《最強大腦》

關於作者

蘇珊娜•埃爾庫拉諾-烏澤爾,神經學家,美國範德堡大學心理學與生物科學系副教授,TED大會演講人。蘇珊娜從經常被大衆忽略的神經元數量入手,以一種全新的理論解釋了爲什麼人類比其他物種更聰明。

關於本書

本書是一本探討人類大腦進化的新銳研究作品。它開創了嶄新的研究方法,同時以簡明易懂的語言爲讀者闡明瞭影響智力水平的因素。更重要的是,本書針對人類大腦爲什麼更聰明這個問題提出了與以往研究截然不同的全新理論。

核心內容

大腦皮層的神經元數量決定了動物的智力水平,人類大腦皮層中的神經元數量遠高於其他物種,所以人類比其他物種更聰明。由於神經元數量越多,大腦的重量越大,對應的身體重量也越大。因此在進化過程中,可用卡路里量的有限性強迫大型類人猿在身體重量和腦子重量之間做出選擇。人類因爲掌握了烹飪技術而使在短時間內攝入大量卡路里以支持大腦運轉成爲可能。其他物種則不得不犧牲神經元數量,將攝入的卡路里用於維持身體運轉。
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圖片來源:《得到》

神經元縮放規則

簡單來說,就是每種動物的大腦在進化過程中,都要遵循一定的規則。這種規則規定了神經元數量和大腦體積之間的關係。有的動物進化程度比較高,在相同體積的情況下,能擁有更多的神經元。有的動物進化程度比較低,在相同體積的情況下,神經元數量比較少。需要注意的是,所有動物大腦的重量和體積呈正相關的關係,體積越大,重量也越大。所以在研究的過程中,有的科學家把體積當作參數,有的科學家把重量當作參數,但他們得出的結論是大致相同的。

案例

比如以老鼠爲代表的齧齒類,它們就屬於進化程度比較低的,大腦體積不大,擁有的神經元數量也很少。人類作爲一種極其聰明的物種,擁有高達1000億個神經元。如果我們不幸地遵循了老鼠的神經元縮放規則,爲了保持1000億個神經元,我們的大腦重量就得超過60斤,對應的體重將高達80噸!

人類的大腦遵循類靈長動物的進化規則

人類的大腦之所以展現出異於其他物種的高級能力,是因爲作爲靈長類動物的一員,人類的大腦嚴格遵循了靈長類動物的神經元規則,在更小的大腦皮層和小腦裏塞進了更多的神經元,在智力水平上把其他物種遠遠甩在身後。但是人腦也有其自身的特殊性,比如:相對於同等體型的非靈長類動物,人類的腦子足足比大了7倍;人腦每天消耗的能量占人體全部耗能的25%;大猩猩腦子的體積只有人類大腦體積的1/3,在人類面前實在是不值一提。

「腦之湯」的實驗方法

在「腦之湯」這種方法出現之前,對神經元計數的難點在於大腦內的細胞並不是均衡分佈的。通過把固體的大腦變成細胞核在其中自由浮動的、具有均衡性的湯,蘇珊娜只要取一小部分湯出來,數清楚裏面有多少細胞核,也就知道了大腦中有多少細胞。大腦中除了重要的神經元,還有一些其他類型的細胞。蘇珊娜的下一步是將一種只能把神經元染色的抗體加入腦之湯,再數一數被染色的細胞核有多少,從而計算出神經元佔大腦所有細胞的比例,以及神經元的真實數量。

決定動物聰明程度的是神經元數量而不是腦容量

在科學領域,聰明程度通過「認知能力」的高低來體現。認知能力只與一個東西有關係,那就是大腦皮層中的神經元數量。其他動物的腦子雖然大,但人類大腦皮層中的神經元數量遠比其他動物要多,所以人類比其他物種更聰明。

案例

蘇珊娜選擇了重量巨大的大象的腦子與人腦進行比較,試圖找出到底是全腦重量還是大腦皮層神經元數量影響了大象和人類的認知水平。
人類顯然要比大象聰明,我們會說話、會寫字、還能把大象拉到實驗室裏研究一番。但是人類的全腦重量只是大象全腦重量的三分之一,所以首先可以排除全腦重量對認知能力的影響。我們再來看大腦皮層神經元數量。整個大象腦子總共有2570億神經元,但是其中98%的神經元都存在於大象的小腦。在大腦皮層神經元數量這個最關鍵的數據上,大象只有56億,無法與人類的160億神經元相提並論。
這些實驗數據有力地證明了這個結論:大腦重量並不重要,大腦皮層的神經元數量纔是決定人類聰明與否的關鍵

烹飪在人類進化的過程中的作用

在進化早期,大腦的地位並不太重要。因爲覓食能力相對低下,人類和其他動物一樣,攝取能量的絕大部分被用於維持身體機能運轉。大腦消耗能量的多少跟其擁有的神經元數量密切相關,神經元數量越多,人越聰明,大腦耗能越大。分配給大腦的能量變少了,我們就自然而然地更笨了
人類掌握烹飪技巧之後,在同樣的時間裏、耗費同樣的體力,能夠獲得更多的能量。在進化的過程中,更多的能量意味着人類有機會把多出的能量分配給大腦。久而久之,大腦就有機會擁有更多的神經元,變得更聰明,聰明到學會耕種、學會畜牧,開始農業文明。從這個角度看,如果沒有某位祖先在某天突然掌握了烹飪技巧,我們的大腦還會和其他近親一樣,只能淪爲身體的附庸,起不到決定性作用。所以我們在潛意識裏把烹飪視爲極其重要的技能,進而影響了我們對其他人的判斷。

金句

  • 人類的優勢在於我們是唯一研究自己和其他事物,並且在研究的過程中產生知識,完好無損地傳播開來的物種;我們能改變自己,用戴眼鏡、植入和手術等方式彌補自己的缺陷,從而改變自然選擇的規律;我們徹底改變自己所在的環境,使我們能在任何地方居住;我們使用工具製造工具,使工具變得更強大,能解決更多更困難的問題;我們不斷尋找更復雜的問題的解決方案,這讓我們自己的能力也隨之增長;我們創造描述知識的方法,讓後人學習知識時不再需要直接的演示—這些都使我們變得特別。雖然所有需要的認知能力都不是人類獨有的,我們應用這些認知能力的複雜性和靈活性顯然是其他任何物種難以望其項背的。

  • 我進行了一項名爲「你瞭解你的大腦嗎」的調查,其中一個問題是「我們僅使用了大腦的10%」,60%接受過大學教育的里約本地人的答案爲「是」,我對此感到非常震驚。我在流行科學雜誌甚至宣傳片中都看到過這個易使人上當的描述,但是從沒預料到它在公衆的意識中如此根深蒂固——而且這個說法還是虛構的。我們在任何時候都需要使用整個腦子,我們學習和進步,成就偉大的事業,甚至在睡覺時都使用了100%的腦子,只是使用的方式不同。

  • 我們已經到達這個位置,我們中只有極少的人主宰了現在的技術。誰知道怎麼融化和加工金屬?更不用說用它來從頭製造一輛汽車、一部手機或者一臺電腦。能自稱科學家甚至不等於我知道怎麼製作一支簡單的鉛筆。當今技術中的很多不再掌握於一個個體。我們誇口從古希臘以來走了很長的路—但是我們不再同時是建築學、生物學和理學專家。這就是爲什麼科學(知識)和技術(工藝)必須被小心地栽培、記錄和傳授給下一代。擁有令人矚目的大腦皮層神經元數量從而能達到令人矚目的成就是不夠的:我們站立於前人的肩膀之上,並且現在我們這一物種的成就作爲一個整體遠遠超過任何一個個體。人類很久以來就超越了個人。它自強化地匹配了我們大腦皮層中驚人數量的神經元促成的技術發明和文化傳播,後者又將我們的性能成形爲能力,並讓我們成爲人——無論情況好還是壞