在所有的动物中,人无疑是最聪明的。那么是什么因素在其中发挥了主要的作用呢?如果说人的大脑比较大,但比人脑更大的动物也不在少数,比如说鲸鱼、大象等,它们的大脑都比人脑要大。神经生物学家研究发现,最关键的因素并不是脑的体积大小,而是脑中所包含的神经元的数量。
那么,人脑中有多少神经元呢?一些科普资料称有1000亿个左右,有一位科学家比较较真,查遍了各种科技文献,却发现没有现成的答案,换句话说,科普资料里的这些数据都是大致估出来的,没有什么科学依据。这位科学家是巴西籍的神经生物学家埃尔库拉诺-乌泽尔,她花了几年的时间来研究这个问题,成为第一个以此为研究主题的科学家。
2017年,埃尔库拉诺-乌泽尔的研究成果的中文版以《最强大脑》为题面世,在这本书中,有两个非常重要的科学结论:
第一,不同动物的大脑的构造有所不同,大脑中的神经元数量也完全不同,而大脑中的神经元数量决定了动物的智力水平。
在上个世纪,曾进有一些生物学家进行过人脑和其他动物脑组织的比较工作,但无论是通过显微镜的观察,还是解剖学的研究,都一再证明人脑并没有什么特殊之处。这样的比较完全是基于当时潜在的基本假设一一所有哺乳动物的脑子的构建方式是一样的,它们在脑尺寸和神经元数量比上有着相同的关系。这样,人脑就与其他哺乳动物的脑子就没有了区别。整个20世纪,在一般操作中,人们把各物种的脑子不分青红皂白地比较一通,就是希望所有哺乳动物的脑子是在同一张基本蓝图上的放大和缩小。
埃尔库拉诺-乌泽尔对这一基本假设提出了质疑:如果所有哺乳动物的脑子都以同样的方式构建,那么两个同样尺寸的脑子应该拥有相近的神经元数量,并在它们的组织结构中以类似的方式分布。在这样的假设下,脑子都是约400克重的牛和黑猩猩,在认知能力上应该不分伯仲。但事实上,黑猩猩比牛具有更丰富、更灵活、更复杂的行为技能,以及更高级的认知能力。
埃尔库拉诺-乌泽尔通过研究得出如下结论:所有的脑子确实都由神经元构成,神经元是最基本的计算单元,它们处理信息,并将信息在由神经元组成的大规模网络中传递。神经元通过突触接收信息,每个神经元约有10
000—100
000个突触。这些突触汇集在神经元胞体,接收信息、加以处理并传递给下一个神经元。虽然有更多的突触会增加神经元传递的信息的灵活性和复杂度,但合理的假设是,给定物种的脑子的计算能力应该更多地取决于其神经元数量,而不是突触数量。
不同动物的脑子构造也有所不同,脑中的神经元数量也完全不同。人脑中总共有860亿个神经元,其中大脑皮层有160亿个神经元。大脑皮层的神经元数量决定了动物的智力水平,人的大脑皮层中神经元数量远高于其他物种,所以人类比其他物种更聪明。大象的脑子总共有2570亿个神经元,但是其中98%的神经元都存在于大象的小脑中。而大象的大脑皮层只有56亿个神经元,无法与人类相比。
第二,大脑皮层中的神经元数量越大,能耗也越大。人类大脑的重量只有体重的2%,可它工作时消耗的能量却占身体每天所需能量的25%。人之所以能够很快超越其他物种,主要是因为人类掌握了烹饪技术。能够在短时间内摄入大量卡路里以支持大脑运转。
由于神经元数量越多,大脑的重量越大,对应的身体重量也越大。埃尔库拉诺-乌泽尔大胆推测:在进化过程中,可用卡路里量的有限性强迫大型类人猿在身体重量和脑子重量之间做出选择。人类因为掌握了烹饪技术而使在短时间内摄入大量卡路里以支持大脑运转成为可能。其他物种则不得不牺牲神经元数量,将摄入的卡路里用于维持身体运转。埃尔库拉诺-乌泽尔指出:烹饪是对人类进化起决定性作用的元素。如果没有掌握烹饪技巧,如今的人类很可能每天花费超过8小时的时间在丛林中狩猎,以获得食物。
埃尔库拉诺-乌泽尔的观点建立在对不同物种大脑神经元数量研究的基础上,凭借计算神经元数量的高超能力,她发现人脑既是典型的灵长类动物大脑,也是进化中极为特殊的异类。认知能力的高低取决于大脑皮层中神经元数量的多少,人脑中数量极为巨大的神经元数量使人类在进化过程中一跃成为万物之灵。
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