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英國分子生物學家以及作為1953年確定DNA結(jié)構(gòu)專家之一的弗朗西斯-克里克曾經(jīng)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(yīng)新的環(huán)境和頻繁的氣候變化，人腦實現(xiàn)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(jīng)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(jīng)元以便讓現(xiàn)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(jīng)元變得很小，就會變得過于不穩(wěn)定。 荷蘭神經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jīng)元使用線粒體在內(nèi)部生成能量，如果縮小神經(jīng)元，其能量供應(yīng)就會隨著體積縮小而減少。如果神經(jīng)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(chǎn)生一個嚴重問題：隨著大腦的生長，其神經(jīng)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(shù)據(jù)。結(jié)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(guān)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(diào)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(jié)構(gòu)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(nèi)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。 |
