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英國分子生物學家以及作為1953年確定DNA結構專家之一的弗朗西斯-克里克曾經在其著作中說過：“如果我們想要正確地確定我們(人類)在這個廣闊而復雜宇宙中的位置，就必須精確地了解我們的大腦。”克里克的建議在最近幾年得到重視。對古人類頭骨化石的研究揭示了人類大腦的發(fā)展、尤其是在80萬到20萬年前這段時間的變化過程：為了適應新的環(huán)境和頻繁的氣候變化，人腦實現了令人震驚的生長。 在200萬年的演變過程中，人類大腦體積增加了三倍，負責計劃和決策的大腦新皮層明顯增加。因為這個進步，人類取得了輝煌的成就，創(chuàng)建了各種文明以及復雜的社會行為。盡管如此，很多科學家還是想知道，人類大腦的發(fā)展和所能達到的智力是否存在極限。 這些疑問逐漸得到了研究的證實，確實存在著在生物和生理上阻止大腦變得更強大的限制。是否能夠讓大腦的體積進一步增長，從而增加更多的神經元以提高大腦的處理能力呢？科學家認為，這會使能量消耗大大提高，導致身體虛脫。那么縮小神經元以便讓現有的空間能夠容納更多的腦細胞是否可行呢？實驗證明這條路也行不通：如果神經元變得很小，就會變得過于不穩(wěn)定。 荷蘭神經學研究人員米歇爾-霍夫曼在其研究中指出，高能耗是阻止大腦增長的一個原因，雖然大腦的重量只相當于人體重量的2%，但要消耗肌體能量的25%，使用量遠遠高于其他任何器官。如果大腦繼續(xù)生長，就會從其他重要器官奪走更多的能量和養(yǎng)分，令人類的生存能力受到威脅。 朝著相反方向發(fā)展也會遇到類似問題，研究顯示過多縮小神經元及其傳遞脈沖的延長部分會讓它們的活動變得不穩(wěn)定。劍橋大學神經科學家西蒙 勞克林解釋說，這種做法同樣會遇到能量問題，神經元使用線粒體在內部生成能量，如果縮小神經元，其能量供應就會隨著體積縮小而減少。如果神經元變得太小，就不得不降低活動頻率以在有限的能量中生存。 無論是通過自然演變還是基因手段，讓人類大腦的腦容量變得更大的途徑之一顯然是增加它的體積。但這會產生一個嚴重問題：隨著大腦的生長，其神經元的體積也會增加，導致大腦密度降低。這會使腦細胞之間的距離變大，連接細胞的軸突也必須變得更粗更長，這樣才能更快地傳遞數據。結果會怎樣呢？霍夫曼認為，這會使細胞電脈沖傳遞的時間變得更長，讓大腦無法以正常的速度處理信息。 美國范德比爾特大學物理學家維賈伊 巴拉蘇布拉馬尼安指出，更粗的軸突還會導致另一個與能量有關的嚴重問題。例如軸突變粗一倍，能耗也會增加一倍，但脈沖傳遞速度卻只能提高40%。必須強調大腦體積并不是決定智力或信息處理能力的唯一或主要因素，大腦“纜線”結構及其活動也許更為重要。隨著大腦體積變得更大，更多的能量被用來增強內部軸突而不是大腦信息處理區(qū)域的能力，因此增加大腦體積(來提高智力)的想法不可行。 |
