大脑极限探奇

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  2009年6月,49岁的英国画家艾伦引起了媒体的注意:6年前还对绘画一窍不通的他,在经历了一次重大的脑溢血手术后,突然对绘画得心应手,创作出了一幅又一幅艺术画,仿佛一夜之间变成了艺术天才。科学家认为艾伦的脑神经因大脑中风受损和手术介入进行了重新连接,可能避开了受损部位,进而触发了其潜在艺术才能。
  这种奇妙的现象显然跟我们的大脑有着直接的联系。人的大脑就像一个微型宇宙,里面藏着我们难以穷尽的秘密。科学家迄今所发现的大脑的秘密不过只是冰山一角。下面就让我们来看看科学家掀起的这小小的一角。
  同样是一颗大脑,但只有少数天资聪颖的人能够脱颖而出,成为我们所说的天才,并让我们了解到大脑的神奇之处。那么人类大脑究竟能够达到什么样的极限状态呢?究竟是什么原因使得那些杰出大脑不同于常人?他们是否有什么生理上和心理上的不同之处?科学家对一些杰出大脑进行研究探索,希望揭示大脑挑战人类成就极限的奥秘。
  
  会59种语言的大脑
  
  出生在利比里亚黎巴嫩人齐亚德·法赞能听说读写59种语言,其中10种熟悉如母语,张口就来,其余的也可以在一周内达到熟练程度。他的父亲出生在哥伦比哑,法赞在很小的时候就被家人带到黎巴嫩。由于在海港附近长大,法赞经常遇到来自多个国家的水手,他很喜欢同他们聊天。进入学校后,法赞开始学习法语和英语,他一心想要在11岁时学会世界上所有的语青。在黎巴嫩的三年时间里,他主动学习了50多种语言,常常在一时期内同时学习几种语言。法赞的学习进度十分惊人,大约每3个月就能掌握一种语言。他曾希望去联合国工作,也曾有好几家情报机构来找过他,不过他现在更喜欢过宁静的生活,在巴西做一名语言教师。
  法赞无遗是令人惊叹的语言天才,这其中的奥秘在哪里呢?虽然发簪将自己的记忆比喻成一架“照相机”,但他并不觉得自己有什么特别之处,他认为掌握了如此多的语言必须倾注大量的学习。在他看来,任何人都能学会外语。他的建议是,每天花半小时认真倾听某种语言的本族人的发音,花半小时学习语法,再花半小时出声背诵,而这最后的半小时是尤为重要的一步。
  最近,法赞只用了一个星期的时间就掌握了加勒比海地区的克里奥尔语,其流利程度足以接受当地电视台记者的采访。
  法赞本人从未做过脑扫描,也从未参加过任何“天才语言”能力测试。而科学家对其他一些通晓多种语言这个问题没有—个简单的答案,唯—得到大家共识的是,早期接触并投入到语言学习的环境中将拥有巨大的优势。如果未能在出生后的一年里形成对语言特异性语音的辨别和记忆能力,那么这种对语言的识别认知能力会很快消失,语言学习将变得十分困难。在7岁前接触各种不同语言的语法规律似乎也能为以后的语言学习开通—条特别的捷径。而在另一方面,科学家一致认为,扩大词汇量只能靠记忆和勤奋。
  
  最聪明的大脑
  
  爱因斯坦是科学界公认的天才,他的大脑也被认为是人类历史上最聪明的大脑,那么爱因斯坦的大脑到底有何与众不同之处呢?1955年,在爱因斯坦去世仅7小时后,美国病理学家哈维·托马斯为方便研究,将爱因斯坦的大脑解剖成了240块!虽然爱因斯坦的大脑因为衰老出现了生理性的萎缩,托马斯还是仔细地对爱因斯坦的大脑进行了拍照和解剖,并将其保存在福尔马林溶液里,期待用新的研究方法来破解爱因斯坦杰出大脑的秘密。
  上世纪80年代初,美国神经科学家玛丽安·戴蒙德对爱因斯坦大脑的前额叶和顶叶的部分脑片进行了分析,这是大脑中与高级思维有关的区域。戴蒙德将其与来自别的11个大脑相同部位的组织切片进行比较后发现,爱因斯坦大脑中神经胶质细胞与神经元细胞的比例高于常人。科学家过去一直认为,大脑中只有神经元具有传递和处理信息的功能,而皎贡细胞只对神经元起能量提供和营养支持作用。如今科学家已经知道,神经胶质细胞也参与了神经元信息处理和信号传递的过程。爱因斯坦大脑神经胶质细胞的绝对数量已无法获得,但其左顶叶胶质细胞据估计是正常数量的两倍。戴蒙德教授认为,爱因斯坦的革命性成就与其发达的神经胶质细胞有关。
  上世纪90年代中期,科学家又对爱因斯坦大脑右前额叶的大脑皮层功能区组织进行了研究,这是—个与工作记忆、计划安排、智能行为和运动协调有关的区域。他们发现爱因斯坦大脑的神经细胞的数量和大小看来都与常人无异,但大脑皮层却较常人薄,只有2l毫米,而对照组的另外5个大脑皮层的厚度为26毫米。也就是说,爱因斯坦大脑皮质中神经元的密度较高,他的神经元的信息传递效率更高,这或许就是爱因斯坦能成为卓越的科学天才的奥秘之一。
  到1998年,科学家对爱因斯坦的大脑照片进行观察研究后发现。与普通大脑相比,其顶叶宽出15%,这一区域的两条主要的大脑沟回合并成一条大的沟回。此外,通常人的大脑是不对称的,而爱因斯坦的顶叶却是对称的。显然,在某些与空间和逻辑推理有关的重要脑区,爱因斯坦的大脑结构确实与众不同。
  
  拥有独特天赋的大脑
  
  据说全世界有100多个“天才”,他们在某些方面的非凡能力令人叹为观止:有人拥有超强的记忆力,像照相机一样对复杂场景过目不忘,其精确程度可达到令人难以置信的地步,如将所见到的东西用画图或雕刻的方式重现出来,或者将一本书的内容完整地记下来,或者将只听过一遍的钢琴协奏曲准确无误地演奏出来;有人拥有超强的计算能力,包括对平方、指数或日期等数据的计算,还有人能徒手画出完美的圆圈。不过,这些“天才”在其他方面表现出来的智力水平与其“天才”的称呼相去甚远。在这些天才中,有的患有自闭症,有的在出生时或在成长的日子里大脑受过创伤,他们除了在某—方面出类拔萃外,综合智力反而低于平均水平。那么,是什么原因造成了这些具有独特“怪才”的大脑呢?
  科学家目前还不是特别清楚,但他们对此还是有多种解释。有科学家认为天才源于实践:一些天才显然在某个方面极为专注甚至达到痴迷,这种钻研精神难免造成“偏科”。也有科学家认为大脑的发育偏差会导致他们失去某种整体的认知能力,有可能是因大脑受损或大脑左半球出现不寻常的神经连接所致。左半球大脑受损会引起自闭症症状。对自闭症患者进行扫描后发现,他们的大脑白质与常人有所不同,部分区域的神经连接过强,而大脑整体范围内的神经连接又相对薄弱。
  但也有科学家认为,其实我们每个人都拥有成为这种“天才”的潜能,或许只需关闭大脑中的控制高级认知能力的部分区域,就可以造就天才。科学家做了这样的研究,他们利用磁脉冲使志愿者的大脑皮层中一小部分控制高级功能的区域暂时失去活力,然后要求志愿者进行绘画、校对或复杂运算等活动,结果发现志愿者的上述技能都有所提高。如果这样的理论正确,那么也许在大脑的某些部分失去活性的情况下,我们的记忆能力和信息处理能力都有可能升级到某种 极限状态。
  
  最“长寿”的大脑
  
  不久前发表的一份研究描述了一则大脑尸检报告,死者是一位115岁的荷兰妇女,她去世时创下了最长寿女性的世界纪录。令人惊讶的是,她的大脑血管未见有任何损伤,也几乎没有与衰老有关疾病(如阿尔兹海默症)造成的蛋白堆积现象,细胞数量相当于60至80岁的人。科学家据此认为,人类大脑以及认知能力的寿命也许比大多数人的自然寿命还要长。
  衰老会给大脑带来诸多改变:给大脑供血的血管逐渐老化,覆盖在神经纤维周围的髓磷脂数量减少,脑容量变小,大脑表面的沟回变宽,脑室略微膨大。伴随衰老的还有神经信号传递速度的下降和不同脑区间协同能力的普遍降低,这也正是为什么人的记忆力会随着年龄越来越差的原因。不过,据心理学家说,虽然我们的记忆力在二三十岁时就开始下降,但经验和常识的不断积累一直在补偿记忆力下降带来的缺憾,这种情况可一直维持到五六十岁。
  大脑长寿没有什么灵丹妙药,痴呆等大脑衰老退化疾病除了某些家族遗传致病因子的因素之外,其余都是由一些不良的生活方式长期累积造成的,高血压、肥胖症、心脏病等都会增加中风和痴呆的风险,加强身体锻炼和勤用脑能减缓大脑衰老。如今,身体健康而思维清晰的百岁老人越来越多,以往认为老年痴呆症是衰老大脑无法逃避的宿命的观点正在受到科学家的质疑。显然,大脑有潜力让人活跃一生。
  
  超越体能极限的大脑
  
  体育健将的身体可说是天赋异禀,也可说是优秀的遗传基因和刻苦训练相结合的结果,但他们的大脑是否也有些与众不同呢?获“飞人”之称的奥运百米冠军博尔特,以及被称为“飞鱼王子”的游泳健将菲尔普斯,他们的大脑灰质是否拥有某种超乎常人的优势呢?
  许多体育项目都要求某些特定形式的身体运动,这些能力必然会在大脑中留下印记。由于大脑皮层监测着身体各部分控制运动的信号,与相应身体部分相关的大脑区域就会因为经常使用而更加发达。比如手眼协调性良好的人,其大脑顶叶皮层区域就会更活跃。
  当竞争对手在体能极限面前败下阵时,大脑可能会让他们选择坚持下去。据研究,体育运动中的疲累感可能不是来自肌肉,而是来自大脑。这与大脑中一种叫做“白介素6”的信号分子有关。在某些运动员的大脑中,这种分子的信号可能极弱而被忽略,而另一些人则相反。这也许可以解释为什么一些运动员能够超越其他人无法忍受的身体极限。
  
  大脑奇妙的超感和通感
  
  大多数人的眼睛都有三种类型的光感受器,分别参与光感知和分辨色彩,但少数人竟然拥有四种类型的光感受器,比普通人多了一种对光的感受能力。由于相关基因都在x染色体上,所以拥有这种神奇超感者无一例外都是女性。不过,这种神奇能力有时也会给“色觉超人”带来诸多麻烦,比如一位室内装饰酗十师,在她眼里看来丰富多彩的一些色彩系列,在普通人眼里都只是浅褐色而已,看来超感能力并非总是一种优势。
  还有一种“味觉超人”,他们因味蕾细胞数量比普通人多而拥有异常敏锐的品味能力。科学家认为,具有超感能力者的大脑并没有什么特别之处,每个人的大脑感觉皮层的接收能力都十分强大,无论感觉器官传送过来的信息有多庞大,都能进行加工处理,唯一不同的在于馈人信息量的多少,而非处理信息的大脑灰质。
  有—种叫做“通感”的超感能力超越了大脑所有的感官能力,拥有这种超感能力的人能将各种感官体验混合交融在一起,由一种感觉唤起另一种感觉。比如,有人听到某种声音或看到某些数字就会产生色彩的体验,有人在听到声音的同时会产生触感、味觉或形体感。一种理论认为,“通感”现象的发生是由于大脑不同感觉区域之间的连接性特别强而造成的。
  据研究,“通感”主要与基因遗传有关,每23人中就有1人具有“通感”能力。在我们的日常用语中也会发现这种“通感”现象留下的痕迹,比如我们常常使用“柔和的声音”、“流动的音乐”等词,这都表明触觉与视觉融进了我们的听觉,也意味着“通感”其实普遍存在,只不过我们每个人的体验深浅不一。
  
  与大脑灰质无关的记忆奇迹
  
  对于健忘的人来说,拥有超常记忆力的人肯定让他们艳羡不已。40多岁的记忆奇才美国人吉尔·普赖斯记得十几岁以来每一天的生活。美国人皮克是电影《雨人》中主人公的原型,他至少能背下7600本书以及无数的邮政编码和电话号码。英国人本·普利德摩尔刷新了三项世界纪录:5分钟内记下930位二进制数字,15分钟内记下819位数字,10分钟内记下364张扑克牌。
  记忆力强大如吉尔·普赖斯者,可能是正常的“记忆删减”过程出现了异常。一般来说,暂时存储在海马区的记忆如果得不到强化或提取会逐渐丢失,有的则转化为长期记忆存人大脑其他区域中。而许多专家则认为,记忆力差别与大脑的内在结构并没有必然的联系。记忆奇人善于利用一些强化记忆的方法,如记忆术、押韵法,形象化联想等,将一些记忆深深烙人大脑灰质中。更多研究人员认为,好记性依靠的是努力和专注,而不是特殊的大脑灰质。
  
  相关链接:高智商大脑
  
  人的智力与大脑结构有什么关系?有研究将之归因于大脑的大小、重量、体积或者头围,但都没有得出清晰明确的关系模式。例如,有科学家曾对100个已故之人的大脑进行分析,这些人生前的智商水平各不相同。结果发现,大脑半球的体积与智商存在一定的正相关性,但这种相关性却因性别、左右手的使用习惯以及智商测试类型的不同而有所差异。例如,在女性和习惯用右手的男性中,语言表达能力与脑容量呈现正相关性:女性的视觉空间能力与脑容量也有一定联系,但没有与语言能力之间的相关性那么明显。
  显然,脑容量大小不是决定智商水平的唯一因素。女性大脑一般小于男性大脑,但男女智商水平之间并不存在明显的差距。一位名叫玛里琳的女子在1986年至1989年间保持着世界最高智商的吉尼斯世界纪录。但自玛里琳之后,吉尼斯纪录取消了该项评定,其中部分原因是由于玛里琳达到的高智商属于一种极限,超过这个极限很难再进行准确的界定,毕竟智商得分取决于测试类型以及其他影响因素。
  如果说脑容量大小不是智力的决定因素,那又是什么呢?2000年,英国科学家确认了大脑中主管“一般智力”的区域。所谓“一般智力”指智力测试中所测量的智力。脑扫描显示,在进行一般智力的智力测试时并不如我们想象的那样激活大部分的脑内区域,通常只调动了大脑中的一个特殊区域——额叶外侧皮层。这表明,大脑活动的效率、神经连接及集中的大脑活动可能比脑容量大小更为重要。智力与大脑中的工作记忆区域也有关系,多用脑可强化工作记忆,有助于提高智商水平和解决新问题的能力。
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