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没人怀疑人类拥有高超的智慧,那么这一切是不是要归功于人类的脑袋大呢?从绝对尺寸上衡量,人脑并非最大。例如,鲸鱼和大象的大脑约是人类的6倍。但是,衡量大脑的大小时不应该忽视大脑与身体的比例关系。在身体尺寸相同的前提下,人类的大脑是非常大的,大约是其他哺乳动物的7倍。这似乎表明我们人类的聪明智慧与超大号的脑袋密切相关。事实真的如此吗?
人类的骄傲受到质疑
正如大象拥有长长的鼻子,孔雀长着美丽的尾羽一样,聪明的大脑似乎是人类独有的特征。人们通常认为,如果没有神经元密布的大脑,我们只不过是普通的灵长类动物而已。虽然不见得笨得要命,但是却不会像现在这样聪明。
然而,研究人员仔细查阅了灵长类动物的考古记录后发现,人类大脑的进化程度与其他灵长类动物完全相同。一位生物学家在对比了各类动物大脑中神经元的数目后指出,与其他灵长类动物相比,人脑并无任何特别之处。这些发现打破了我们长久以来的信条:人类之所以能够成为“宇宙之精华,万物之灵长”,是因为我们的大脑进化得最好。
巴西里约热内卢联邦大学的苏珊娜·霍兹尔专门从事进化研究。她在研究中发现,虽然通常情况下大脑越大的生物倾向于更加多才多艺、更具有创造力,但事实往往并非如此。以有蹄类哺乳动物和灵长类动物为例,牛和马的大脑体积是猴子的4~5倍,但是,显然猴子拥有处理更加复杂问题的能力。水豚是生活在亚马孙地区的一种身形巨大的啮齿动物,它的大脑质量为75克,但大脑质量仅52克的卷尾猴却比它聪明得多。
过去,人们用较大的脑袋支配较大的身躯来解释这些不同。人们认为,动物越大,大脑的单个神经就越大,意味着神经元数目不能太多,否则就装不下。也有的人认为,脑袋越大,更多的空间都被用来容纳更长、更厚、绝缘性能更好的神经通路,神经元本身的数量相应地就要减少。因此,一只65千克的水豚与一只4千克的卷尾猴相比,智力水平较低。
但是,霍兹尔认为实际情况要比这复杂得多。不同分类级别的动物大脑构成不同的线性关系。她想知道的是,任意给定一种动物的大脑,其中所包含的神经元的准确数目,以及人脑神经元的数量是否也在灵长类动物的线性范围内。
人脑只是放大版的灵长类动物大脑
通常,人们采用立体测量学的方法来计算人脑的神经元数量。首先,选出具有一定代表性的大脑切片,数出切片中的神经元数目,然后可推测出人脑的神经元总数约为1000亿个。
不过,霍兹尔决定采用一种新的方法,希望得出更加准确的结果。由于每个神经元仅有一个细胞核,因此通过计算细胞核的数目就可以准确得知神经元的数目。她将小鼠的大脑用甲醛固定以后,再用含盐的去污剂浸泡,这样一来细胞膜破裂,剩下的是完整的细胞核。通过搅拌使细胞核均匀分布后取样,就可以数出细胞核的数目。最后,她再算出神经元占全部细胞的比例。
随后,霍兹尔又对仓鼠、豚鼠、田鼠、刺鼠和水豚等啮齿类动物进行了一系列研究。结果发现,随着个体的增大,神经元和神经递质增多,单个神经元也变大。由此可见,对于啮齿类动物来说,脑袋越大反而智能越低;个体越大,神经元也越大,也就需要更大的脑袋。这些发现印证了过去的猜想。那么,灵长类动物的情况又如何呢?
为了找出答案,霍兹尔用同样的方法对6种不同的灵长类动物的大脑进行了实验,其中包括狨猴、夜猴、松鼠猴和猕猴。正如她猜想的那样,灵长类动物的大脑与啮齿类动物的大脑是不同的。灵长类动物的脑袋越大,神经元的数量越多,但每个神经元的大小却不变。也就是说,如果啮齿类动物和灵长类动物的脑体积相同,那么灵长类动物大脑内的神经元数目更多一些。如果一只啮齿类动物和一只灵长类动物有相同数目的神经元,那么前者的大脑体积将是后者的6倍左右。
霍兹尔应用类似的方法,估测平均体重为70千克人的大脑质量约为1300克,含有900亿个神经元,与通常认为的1000亿相差不远。接着,她对1位70岁和3位50岁的男性大脑进行了研究,发现他们的大脑平均质量为1500克,有860亿个神经元,基本符合估测结果。她说:“正如对在这个体重范围的灵长类动物的大脑估计的那样,人脑只是一个按线性比例放大的灵长类动物大脑。”
大脑并非越大越聪明
一直以来,人们认为随着灵长类动物的进化,它们的大脑也在变大,而且越大越聪明。英国剑桥大学的尼古拉斯·芒迪在对比了37种现存的和23种灭绝的灵长类动物后发现,对于大多数灵长类家族的分支来说,在进化过程中大脑都在变大,无论是绝对质量还是相对质量。然而,令人惊讶的是,在某些灵长类家系中,随着进化大脑的尺寸却在变小,包括鼠狐猴、狨猴、白眉猴。
芒迪的分析表明,我们应该谨慎考虑将大脑与身体的比例作为证据证明人脑的优越性。当他推测灵长类动物的身体如何进化时,没有找到任何的总体趋势。在一些灵长类动物中,如长臂猿和疣猴,它们的大脑变大而身体却变小;而像大猩猩,大脑变大的同时身体也变得更大。他得出这样的结论:灵长类动物的大脑和身体的进化回应了不同的自然选择压力,两者在大小上不具有关联性。霍兹尔赞同芒迪的观点,认为身体和大脑的进化步调并不一致。因此,虽然大猩猩和人类的体重相近,但大脑的大小却仅是人类的1/3。
英国伦敦大学玛丽女王学院的拉斯·奇蒂克从事蜜蜂研究,他认为大脑尺寸与认知能力、行为系统的相关性比我们预想的要小得多。蜜蜂大脑的体积仅1立方毫米,含有100万个神经元,但蜜蜂能建复杂的蜂巢,保护种群,并能够对很多事情达成共识。此外,还有一项研究发现,蜜蜂比脊椎动物包括婴儿学习得更快。但是,人们往往因为昆虫的大脑太小而经常轻视昆虫的智力。奇蒂克指出,尺寸并不代表一切,神经元分布的方式才是智力的关键。 |
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