按不同階段就某方面的能力密集訓練,看來比起東碰一點,西碰一下的分散學習,對我們的大腦連結有著更強的效益。

參考資料

  1. 松澤哲郎(Tetsuro MATSUZAWA)著:《想像的力量:心智、語言、情感,解開「人」的秘密》(想像するちから: チンパンジーが教えてくれた人間の心),臺北市,經濟新潮社出版,2013年,p.100 – 102。
  2. Willem de Winter & Charles E. Oxnard: Evolutionary radiations and convergences in the structural organization of mammalian brains, Nature. 2001 Feb 8;409(6821):710-4.
  3. What’s So Special About Einstein’s Brain? Eureka [May 07, 2012]
  4. R.I.M Dunbar, “Neocortex size as a constraint on group size in primates,” Journal of Human Evolution (1992), vol. 20, pp. 469-493.
  5. Georg F. Striedter. Pre´ cis of Principles of Brain Evolution, Behav Brain Sci. 2006 Feb;29(1):1-12; discussion 12-36.
  6. 大衛.伊葛門(David Eagleman)著:《躲在我腦中的陌生人:誰在幫我們選擇、決策?誰操縱我們愛戀、生氣,甚至掀狂?》(Incognito: The Secret Lives of the Brain),漫遊者文化事業股份有限公司,2013年,p.101- p.103。

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王陽翎(于非)
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《經濟日報》特約作者、《謎米香港》節目主持人; 鍾情心理學、神經科學,不失人文藝術濃情,無懼世道喧囂煩雜,走自己的路。


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人類的遠古好兄弟:認識鯊魚的「適應性免疫系統」——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/23 ・1867字 ・閱讀時間約 3 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

你可能聽過這個說法:鯊魚不會得癌症。事實上,牠們的免疫系統接近完美,牠們幾乎不會得任何疾病,牠們的免疫系統在過去幾億年裡都沒多大變化。是不是很神奇?

可惜,這都是無稽之談。沒錯,鯊魚的免疫系統非常驚人,全身分布有許多有趣而且有效的抗菌和抗病毒分子,牠們患癌症的概率也的確比人們通常預計的更低,但是鯊魚仍然會患上各種疾病,包括腫瘤。除此之外,數百萬隻鯊魚每年死於愚蠢。不是牠們自己的愚蠢(就智力而言,鯊魚還行),而是人類的愚蠢,特別是那些認為鯊魚軟骨產品可以「提高免疫力」、抗發炎甚至抗癌的江湖郎中。那種認為「鯊魚有完美的免疫系統」的觀念是由那些想透過賣軟骨藥而大賺一筆的藥商推動的,這背後的研究也不可靠。真正的科學研究已經揭穿了這些騙人的鬼把戲,但是依然有人在獵殺鯊魚,依然把它們的骨骼碾碎,當成「神奇的藥方」。

所謂「鯊魚的免疫系統從未改變過」的說法也經不起推敲。根據化石證據,我們的確發現今天的鯊魚跟牠們幾億年前的祖先「看起來 」 沒什麼差別,顯然,這讓一些人認為,鯊魚在其他方面也沒有任何變化。但這裡有一個重要區別:鯊魚的體型解決的是在水中穿行的問題;鯊魚的免疫系統解決的則是對抗病原體的問題。水沒有發生演化,但是病原體卻一直在演化。想必你明白我的意思了。

模樣特別古老的皺腮鯊(Chlamydoselachus anguineus)。圖/WIKIPEDIA by Citron

鯊魚有適應性免疫系統,也有完整可辨認的 T 細胞、B 細胞、抗體,以及各種其他組成。鯊魚跟人類的適應性免疫系統有許多差異,畢竟,我們分開的時間已經很久了。不過,牠們在許多基本的細節上跟我們類似,我們可以自信地說,某種類似的適應性免疫系統在四億年前(我們分開的時候)就已經出現並且發揮功能了。

牠們選擇留在水裡,發育出可以替換的鋒利牙齒,追逐魚類,而我們(更準確地說,是那些不再是硬骨魚的我們)則爬到岸上,失去了鰓,發育出了四肢,又過了許多年,我們回到海裡,拍攝了多部關於鯊魚及其鋒利牙齒的驚悚電影。儘管如此,我們的免疫系統提醒我們,在不同的外表之下,鯊魚和我們其實是失散多年的兄弟

但是,讓我們沿著演化史再往回走一步,來到所有的脊椎動物分成兩類—有頜與無頜脊椎動物—的時間點。你也許沒聽說過還有無頜脊椎動物;老實說,這一類生物後來活得不太好,只有兩個科的動物避免了滅絕的厄運,活到了今天:七鰓鰻和盲鰻。這兩種動物長得都比較搞笑,牠們看起來像是努力要長成魚,但是好像不太合格,直到最近,人們一直都認為牠們並沒有適應性免疫系統

屬於無頷類的盲鰻,是韓國炒魚菜的原料。圖/WIKIPEDIA

也許牠們不需要:第一批有頜脊椎動物可能是掠食者,而掠食者往往會活得更久,後代更少,而且一般更注重質而不是量。同樣可以推斷,牠們在演化過程中對感染的抵抗力更強。鯊魚、人類、其他魚類以及所有有頜脊椎動物都有一個胸腺和脾臟,而且在各個物種裡無論是形狀還是功能看起來都比較類似,但是七鰓鰻和盲鰻就沒有。研究人員仔細檢查了無頜脊椎動物的基因組,發現牠們也沒有 T 細胞、B 細胞或者抗原受體的重組基因。但是問題在於,牠們實際上是有適應性免疫系統的—只是跟我們的不一樣而已。

這一點其實意義重大。我們以為我們的適應性免疫系統相當特殊,但是我們現在看到,適應性免疫系統在脊椎動物中似乎出現了兩次,而且是獨立演化出來的。

這也許是一種經典的趨同演化(convergent evolution):正如鳥類和蝙蝠各自以不同的方式演化出了翅膀,無頜脊椎動物使用一種和我們一樣的隨機重排機制,來增加抗原受體基因的多樣性,但是牠們使用的是跟我們這些有頜脊椎動物完全不同的一套基因,這種重排機制使用的是不同的酶,做著完全不同的事情。同樣地,牠們的淋巴球類型跟我們的也不一樣。不過,牠們的免疫系統看起來跟我們的一樣有效。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田出版

麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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