人類大腦進化已達極限高能耗阻止大腦繼續增長【不好意思，內容有點長】

伯爵 | 2011-8-28 23:20:02

1樓

人類大腦切片幻燈片
　　人類的大腦一直在進化，但是否會永遠進化下去？人類是否會越來越聰明？這是科學家一直希望解決的問題。最新科研證明，人類的腦容量無法增加，神經元不能縮小，因此，人類大腦也有侷限性，人類大腦不可能永遠進化下去，我們的大腦不可能變得更加強大。從物理學的角度看，人類大腦也不可能永遠進化。
　　如果大腦繼續生長就會從其他重要器官奪走更多的能量和養分令人類的生存能力受到威脅。幸運的是，人類的智商仍有可能繼續提高，但這主要藉助於外力，從書寫到互聯網的技術讓我們的思想打破了人體疆界。另據研究，在未來20年之後人類將可備份人類大腦包括所有記憶。果真如此，人類大腦是否繼續進化，可能也就不那麼重要了。
　　大腦比你想像的更重些
　　人類是“萬物之靈”，但我們在宇宙中究竟處於怎樣的地位？這個問題在很大程度上由我們的大腦所決定。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·克裡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)在這個廣闊而複雜宇宙中的位置就必須精確地了解我們的大腦。”
　　人腦比大家可能認為的更重，約占普通人體重的2%，由液體、脂肪和蛋白構成，密密麻麻分布著1000億個神經細胞，通過產生和傳遞電子信號相互溝通。這些信號協調身體的每個動作，每個想法、記憶和感覺都源於它們。但是，我們對神經細胞的工作機制的了解遠遠不夠。
　　我們剛一出生時，大腦僅僅是其成年大小的四分之一，1歲時這一比例升至四分之三，8歲時幾乎就接近成年狀態，但從20歲開始，整個趨勢卻顛倒了過來：大腦重量以每年大約1克的速度遞減。像CT和核磁共振成像掃描這樣的先進成像技術讓我們對大腦工作時的結構有了深入了解，而PET和fMRI掃描這樣的技術更進一步，通過顯示哪部分被激活揭示大腦的功能機制。
　　大腦以兩種方式存儲記憶
　　記憶是人類生活之所以如此豐富多彩的基石，與我們的一系列能力存在密切聯繫，例如學習、講故事甚至於能否認識對方。記憶力的好壞完全取決於我們的大腦。最近幾年，科研人員將有關記憶的研究上升到結構與分子層面。根據他們的研究發現，記憶存儲於神經元連接內的很多大腦結構，其長期穩定性甚至依賴於一個單一的分子。
　　大腦以兩種方式存儲記憶。根據麥吉爾大學和加拿大神經系統科學及心理健康和成癮研究院的研究，一步棋、客房門牌號等短期記憶由大腦內高度發達的額葉前部負責處理。在大腦深處的海馬狀突起，短期記憶被轉換成長期記憶。麥吉爾大學表示，海馬狀突起同時從大腦不同感覺區域獲取記憶並將它們結合在一起，形成一個記憶集。舉個例子來說，你可能記得整場晚餐派對而不是多個有關派對場面、聲音和味道的單個記憶。
　　麥吉爾大學指出，隨著海馬狀突起對記憶進行處理，神經元之間的連接與記憶結合，最終形成一個穩固的聯合體。例如，如果聽到一段音樂，你可能回想起其他一系列與聽到這段音樂時的場景有關的記憶。科學家在對大腦進行掃描時發現，當人們回想起一個記憶集時，大腦不同區域均處於活躍狀態，說明記憶充當了一個索引，將大腦記錄的不同感覺和想法聯繫在一起。
　　人類智商或已接近進化極限
　　大腦一直是科學家們研究的重點，但最近幾年獲得的發現尤其令人矚目：對古人類頭骨化石的研究揭示了人類大腦的發展，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建了各種文明以及複雜的社會行為。但科學家們還是想知道：人類的大腦是否會一直進化下去？人類是否會越變越聰明？
　　西班牙諾貝爾獎得主、生物學家聖地亞哥·拉蒙·卡哈爾在第一次世界大戰爆發前的幾十年時間裡，一直對昆蟲的神經解剖學結構進行研究，他發現蜜蜂的大腦只有1毫克，卻能夠完成穿過迷宮和複雜地帶等任務，能力與哺乳動物不相上下。但蜜蜂的智商因神經細胞數量較少受到限制。
　　大象的大腦體積是蜜蜂的500萬倍，但也存在缺陷，信號從大腦的一端傳遞到另一端所用時間是蜜蜂的100倍，信號從大腦傳遞到足部也需同樣時間，迫使這個龐然大物只能依靠較少的反射，行動更為緩慢，每走一步都要耗費寶貴的大腦資源。
　　那麼人的大腦呢？最新的研究證實人類大腦無論在生物還是生理上，都有其限制性。從物理學的角度說，人的大腦也有缺陷，人類的智商可能已經接近進化極限，因為絕大多數讓我們變得更聰明的褶皺因物理學定律達到了極限。
　　高能耗阻止大腦繼續增長
　　儘管全世界有半數人口認為人類大腦僅利用了10%，但事實上人們每天都在利用整個大腦。但是這種荒誕的說法之所以能存在很長時間，它一定說出了一些我們確實想聽到的事情。
　　事實上，這種說法能如此長久地存在下去，可能因為它傳達的樂觀消息：“如果我們通常僅利用10%的大腦，那麼設想如果我們能利用另外90%的大腦的一小部分，我們將能達到什麼程度。”然而，大腦活動研究顯示，即使是簡單的任務實際上也會引起整個大腦活動起來。
　　那麼，人的大腦的體積是否會進一步增長？如果大腦體積增加的話，新增加的神經元不就可以提高大腦的處理能力了嗎？科學家指出，大腦體積的增加當然會在一定程度上有所幫助，但最終呈收益遞減趨勢，導致大腦對能量充滿“饑渴”，使能量消耗大大提高使人變得遲鈍。
　　如果換一個角度，大腦是一個電路，我們能否通過重新設計這個電路，比如，縮小神經元以便讓現有的空間能夠容納更多的腦細胞，腦力不是同樣可以增加嗎？從理論上說，這種設想不是沒有道理，但“新電路”會消耗更多能量並占據不成比例的空間。如果神經元變得很小就會變得過於不穩定。讓“電路”變細則面臨熱力學方面的侷限性，所受影響與電腦芯片的晶體管類似，通訊變得“吵雜”，效率自然大打折扣。
　　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於人體重量的2% 但要消耗肌體能量的25%使用量遠遠高於其他任何器官。