爱因斯坦的大脑

当哈维（Thomas Harvey）手持手术刀开始解剖操作的那一刹那，他心里明白，这绝非一次平平常常的尸体解剖。在美国新泽西州普林斯顿大学医院里，这位病理学家面前横躺着的是世界名人爱因斯坦（Albert Einstein）的遗体。这位物理学家在7小时前刚刚去世，死于腹腔大动脉瘤破裂。

哈维取出了大脑

当哈维进行了尸体解剖后，开始处理头部，并小心翼翼地取出大脑。他清楚地知道，自己的双手正捧着当代最大的秘密之一。这些大脑的沟回或许可以透露出这位男士的天才所在，这位20世纪最伟大的自然科学家的脑细胞中所隐藏的智慧的秘密？！

迄今为止还没有一个人像爱因斯坦那样对物理学进行了革命。早中担任伯尔尼专利局官员期间，它就在思考一个问题，即电磁辐射也是由有关的粒子组成的，并以此为量子理论奠定了基石。与此同时，他还推翻了牛顿力学：依据狭义相对论的观点，时间和空间在某一相互体系中并无绝对的大小，他从中总结出著名的质能公式E=mc² 。爱因斯坦的第三个天才之作是提出了揭示宇宙崭新特性的广义相对论。宇宙是弯曲的，因而光线只得循着并非笔直的轨道到达地球。这些观点对与爱因斯坦同时代的人来说是滑稽可笑的。但在1919年的一次日蚀观测中，天文学家证实了这一点，并为许多同行人士所接受。此外，爱因斯坦还受到专家团体的赞赏，1921年他诺贝尔物理学奖，1933年移居美国。

取出大脑后，哈维把大脑放在秤盘上。秤盘指针显示重量为1230克；而美洲或欧洲男性大脑的平均重量约1400克。哈维无法据此得出结论。100年前，法国巴黎有个名叫布罗卡（Paul Broca）的外科医生对无数个大脑进行了体积测量，并记下了其重量。它当时的目的是找出脑的大小与智力强弱的关系，但以失败而告终：一边是呆子的脑袋，另一边是天才的大脑，重量都接近1200克。不过，他是发现脑的解剖结构与特定功能有联系的第一人，即左右大脑半球有功能分工，尤其是左额叶某一区有控制语言生成的功能，被定名为布罗卡皮层区。

此后，爱因斯坦大脑的下落不明。直到50年后，哈维首次接受专访，才彻底曝光整个事件的绝对内幕。已经91岁高龄的哈维回忆道：“在切下爱因斯坦的大脑之后我一直将它保存得很好，我先从脑动脉中注入防腐剂，又从各个角度拍了很多照片。”哈维称为了方便研究，他把这颗大脑总共切成了240块，而且每块上都贴上了标记。哈维说“之后，我只把240块大脑样本中的少数几块交给几位知名的科学家分析，其余大部分都秘密保存起来。”

现在爱因斯坦已经过世，躺在停尸房的担架上。哈维接受了解剖任务，这并非是说可以取出大脑。但他私下征得爱因斯坦长子汉斯（Hans Einstein）的同意，悄悄将爱因斯坦的大脑取出，以留给科学界做研究汉斯与爱因斯坦的好友兼遗嘱执行人内森（Nathan）的条件是：研究的结果必须发表在科学期刊上。之后，遗体被火化，由爱因斯坦的一位同事负责将骨灰散落在迄今无人知晓的地方。

20世纪80年代的中期，哈维重新开始对爱因斯坦的大脑进行研究。他把许多切片分送给德国、委内瑞拉、中国、日本、阿根廷等国的科学家；别的科学家也通过各种途径与他进行联系，希望跟他一起研究，他也豪爽地提供给他们，只是声明“仅仅是出借，而不是出售”。

几篇重要论文

1978年记者利维（Steven Levy）把哈维的故事发表在《新泽西月刊》（New Jersey Monthly）上，引起轩然大波。各地的记者、摄制组纷纷涌向堪萨斯州的威奇托，团团围住哈维的小屋，几乎每天都有关于爱因斯坦大脑的报道。一天，加州大学伯克利分校的神经解剖学家戴蒙德（Marian Diannond），在课堂上看到学生拿出一份杂志，上面刊登了爱因斯坦大脑的复原像，于是开始留意此事。几年后她找到这位昔日普林斯顿的病理学家并毛遂自荐，索要一些爱因斯坦的大脑标本。哈维很快将标本放入一个小瓶中寄给她。那么，把爱因斯坦大脑的哪一部分放入显微镜下检查呢？作为解剖学家，她非常熟悉灰质的每一个沟回，这样就能够研究那一块可能是爱因斯坦对物理学特别有自觉的区域。法国数学家阿达马（Jacques Hadamard）曾对数学家以什么样的图像进行思考产生兴趣，并问过爱因斯坦他的思维世界是“语言的还是视觉的”。爱因斯坦回答说，在他的思维过程中书面词语没有什么特别的作用，更多的是感到为一种要求所驱使并形成逻辑的设想。此时此刻，处于思虑中的他脑海里呈现的是模糊的视觉图像。

戴蒙德经过仔细地考虑，选择了两个脑区，一个是在额叶的上方（布罗德曼9区），另一个是在顶叶及部分联合皮层（布德罗曼39区）。研究表明，人类的额叶和顶叶在进化过程中生长得特别显著，，9区主要与行为、注意、和记忆有关，而39区具有语言机其他复杂功能，如视觉空间认知、数学思维和运动想象力等。戴蒙德估计，所有这些在爱因斯坦这样天才脑上会有明显的特征。她着手统计神经细胞和神经胶质细胞的数量，计算神经细胞与神经胶质细胞的数量之比。神经胶质细胞填满了神经细胞间的空隙，其基本功能是支持神经细胞，即神经元，还有调节神经递质释放等重要作用。多数科学家认为人脑每天失去1万至10万个脑细胞。年老、生病、外伤都可以使脑细胞死亡。脑细胞一死，就很快地被附着在它周围的神经胶质细胞消化。神经胶质细胞不但是清洁工、也为神经细胞提供营养。假如神经胶质细胞与神经细胞之比很大的话，就表明神经细胞曾

特别活跃过。

戴蒙德的研究小组仔细检测了爱因斯坦左右大脑半球的9区和39区，发现神经细胞和神经胶质细胞之比比较低，尤其是左半球39区有显著性差异。按照爱因斯坦继承人的愿望，1985年戴蒙德等将研究结果发表在专业杂志《实验神经学》（Experimental Neurology）上，这是对爱因斯坦大脑研究的第一篇报告。作者认为每一个神经细胞周围的神经胶质细胞越多，脑的工作效率就越高，智力也就越发达。这一结果似乎揭示了爱因斯坦非凡思维能力的缘由，但其他的科研人员仍持怀疑态度。

关于爱因斯坦脑的研究，还有两篇论文需要介绍。一篇是美国亚拉巴大学伯明翰分校的安德森（B,Anderson）与哈维1996年在《神经科学通讯》（eNeuroscienc Ltters）上发表的文章。他们报道了爱因斯坦大脑及5个对照大脑右前额9区1平方毫米皮层下神经元密度、大小及数量计测结果。发现1平方毫米大脑皮层神经元的数量或平均大小，爱因斯坦的大脑皮层与对照大脑的皮层没有不同，但爱因斯坦大脑皮层右9区比对照大脑皮层薄些。所以，爱因斯坦大脑的神经元密度更大。安德森和哈维推论，这表示爱因斯坦的大脑皮质神经元有较佳的传输效率，因而可以解释爱因斯坦的卓越天才。

另一篇是怀特尔森（Sandra F, Witelson）和基加（D,L,,Kigar）及哈维于1999年发表在英国著名医学杂志《柳叶刀》（The Lancer）上的论文，标题是“爱因斯坦异乎寻常的大脑”。加拿大麦克马斯特大学（McMaster University）的神经科学家怀特尔森从哈维那里得到了19小块爱因斯坦的大脑，通过与35个正常男性（平均年龄57岁）的大脑进行比较，发现它们之间有重大差异：爱因斯坦大脑的顶下叶区异常发达，比平均脑宽15%，约1厘米；左右顶叶区的沟模式很特别，外侧裂显著偏转到后中沟，且比正常样本明显地短小。该报告指出，大脑后上部的顶下叶区在视觉空间认知、数学思维和运动想象力方面发挥重要作用。该区域的异常发达在一定程度上可以解释为什么爱因斯坦会形成自己的独特的思维方式。神经科学家推论：这条沟的缺乏，可使得脑细胞延伸得更远，有助于思考和通讯，以开发和交流信息。于是爱因斯坦成为数学天才，他的相对论文章导致了始于1905年的近代物理学革命。

尽管这些研究结果很有趣，但必须记住，这项研究的实验组仅有一个大脑，即爱因斯坦的大脑。其他数学天才是否也有类似特征？此外，至今还没有显微水平的研究。依照现代神经科学的观点，该论文没有说明神经元怎样连接，也就不可能谈及神经元功能有否差别，也不知道这些差别的重要性。关于脑怎样构建个性和智慧，并形成创造性，尚有很多问题。利用现代脑成像技术观测活着的天才的脑结构与功能，也许可以揭示是什么使得这些人成为巨人。

重建大脑模型

2004年，英国神经生理学家利思戈（Mark Lythgoe）和物理学家一起对哈维手上的大脑切片进行了仔细地研究，终于揭开了爱因斯坦过人智慧的秘密。他们用计算机控制激光建模技术，制作了活体大小模型，精度达到千分之一英寸（1英寸约2，54厘米），仿佛大脑就在爱因斯坦的头颅内一样。他们以原照片为基准，将哈维当初分割的240块样本逐个拼凑，终于重建了爱因斯坦大脑的完整图像。他们发现大脑顶叶比常人大15%，尤其是左下顶叶的神经胶质细胞比例明显偏高；另外从爱因斯坦的侧脑裂不明显的特征推论，爱因斯坦的大脑生来就有些重叠区域，这些重叠也许让他更有数学和空间观念。总之，我们已经知道爱因斯坦是个天才，也知道他的大脑在形态上与正常大脑不一样。但是，这一点也没有证明它们之间有任何因果关系。也许真的需要“观测若干数学天才的脑，看看是否也存在相同的异常”。尽管天才的秘密至今未完全揭示，但大脑的特殊构筑也许暗示着天才富有的创造性。

不过，仍然有许多问题没有解答，如聪慧究竟是什么？可以预计，“聪慧”迟早会有明确的定义；聪慧是怎样形成的？聪明的人是否有更多的神经胶质细胞？他们的神经元网络系统传输、加工和整合信息是否比别人更加有效？此外，有些“专家综合征”患者，智商低下，近乎“白痴”；他们在某一方面却显示出非凡的才能。据报道，一对有智力障碍的双胞胎乔治和查尔斯，有一种超人的计算本领，他们能说出公元前929年4月24日是星期几，也能回忆起自他们成人以来如何一天的天气情况。这种“白痴—天才型”们大脑又作何解释？总之，存在大量令人困惑的问题，而一个基本问题是“大脑究竟是如何运作的？”

一个世纪以来，大脑一直被视为“黑匣子”，通过输入与输出信号间的关系来推测大脑怎样工作。直到20世纪70年代，先后诞生了计算机X射线断层成像（CT）正电子发射断层成像（PET）、功能核磁共振成像（fMRI）等影像术，科研人员才得以观测到活体人脑结构与功能的细节，发现大脑哪些部位受损可能导致精神分裂症，或精神压抑带来的灾难性后果。

尤其令人兴奋的是不同学科间出现明显的交叉，心理学家越来越多地与神经科学就密切合作。一方面是“从上到下”研究脑的结构与功能，另一方面则“从下而上”，对神经细胞回路水平感兴趣。在计算机专家和信息科学家的支持下，建立大脑工作的抽象模型。

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作业思考题：

⑴结构决定功能。近来发现爱因斯坦的大脑确与常人不同，其大脑皮层的顶下小叶部位异常发达，比常人厚1cm，从而使得脑宽超出常人的15%。你认为头大就聪明吗？

⑵影响人脑发达的因素有哪些？