思想的生理基礎(chǔ)是大腦 如果我們把地球上自生命誕生到現(xiàn)在的歷程比作我們張開雙手的距離,那么人類出現(xiàn)的時間不超過一個指甲蓋的厚度,但是我們在發(fā)展上的成就卻超越了所有曾經(jīng)出現(xiàn)過和現(xiàn)存的物種。那么是什么造就了如此獨特的我們? 我將這個問題向我學(xué)政治的同學(xué)提問,他是這樣回答我的,他說:“人類是一根有思想的葦草。” 古埃及人曾經(jīng)認為思想的生理基礎(chǔ)是心臟,他們認為人類用心來思考,所以他們在制作木乃伊的時候會把心臟取出來妥善保管,而把大腦從鼻腔中用勾子掏出來很隨便地丟掉。 這種說法在古希臘的時候就已經(jīng)被糾正了過來,我們終于還了被當(dāng)作垃圾的大腦的清白。我們知道了思想的生理基礎(chǔ)是大腦。 而這樣一個神秘又復(fù)雜的大腦,引得一代代科學(xué)家為之癡迷,可以說“大腦如此之嬌,引無數(shù)科學(xué)家競折腰”,“發(fā)際線后移終不悔,為今消得人憔悴”。我自己也拜倒在大腦的“石榴裙”下。 人腦只開發(fā)了10%嗎? 引起我對大腦產(chǎn)生興趣的是這樣一個問題,不知道大家有沒有聽過這樣一句話:人腦只開發(fā)了10%。 在2012年的一項調(diào)查中發(fā)現(xiàn),48%的英國教師,46%的荷蘭教師都贊同這個觀點,甚至基于這句話還誕生了一部非常著名的電影《超體》,這部電影講述了我們的大腦如果開發(fā)到了100%,我們將變得無所不能。 事實真的是這樣嗎?我們的大腦中真的有90%都是完全沒有用的?我一直對這個問題感到十分疑惑。 直到有一天,我看到一位巴西神經(jīng)科學(xué)家做的實驗,她用一種有點可怕的方式統(tǒng)計了人類大腦中神經(jīng)元的數(shù)量,她溶解了三個成年男性的大腦,將大腦溶解在溶劑中做成了大腦湯,然后通過計算其中細胞核的數(shù)量,達到了計算神經(jīng)元數(shù)量的目的。 她得到了這樣一個結(jié)論,人腦中大概有860億個神經(jīng)元,同時她還提出,每10億個神經(jīng)元每天消耗6000卡路里的能量,也就是6大卡的能量,那么擁有860億個神經(jīng)元的大腦呢?答案是516大卡。 也就是說,一個成年男性每天要消耗1600到2000大卡的能量,而其中1/5的能量供給了大腦。 大腦的質(zhì)量占人體質(zhì)量的比例只有2%左右,但是它的能耗占比卻達到了20%,在兒童和嬰兒身上,這個比例甚至達到了驚人的50%和60%。如此高的能耗,大腦究竟用來干了些什么呢? 通過查閱資料我發(fā)現(xiàn),大腦所消耗的大部分能量,都用來維持神經(jīng)元的靜息電位, 靜息電位是什么呢?簡單來說,神經(jīng)元通常處于不工作的狀態(tài),就是靜息狀態(tài),為了讓它隨時被激活,進入工作狀態(tài),在靜息狀態(tài)時,神經(jīng)元每時每刻都需要消耗大量的能量來維持自己膜內(nèi)外的電位差。 除了這一部分的能量以外,剩下的少部分能量,大腦才能將其用于神經(jīng)放電,或者將信號傳遞至軸突或者突觸,而這事實上才是真正起作用的部分。也就是說,大腦中的神經(jīng)元只要存在,就必然像一個沒有開關(guān)的電路一樣,一刻不停地耗電。 我們節(jié)約的生物體又怎么可能允許大腦中有完全無用而只是耗能的部分存在呢?即使有這樣的部分,也早就應(yīng)該在進化中被舍棄掉了,可見,10%的理論還是有諸多不合理的地方。 以上,就是我自己一個關(guān)于腦相關(guān)問題的純推理過程,我非常想知道,科學(xué)家們又是怎樣去研究腦相關(guān)問題的。 人們對腦區(qū)功能的探索 其實在我看來,早期腦科學(xué)是一門十分令人無奈的學(xué)科,因為在實驗方面的缺乏,我們通常沒有辦法清楚地去了解大腦工作的機理,很多時候只能通過臨床醫(yī)學(xué)得出結(jié)論。 我因為對這方面感興趣,查閱了許多資料,最后我得到了一個非常令人哭笑不得的公式。以前的人們是怎么發(fā)現(xiàn)大腦各區(qū)塊功能的呢? 非常簡單,誰把大腦哪塊磕了,他什么功能出現(xiàn)了缺陷,然后我們就知道了,大腦的什么區(qū)域跟它的什么功能有關(guān),非常簡單粗暴。 我給大家舉一個非常有代表性的例子,在1937年的日俄戰(zhàn)爭中,俄方使用了一種直徑為7.62毫米、穿透性非常強的子彈,因為子彈直接穿透人體,它比停留在人體當(dāng)中造成的傷害小很多,所以有很多的日本士兵中彈以后仍然幸存了下來。 其中有一部分士兵是頭部中彈,有一位眼科醫(yī)生專門負責(zé)檢查士兵們的視力損傷,從而發(fā)放撫恤金,他在檢查過程中發(fā)現(xiàn)這樣一件事情,士兵們的大腦損傷部位與他們的視野缺失部位存在一定的聯(lián)系,于是他就畫出這樣一幅對應(yīng)關(guān)系圖。 這就是早期的人們關(guān)于腦區(qū)功能方面探索的典型的歷程,是不是非常符合我剛才所說的公式。 而這種方法在20世紀40年代有一個進階版本,神經(jīng)外科的醫(yī)生們?yōu)榱藢ふ野d癇的病灶,他們選擇使用低水平的電流刺激病人的大腦皮層。 他們發(fā)現(xiàn)在刺激到病人大腦的某些區(qū)域時,病人會感覺到自己身體的某一些部位受到了刺激,而再刺激到另一些區(qū)域時,病人身體的某個部位則會不由自主地運動起來。 看這張圖,當(dāng)我們刺激左邊這個紅區(qū)的部分時,病人可以感受到自己的嘴唇受到了刺激。但是在刺激右邊這個紅區(qū)的部分時,病人的大拇指則會不由自主地運動起來。 如果你以為科學(xué)家們只會畫這樣枯燥無味又奇怪的圖片,那你就大錯特錯了。 仔細觀察一下這張圖片,我們可以發(fā)現(xiàn)在這張圖片中,我們身體的各個部位所對應(yīng)的皮層區(qū)域所占的比例,事實上和它們所占我們身體的比例是不太一樣的,根據(jù)這個有趣的現(xiàn)象,科學(xué)家們做了一個比喻。 我們大腦中住著兩個小小人,就是圖中的樣子,感覺皮層小人和運動皮層小人,我們可以看到,這兩個小人的手很大,嘴也很大,但是軀體和四肢只有細細的一根,看起來非?;?。 ![]() 事實上這個特別奇怪的比例,與身體各個部位的動作靈敏程度和動作靈活程度有關(guān)。 以上我所介紹的這種大部分時候只能依靠臨床醫(yī)學(xué)得出結(jié)論的情況,直到后來我們擁有了更多高科技設(shè)備才有了緩解。 高科技設(shè)備幫助我們更加了解大腦 我們現(xiàn)在有了磁共振成像,有了CT,借助這些高科技設(shè)備,我們也可以更加深入地了解大腦的奧秘。 比如說我們現(xiàn)在就可以依靠PET-CT技術(shù)跟蹤大腦中神經(jīng)元的活躍區(qū)域。比如說這張圖,如果說你現(xiàn)在給我的大腦,用這個設(shè)備拍一張圖的話,可以看到我的大腦全部都是亮的,我現(xiàn)在的大腦在瘋狂地運轉(zhuǎn)來給你們做演講。 ![]() 如果聽了我剛剛的介紹以后,以為已經(jīng)了解了我們大腦中大部分的奧秘,那就錯了,在我看來,大腦中仍然有很多未解之謎。 我們來看一下這樣的一個案例,卡梅倫在她4歲的時候,由于炎癥患上了癲癇,這種病癥會不斷攻擊她的大腦,直至危及她的生命,為了保住她的性命,她的家人和她的主治醫(yī)師做出了這樣的決定,切除掉她大腦中病變的部分。 ![]() 這兩張圖片是卡梅倫的大腦在切除之前與切除之后的對比,看完可能感到非常震驚,幾乎切除掉了一半的大腦,這就像你拆除掉電腦一半的主板,然后要求它還能正常工作一樣,是幾乎不可能的事情,計算機不可能做到這一點。 ![]() 但是一個年輕的、充滿可塑性的大腦卻可以做到,這是卡梅倫現(xiàn)在的樣子,除了一半的身體有一些虛弱以外,她基本可以和正常人無異的生活。 ![]() 越是精密的東西,越是容不得一點差錯,但是我們的大腦卻顛覆了這個認知,而這也是它的神奇之處之一。 我們究竟為什么這么特別呢?因為我們有一個自然界中最神秘、最復(fù)雜、最強大的大腦,也許現(xiàn)在因為能力的局限,我對大腦的認識還有很多不成熟的地方,但是我希望,在接下來的時間里,通過不斷的學(xué)習(xí)與思考,我可以更加深入地去探究大腦的奧秘。 |
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