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人类大脑进化已达极限高能耗阻止大脑继续增长 2011-07-11

人类大脑切片幻灯片。

　　人类的大脑一直在进化，但是否会永远进化下去？人类是否会越来越智慧？这是科学家一直希望解决的问题。最新科研证明，人类的脑容量无法增加，神经元不能缩小，因此，人类大脑也有局限性，人类大脑不可能永远进化下去，我们的大脑不可能变得更加强盛。从物理学的角度看，人类大脑也不可能永远进化。

　　如果大脑连续生长就会从其他重要器官夺走更多的能量和养分令人类的生活能力受到威胁。幸运的是，人类的智商仍有可能连续提高，但这主要借助于外力，从书写到互联网的技术让我们的思想打破了人体疆界。另据研究，在未来20年之后人类将可备份人类大脑包括所有记忆。果真如此，人类大脑是否连续进化，可能也就不那么重要了。

　　大脑比你想像的更重些

　　人类是“万物之灵”，但我们在宇宙中毕竟处于怎样的地位？这个问题在很大程度上由我们的大脑所决定。英国分子生物学家以及作为1953年确定DNA结构专家之一的弗朗西斯·克里克曾经在其著作中说过“如果我们想要准确地确定我们(人类)在这个广阔而复杂宇宙中的位置就必须精确地了解我们的大脑。”

　　人脑比大家可能认为的更重，约占普通人体重的2%，由液体、脂肪和蛋白构成，密密麻麻分布着1000亿个神经细胞，通过产生和传递电子信号相互沟通。这些信号协调身体的每个动作，每个想法、记忆和感觉都源于它们。但是，我们对神经细胞的工作机制的了解远远不够。

　　我们刚一出生时，大脑仅仅是其成年大小的四分之一，1岁时这一比例升至四分之三，8岁时几乎就接近成年状态，但从20岁开始，整个趋势却颠倒了过来：大脑重量以每年大约1克的速度递减。像CT和核磁共振成像扫描这样的先进成像技术让我们对大脑工作时的结构有了深化了解，而PET和fMRI扫描这样的技术更进一步，通过显示哪部分被激活揭示大脑的功能机制。

　　大脑以两种方式存储记忆

　　记忆是人类生活之所以如此丰富多彩的基石，与我们的一系列能力存在密切联系，例如学习、讲故事以至于能否认识对方。记忆力的好坏完全取决于我们的大脑。最近几年，科研人员将有关记忆的研究上升到结构与分子层面。根据他们的研究发现，记忆存储于神经元联结内的很多大脑结构，其长期稳定性以至依赖于一个单一的分子。

　　大脑以两种方式存储记忆。根据麦吉尔大学和加拿大神经系统科学及心理健康和成瘾研究院的研究，一步棋、客房门牌号等短期记忆由大脑内高度发达的额叶前部负责处理。在大脑深处的海马状突起，短期记忆被转换成长期记忆。麦吉尔大学表示，海马状突起同时从大脑不同感觉区域获取记忆并将它们结合在一起，形成一个记忆集。举个例子来说，你可能记得整场晚餐派对而不是多个有关派对场面、声响和味道的单个记忆。

　　麦吉尔大学指出，伴着海马状突起对记忆进行处理，神经元之间的联结与记忆结合，最终形成一个稳固的联合体。例如，如果听到一段音乐，你可能回想起其他一系列与听到这段音乐时的场景有关的记忆。科学家在对大脑进行扫描时发现，当人们回想起一个记忆集时，大脑不同区域均处于活跃状态，说明记忆充当了一个索引，将大脑记录的不同感觉和想法联系在一起。

　　人类智商或已接近进化极限

　　大脑一直是科学家们研究的重点，但最近几年获得的发现尤其令人瞩目：对古人类头骨化石的研究揭示了人类大脑的发展，尤其是在80万到20万年前这段工夫的变化过程为了顺应新的环境和频繁的气候变化人脑完成了令人震惊的生长。在200万年的演变过程中人类大脑体积增加了三倍负责计划和决策的大脑新皮层明显增加。因为这个进步人类取得了辉煌的成就创建了各种文明以及复杂的社会行为。但科学家们还是想明白：人类的大脑是否会一直进化下去？人类是否会越变越智慧？

　　西班牙诺贝尔奖得主、生物学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔在第一次世界大战爆发前的几十年工夫里，一直对昆虫的神经解剖学结构进行研究，他发现蜜蜂的大脑只有1毫克，却能够完成穿过迷宫和复杂地带等任务，能力与哺乳动物不相上下。但蜜蜂的智商因神经细胞数量较少受到限制。

　　大象的大脑体积是蜜蜂的500万倍，但也存在缺陷，信号从大脑的一端传递到另一端所用工夫是蜜蜂的100倍，信号从大脑传递到足部也需同样工夫，迫使这个庞然大物只能依赖较少的反射，行动更为缓慢，每走一步都要耗费宝贵的大脑资源。

　　那么人的大脑呢？最新的研究证明人类大脑无论在生物还是生理上，都有其限制性。从物理学的角度说，人的大脑也有缺陷，人类的智商可能已经接近进化极限，因为绝大多数让我们变得更智慧的褶皱因物理学定律达到了极限。

　　高能耗阻止大脑连续增长

　　尽管全世界有半数人口认为人类大脑仅利用了10%，但现实上人们每天都在利用整个大脑。但是这种荒诞的说法之所以能存在很长工夫，它肯定说出了一些我们确实想听到的事情。

　　现实上，这种说法能如此长久地存在下去，可能因为它传达的乐观消息：“如果我们通常仅利用10%的大脑，那么想象如果我们能利用另外90%的大脑的一小部分，我们将能达到什么程度。”然而，大脑活动研究显示，即使是简朴的任务实际上也会引起整个大脑活动起来。

　　那么，人的大脑的体积是否会进一步增长？如果大脑体积增加的话，新增加的神经元不就可以提高大脑的处理能力了吗？科学家指出，大脑体积的增加当然会在肯定程度上有所帮助，但最终呈收益递减趋势，导致大脑对能量布满“饥渴”，使能量消耗大大提高使人变得迟钝。

　　如果换一个角度，大脑是一个电路，我们能否通过重新想象这个电路，比如，缩小神经元以便让现有的空间能够容纳更多的脑细胞，脑力不是同样可以增加吗？从理论上说，这种想象不是没有道理，但“新电路”会消耗更多能量并占据不成比例的空间。如果神经元变得很小就会变得过于不稳定。让“电路”变细则面临热力学方面的局限性，所受影响与电脑芯片的晶体管类似，通讯变得“吵杂”，效率自然大打折扣。

　　荷兰神经学研究人员米歇尔·霍夫曼在其研究中指出高能耗是阻止大脑增长的一个原因虽然大脑的重量只相当于人体重量的2% 但要消耗肌体能量的25%运用量远远高于其他任何器官。

　　(孝文)