大脑在执行工作是分工的,而不是整体性的。各脑区必须相互合作,我们才能做出协调的行为。

womany编按:曾经有一部电影:药命效应里描述男主角,靠着药物完全开发大脑的潜能,让他从鲁蛇瞬间变成人生胜利组,这样的电影情节总让人好奇是不是真的可能发展出这样的药物,把每个人都变成爱因斯坦,但大脑的神秘莫测绝对不像电影里那么简单,让我们试着用科学的角度来打开大脑仔细地瞧瞧。(好想变聪明一定做得到的速读术:只要改善饮食,就能开发大脑潜力!


即将上映的电影《露西》剧情建立在一般人只开发了10%大脑的假设,女主角露西使用了可以增强认知能力的新药,唤醒了沈睡的90%大脑,可以驾驭强大的心智能力并强化身体机能,包括了特异功能、心智时空旅行和秒速学习的技能,好像解锁未知的90%大脑,就可以变成有特异功能的天才。虽然这个故事是很吸引人的电影题材,但其实故事的假设根本不科学呀!

10%脑力的起源

神经外科医生卡尔•拉什莱(Karl Lashley)以大鼠迷宫为实验,在训练大鼠走迷宫之前或之后切除不同区域的大脑,观察其学习能力。失去部分大脑皮质的大鼠依然可以走出迷宫。他发现,皮质的破坏面积越大,大鼠越难走出迷宫,但长时间的训练都可以弥补这些缺陷,且学习能力跟皮质破坏区域没有关系。

因此拉什莱在1950年代提出了知名的等位原则(Equipotentiality),即不同脑区执行相同任务,以及质量作用原则(Mass action),即学习能力与大脑皮质含量有关,而与脑区无关。(你会喜欢:左脑 VS 右脑人个性偏好大解析

脑部的功能障碍

拉什莱的理论在半个世纪前相当受欢迎,但现在科学告诉我们,大脑在执行工作是分工的,而不是整体性的。区区一个脑中风就可瘫痪大脑作业,依照中风位置和面积又有不等的影响。例如,运动皮质(Motor Cortex)受损会造成半身不遂;额叶(Frontal lobe)的布洛卡氏区(Broca’s area)受损会丧失说话能力。虽然大脑的可塑性让未受损的区域在一段时间后可以弥补部分功能,但鲜少有痊愈的案例。


图片来源

神经退化疾病如阿兹海默症(Alzheimer’s Disease)及帕金森氏病(Parkinson’s Disease),都各属于不同脑区的退化。阿兹海默症出现的记忆衰退,是由于海马回(hippocampus)的退化。而帕金森氏症的运动障碍则是中脑黑质(substantia nigra)多巴胺神经细胞(dopamine neuron)死亡的结果。这类退化性疾病都是不可逆的。(同场加映:手指操的惊人效果:预防阿兹海默症,从 50 岁开始

脑部的不同区域执行着不同的功能,并且相互连接让我们得以协调复杂的任务。因此在任何时候我们都有可能使用10%或100%的脑袋,这完全取决于我们正在做什么事。

即便是日常生活的行为,如购买一杯咖啡,我们也需要使用到高度的认知能力和执行能力来决定我们要做什么、条理分明的说话,让他人知道我们的选择。不只这些,我们还得计算价钱并且精准地将钱递给对方。各脑区必须相互合作,我们才能做出协调的行为。所以即使小区块的脑部损伤也可能对脑部功能造成严重的破坏。

饥饿的大脑

比起拉什莱实验的大鼠,人类的脑部显得更为复杂。人类的脑重量占了体重约2%,却消耗了20%的能量,呈现了不合比例的能量分配。大脑(Cerebrum)负责执行认知功能,小脑(Cerebellum)控制运动协调而脑干(Brainstem)负责维持呼吸等非自主行为。比起其他动物,我们的脑部相对大得多,演化出这么耗能的脑袋,一定是因为我们非常需要它。


图片来源

脑部所消耗的能量主要用来驱动数以百万计的脑神经元沟通,将分工区域连接起来形成监控网络。如果我们真的只用了10%的脑袋,那等于我们需要提供如此庞大的能量给那闲置的90%脑袋,这显得非常不合理。

未知的大脑功能

神经科学家正尝试揭开脑部运作的谜底。近年来,探讨脑部不同细胞角色扮演的研究相当热门。脑中只有10%的细胞属于神经元细胞,其余90%是神经胶细胞(Glial cell)及星状细胞(Astrocytes)。这些细胞似乎对连接神经元非常重要,不过最近的研究指出这些细胞有着更重要的功能——记忆形成。

人的脑部一直是科学家难以探知的领域,哪些脑区的交互作用形成了我们的意识?脑部如何控制一系列复杂的行为?至今还是未解之谜。