大脑袋不一定聪明,脑萎缩也许还有好处:剑桥9堂趣味脑科学课

21岁时,英国物理学家霍金被诊断出肌萎缩侧索硬化症,就是人们所说的“渐冻症”。即使在医疗技术进步的今天,这种疾病患者的平均寿命也只剩2至5年。结果霍金活了55年,直至2018年去世。

有人说,渐冻症比癌症更残酷,没有任何治愈的方法。开始时,走路摔跤;后来,无法写字、四肢失去控制,再后来,无法说话、无法呼吸,最终窒息死亡。

那么,为什么霍金比其他患者长寿得多呢?

部分原因可能是他在很年轻的时候就确诊了,而大多数患者五十多岁才被诊断出来。

英国生物学家亚历克西斯·威利特和珍妮佛·巴内特认为,更可能的原因是,霍金找到了对抗病魔的方法——工作。

霍金非常聪明,思维活跃,意志坚强。也就是说,他的大脑超凡脱俗,与众不同。高效的脑力活动可能更好地保护他免受“渐冻症”的进一步伤害。

亚历克西斯·威利特是剑桥大学生物医学博士。珍妮佛·巴内特是神经科学家、心理学家。他们发现抗精神药物导致了脑萎缩现象,对脑萎缩与认知能力的关系产生了浓厚的研究兴趣。他们将自己的思考和研究成果写成了这本书《我们的脑子够用吗?》

这本书提出的问题是,人类需要多少脑子?在理想化的状态下,我们需要自己全部的脑但如果人脑发生正常或异常的变化而部分缺失,我们也有能力适应生存和发展的需要

一、脑的进化:我们何以生而为人?

所有动物的脑的构成部分几乎是一样的,只是数量和组合方式差异很大。例如,有些动物大脑中的嗅球特别大,意味着发达的嗅觉功能。而人类视觉功能的脑区则很大。

人脑的进化方式决定了我们可以做很多其他动物无法完成的事情。同时,也有许多事情其他动物可以做到,人类却无能为力。

毫无疑问,将人类与动物区别开来的是人脑的强大功能。那么人脑与动物脑的根本区别是什么呢?

1.人脑进化的两个缺陷

人脑与身体的质量比例是动物界中最高的。相对巨大的脑袋瓜给我们带来了许多超越其他物种的独特品质。但也给我们带来了许多问题。

首先,庞大的脑就需要一个庞大的颅骨来容纳它。而直立行走意味着人类妇女的骨盆必须变窄,因此生产时留给婴儿头颅的空间十分有限。

怎么办呢?长期进化的结果就是,相比其他哺乳动物,人类婴儿大约提前出生6个月。此时的脑发育不良,尺寸仅为成年后的25%左右。刚出生的黑猩猩宝宝的脑大约是成年个体的50%,其他灵长类则接近75%。

另外,人类婴儿呱呱坠地之时,头上都是未闭合的骨板,以便顺利通过产道,也有助于随后几年脑的迅速扩张,直到骨骼最终长合。

这是一种非常巧妙的方式,使得脑的大部分发育过程得以在脱离子宫后完成,使得人脑拥有其他动物都不具备的认知能力和生存发展机会。

当然,这也确实意味着我们的孩子特别脆弱、容易受到攻击。而小狗和羊羔等哺乳动物的幼崽,出生后几分钟就能站起来跌跌撞撞地行走。相比之下,我们的宝宝几个月内都不能行走,经过十多年的发育培养,才能独自生存。

人脑的另一个缺陷是消耗能量极大。人脑的重量约1.5公斤,占体重的2—2.3%左右,却需要身体全部能量的20%来维持大脑运转,这一比例远远高于其他许多动物。这使得人类在寻找食物上花的时间更多,供给骨骼肌的能量逐渐减少,导致人类运动能力随之下降。

2.决定人与动物区别的不是脑容量

决定人与动物区别的根本因素不是脑的尺寸,而是结构,特别是神经元的数量。

人脑包含约860亿个神经元,在所有动物中是最多的。这使得人类具有独一无二的认知优势和特殊能力。

我们有复杂的声带和强健的舌头,以及非凡的语言能力。这些因素促使人类发展出了高度复杂的沟通能力。人类能有效沟通,汇聚智慧,就可以分工合作,就能够创造复杂的社会和技术,从而不断扩展人类的能力边界。

涉及到个体与他人、社会相关联功能区域就是人脑中最重要的部分。归根结底,这正是我们生而为人的根本。

3.大脑如何建构人的个性?

大脑将我们与动物区别开来,还将我们每个人区分开来。随着我们的成长,气质的早期差异会发展成人格的终身差异,塑造出各不相同的你和我。这是遗传基因和环境效应共同作用的结果。

关于环境效应,《我们的脑子够用吗?》提出一个观点,个体成长的“环境”要么是共享的,要么是独特的。决定个性的是遗传和独特环境,共享环境产生的影响很小。

比如一个家庭中,兄弟姐妹所处的共同成长环境是类似的,但个性差异很大。父母可以影响共享的环境,却不能左右独特环境。

那么,什么是个人成长的独特环境呢?独特环境不是那些主动降临我们被动接受的事情,而是我们“选择”的结果。

在生命中的每一刻,在基因的驱动下,我们会对环境做出选择。这些选择会形成一个越来越大的“环境”,从而塑造了我们的个性。

独特环境中的什么因素会影响儿童发育呢?其中一个重要因素是同伴的影响。令人惊讶的是,孩子选择和谁一起上学,和谁一起出去玩,这些事情比父母带来的影响更强,因为孩子能从同龄人身上学到社交互动。

所以,不是环境塑造了人,而是人“选择”了环境。这个选择实际上就是人的适应能力生存能力和发展能力。

二、脑的萎缩:另一种方式的进化?

距今20万至80万年左右,人脑尺寸才开始迅速扩大。这种快速的变化与剧烈的环境变迁有关,人类从树上迁移到了陆地上生活。人脑的尺寸最终达到了庞大的1500立方厘米,与最早的祖先相比,足足扩大了3倍。1万至1.5万年前,人脑就停止了增长,之后出现下降。

1.人脑的体积在萎缩

与人脑体积的峰值相比,人类的脑体积已经下降了大约100至150立方厘米,相当于一个网球的大小。

这是为什么呢?可能因为随着复杂社会的出现,人们不再需要为了生存殚精竭虑。脑适应了生活方式的变化,更有效地处理信息不再需要这么庞大的形态

可以用手机来类比,以前的手机体积巨大、功能有限,而现在的手机则越来越轻薄、智能、功能强大。

科学家发现,脑萎缩的程度与认知功能变化没有关系人脑体积虽然下降,但人脑变得越来越聪明。

2.脑萎缩其实很寻常

从人类进化的历史长河来看,脑萎缩并非特别不寻常的事。而且从个体的生命历程来看,脑萎缩在脑出现问题时就会发生,比如神经系统疾病、脑外伤、酒精和药物滥用。

即使我们很健康活过一生脑萎缩也必将发生。通常从30多岁开始,随着年龄的增长,我们的脑会萎缩,尤其是额叶皮质。

某些情况下,脑的特定部位出现萎缩似乎是有益的。比如,在正常发育中,儿童的脑灰质会逐年减少,但白质会增加。灰质减少量最大的儿童在智力功能方面发展得也最好。

还有的人乐于失去脑功能的某些方面。例如,存在焦虑和抑郁症状的人可能会希望自己大脑的边缘系统功能减弱,边缘系统控制着我们的情绪。

3.分布式认知与脑损伤修复

书中有个例子,科尔·科恩是一位作家,拥有加利福尼亚艺术学院写作和批判研究的艺术硕士学位。尽管她的智力始终高于平均水平,却一直都有学习障碍,无法完成许多看似简单的任务。

比如,她难以判断时间和空间,在没有手表计时的情况下,不能感知时间的流逝。如果站在路边时,她无法估算一辆迎面驶来的汽车,会在10秒还是30秒内抵达身旁。

成年后,医生才发现科尔·科恩的大脑缺少顶叶部分,在时间、空间意识和数字上存在问题。

先天或者后天原因缺失一部分大脑的人们,会丧失一部分的能力。但是,他们很可能像科尔·科恩一样,在其他方面做出杰出的业绩,也可以生活得相当不错。这是由于人脑神奇的“修复”功能。

人脑如何适应这种结构化的损伤?科学家发现,人脑可以持续不断地自我重组,脑细胞能够建构新的连接,并改造它们的活动路径。促进人脑修复的因素包括基因、环境、教育水平等等。

脑科学家研究发现,个体教育水平越高,脑损伤后恢复状况越好。对于儿童来说,较低的压力和较多的父母关爱,能够促使大脑恢复得更好。

脑科学家据此提出了一种“分布式认知”的理论,是指认知和知识具有共享性,会分布在我们周围的环境中。如果你拥有很好的环境工具,就可以承受失去更多脑子。

三、最强大脑:人脑将如何适应AI时代的挑战?

AI来自人脑,在某些方面又超越人脑。AI擅长的是程序化的事情,它们将取代那些重复性高、劳动密集型工作。“被失业”的我们,应该投入到创造性高、更有价值的脑力劳动上。

迎接AI时代,锻炼出“最强大脑”,我们可以做什么?学习、学习、不断地学习,特别是孩子们,因为他们可能就是AI时代的领导者。

1.婴幼儿时期要发展情感处理综合能力

如果绘制人脑学习技能的发展曲线,我们就会发现它在婴幼儿时期上升最快,在35岁左右达到巅峰,然后保持平稳,从50岁左右开始加速下降。

婴幼儿时期是人脑最重要的成长时期,事实上,婴儿的神经元连接数量比成年人多得多,大脑思维的活跃程度也超过成年人。

婴幼儿要学习的技能非常多,但最应该学习的技能之一是情感处理综合能力,也就是与人连接的能力。一方面可以促进大脑的全面发展,另一方面,孩子未来能够正确处理与他人情感关系,既不冷漠自私,也不情感泛滥。

要知道AI 机器人的弱点是无法识别和拥有人类的情感。情感相关的工作是AI 机器人永远无法取代的。

2.成年后要发展认知储备能力

脑科学家发现,有些人具备阿尔茨海默病的所有病理特征,但却没有明显的认知损伤。特别是那些智商高、受教育年限长和挑战性工作经历多的人患老年痴呆症的风险更低。为什么会这样呢?因为他们认知储备较为充沛。

认知储备能力是指通过不同的大脑网络和其他认知策略来优化或最大化认知表现的能力。

认知储备是脑功能的后备库,减轻脑损伤影响的“缓冲区”,反应了脑损伤的恢复能力。

令人鼓舞的是,认知储备可以毕生持续建构,遵循“用进废退”的原则。不管多大年纪,参加具有挑战性的认知活动、学习新技能都有益于大脑健康。

3.让我们活成“超级老人”,优雅地老去

要让脑健康地面对老年,我们要做的是:其一,尽可能地优化脑软件的运转。这个需要情绪管理和认知储备。其二,最大限度地减少对脑硬件的持续损害,主要通过尽可能地保持其血液供应,方法是运动。这点对于老年人来说,更为重要。

心理学的解释是运动能增加心理唤醒和警觉性,从而提高我们处理信息的能力。生物学的解释是,运动会释放一系列的化学物质,其中一些物质是脑细胞的关键驱动力,可以促进新记忆的形成。

在《我们的脑子够用吗?》这本书中,我们认识了人脑的过去、现在和未来,了解到人类拥有在多样化的环境中生存发展的伟大能力。疾病、损伤、遗传和环境命运的变幻无常之手,点燃我们大脑和人生的奇光异彩。

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