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大腦居然不是用來思考的?

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此刻,你正開動大腦讀這幾句話。大家都知道,所有人的頭裡都有個大腦,如果把大腦從顱骨里拿出來,人就死了……這是一個普遍的常識,但我們對大腦的了解並非一朝一夕得來的。

我們自認為知道的……

最早提到大腦的文獻是公元前 1600 年古埃及的一份紙草書 (這份紙草書稱為「埃德溫·史密斯紙草書」。顯然,它不是以自己的古埃及作者命名的,而是以 1862 年購入這份紙草書的收藏家命名的。)。這份紙草書近乎於一篇科學文獻,寫的是頭部在受到擊打等暴力創傷的後果。作者是一位外科醫生,他很可能處理過戰爭創傷。這是最早描述了腦脊髓液和大腦皮層的文獻,堪稱史無前例。因為當時,人們對身體的這一部分及其作用還不甚了解。

公元前 4 世紀,思想家亞里士多德認為大腦只是個散熱器,腦袋大可以幫助人們保持冷靜,所以人類比其他動物更理性。雖然希波克拉底等人對此產生了懷疑,但許多學者還是站在亞里士多德一邊,把思想和情感歸於心臟。在幾個世紀里,出於道德和(或)宗教的原因,人們很少進行人體解剖,所以這方面認知也沒什麼進展。公元 2 世紀,蓋倫曾指出思想形成於顱骨內。但直到 19 世紀,人們才了解腦信號的電性質,20 世紀初,神經元才被發現

今天,大家都知道了思想、情感、對世界和自己的認識形成於腦中。我們的大腦極為複雜,甚至可以說是人類至今所知宇宙中最複雜的結構。人類當然以此為傲。這讓我們感到自己在自然界中地位特殊,很開心地忘了自己的其他特質:比起某些動物,我們的感官可以說是極不發達;我們沒有厚厚的皮毛和鋒利的爪子,牙齒也不夠鋒利……人類應該算是一種弱小的生物。但實際上,人類是一種大型動物,比起大部分天上飛的、水裡游的、地上跑的、草里爬的或是一動不動的動物,我們都要更大、更強。智人(Homo sapiens)是可怕的長跑健將,可以把獵物追得筋疲力盡;他們的視力也不差(患有近視和散光的不算)。然而,驚人的腦指數(腦指數(Encephalization Quotient)用于衡量某一物種大腦與身體的比例,這也是大腦的實際大小和預期大小之比,預期大小按照相近物種的身體比例得出。比如,人類的腦指數是 7.44,倭黑猩猩的腦指數是 2.80,獼猴的腦指數是 2.09。)才是人類的驕傲,彷彿我們具有一種「超能力」一樣。我們很容易把大腦當成人類區別於其他生物的標誌,因為不管就個人而言還是對全體人類來說,我們都對大腦的運作方式和進化史都知之甚少,也不清楚大腦如何產生了一種無法解釋的東西——意識。

人類曾經的無知實在令人汗顏。未來幾千年後,人類可能也認為今天的我們對大腦的認識十分有限,對大腦運作的猜測太過草率。不過有一件事可以肯定:大腦不是用來思考的。你可能會痛斥我「太荒謬!」所有人都知道,我們用大腦思考,這顯而易見啊。我們確實用大腦思考,腦力在人類進化史上也扮演了很重要的角色。然而,「大腦是用來思考的」這句話的問題出在「用來」一詞上。這個隨手拈來的詞看似無關緊要,卻恰恰體現出我們沒有真正領會進化論。如果大腦是用來思考的,那麼所有大腦都應該會思考。我們快速回顧一下大腦的進化過程,就會發現事實並非如此。

大腦進化簡史

大腦進化史這一節受到大衛·羅布森《大腦簡史》(A brief history of the brain)一文的啟發。此文於 2011 年發表在《新科學家》雜誌上。

大腦能運行起來,是因為組成大腦的細胞能對化學信號或電信號做出反應,協調應對環境。這種能力可不是一朝一夕造就的。有研究表明,非常原始的單細胞生物領鞭毛蟲用一種化合物交流,而這種化合物和人類大腦神經元交換的化合物一樣。領鞭毛蟲也有鈉離子通道(允許鈉離子通過的膜狀結構),和人類大腦神經元用來傳輸電信號的通道一樣。領鞭毛蟲很可能類似於 8.5 億年前動物界誕生之初的生物。

其次,多細胞生物的某些細胞專管信息傳遞,讓生物能更好地回應環境變化。海綿沒有神經系統,但人們卻在它們身上找到了類似於神經突觸的結構 (神經突觸是兩個神經元之間專門的接觸區域,用於交換化學信號。)。

大約 6 億年前,我們的祖先還像蟲子一樣,它們變得兩側對稱,一些神經元聚集起來形成神經節,中樞神經系統由此發展。最精密的神經節在嘴和眼的旁邊。在脊椎動物中,文昌魚有初級的大腦,它由一個控制遊動的結構和一個控制視覺的結構組成。這一目的動物幾億年來一直如此,沒有再給自己的腦添加灰質,但過得也挺好。有人甚至認為,腸鰓綱(包括海蠕蟲)在一代代的進化中失去了大腦。這證明,有大腦也不全是好處。大腦的運作成本很大,要消耗很多能量,所以保留它未見得有益。

運動是解謎的關鍵

神經生物學家丹尼爾·沃爾伯特認為,這些都說明動物獲得大腦,完全是因為需要運動:怎麼移動,怎麼回應環境,怎麼做出合適的動作……也許,正是因為面對這些挑戰,動物的前身才在自然選擇的促使下慢慢產生了大腦。

海鞘綱的奇特性質佐證了這種觀點。這是一種原始形態的海洋脊椎動物,與我們化石中的共同祖先近似。在其生命周期中,幼蟲階段十分「自由」,而成蟲階段需附著在其他物體上。幼蟲階段的海鞘能游泳,在找到附著物後,它就變態進入成蟲階段,永遠不再移動。因為不需要再做任何運動,海鞘會消化掉自己的神經系統。

繼續沿著「進化樹」觀察演變過程,我們就會發現脊椎動物進化出了魚的形態。其大腦發展出的一些結構今天依然在人類的大腦中。比如視頂蓋,它讓我們注意到視野中值得關注的物體。又如杏仁核,該組結構位於邊緣系統的中心,邊緣系統與情緒密切相關。所以,杏仁核參與判斷刺激能帶來何種情緒,我們本能的恐懼反應和愉悅反應都源於這一區域。

接下來,生命在進化樹上化為兩棲類,繼續受益於更大、更複雜的大腦。2.5 億年前,哺乳動物出現了,它們的大腦相對於身體迅速增長。在遠古哺乳動物的顱骨化石中,人們發現最先發展起來的是嗅覺和觸覺相關區域。更晚一些,與人類有親緣關係的動物發展出腦半球外層,這個新皮質與邊緣系統緊密相關。6500 萬年前,恐龍消失,哺乳動物興盛,靈長類在環境的「選擇」下變得視覺發達、行動靈敏,而這些特徵都少不了大腦的處理能力。

進化到了靈長類,進化歷程已過大半。靈長類動物行為複雜,個體間的互動和社會生活也變得重要起來。我們比較不同種類的靈長類就會發現,個體間關係越多,大腦就越大,額新皮質就越發達。大腦已能夠運用海量信息進行抽象和推理。人科(即靈長類中「我們」這一科)的大腦越來越大,而靈長類中與人科相近的其他科卻沒有獲得更大的大腦,它們變成了各種猿和猴。但是,這一切還有待一個重要事件的發生——人類直立行走,離開叢林……我們祖先的大腦直到 2500 萬年前才與靈長類近親徹底區分開,這一變化的真相尚不清楚,反正肯定不是為了研究數學或追尋存在的意義。

這次,大腦增長可能與咀嚼肌有關。我們祖先的飲食變了,咀嚼的需求減小,咀嚼肌也就沒那麼發達了。顱骨的物理束縛很可能減少了,於是顱骨得以擴展,給大腦留出更多空間。從此,各個組織開始相輔相成,事態開始急速發展:更大的大腦可以想出更好的辦法,獲得更多的資源,而多得的資源又營養了大腦,讓大腦變得更大……人類學會用火後,烹煮食物也起到了類似的作用。結果,腦子越大的個體越容易存活,其後代亦然。

隨著語言、工具和學習的發展,文化出現了。這為人類的生存帶來了新的優勢。一旦學會說話,自然選擇必然促使相關生理特徵固定下來。加上性競爭——它讓孔雀的尾羽更艷麗奪目,人腦再度增大(具體機制還在研究之中)。終於在 20 萬年前,智人出現了,我們的旅程開始了。我們是進化歷程中一個暫時的極端,正如之前所有世代的祖先一樣。

貌似寥寥幾筆就講完了人類大腦的進化史。但是我們不能就此以為,自然中有一種力量促使生命向著擁有越來越大的大腦發展。某些脊椎動物看似如此,但這遠不是其他更大範圍的生物的普遍規律。另外,從智人誕生之初到現在,我們的大腦其實輕微地縮小了。而且別忘了,在人類中,擁有最大大腦的是尼安德特人,他們在三四萬年前就已經消失……

大腦最初產生是為了運動身體。那麼,大腦到底是如何產生的?生態系統最終被擁有發達大腦的物種統治,這又作何解釋?像我們這樣龐大的大腦,其真正的作用是什麼?

預測未來?

我們周圍的生物都是複雜進化的結果,它們繼承了前代的特徵。物種、個體之間的競爭慢慢消滅了不適合生存與繁殖的物種和個體,無情地推動基因不停突變、混合。經過 30 多億年的進化,如今生物具有的特徵都能保證最大存活概率——只要環境繼續遵循以前的規律變化。由此說來,大腦和胰腺、大腳趾一樣,我們今天擁有它們,是因為它們幫助了我們的祖先生存和(或)繁殖。從定義上說,所有器官都是生存器官。這是進化論的基礎。雖是老生常談,我們還是看看這種觀點能把我們帶向何方。

上文已經說過,大腦很可能是為了控制動作而產生的,不會動就沒有大腦。可是,大腦為什麼會變大?大腦對生存有何作用?兩個問題的答案其實密不可分。巨大的大腦可以更好地預測周圍將發生的事,以便採取行動,保證生存。我們可以把大腦視作展現未來的腺體,動物藉此做出合適的舉動。

大腦如何「展現未來」?來看看它如何一步步運作。大腦先把視覺、嗅覺、平衡、疼痛等感官信息集中起來。從接受信號、傳輸、綜合、轉譯到形成環境認知需要幾百毫秒——畫面是一瞬間之前的,所以感知其實屬於過去!動作也一樣,中樞神經系統的某處產生命令,通過神經傳給器官,再做出動作,這也需要幾百毫秒,所以動作也不可能立即做出,只能在一剎那之後。

動物必須有能力對環境帶來的挑戰、機會和危險做出適當反應,才有最大的生存概率和繁殖機會,並把特徵傳給後代。禮尚往來:大腦利用瞬間之前的數據忠實地描繪瞬間之後的世界,讓身體及時反應,提高生存和繁殖的機會;身體也保護、滋養大腦,將大腦的生成編碼在基因中。大腦的主要作用是讓身體跟上環境,儘管有不可消除的延遲。

在《自私的基因》一書中,理查德·道金斯在喬治·C. 威廉斯所做研究的啟發下,認為生物都是由基因產生的「生存機器」,身體只是基因的載體,保證基因的傳播。大腦讓我們的祖先活得足夠長,能有效地繁殖,所以大腦適應生存。但是,如果生存是大腦產生的唯一推動力,那麼我們對世界的認知就無須符合現實。因為對人類這種社會性種族來說,其他因素可能比現實更重要。從人類生存角度來說,他人形成的環境最重要,甚至勝於自然環境,大腦應該能適應這一重大因素。在這種環境中,理性——以推理形成思想的結構性思維,並不一定是最好的,所以數學、邏輯、某些科學學科和一些特別費腦子事情從根本上就不吸引人。我們覺得這些事情很複雜,是因為我們的祖先並不需要在這上面出類拔萃,進化並沒有讓他們天生具有這些能力!

總而言之,我們能擁有認知能力和智力,是因為自然選擇了能夠預測「社會互動」等情況的大腦,也是因為我們的祖先在選擇性伴侶時更看重大腦。

人類並不一定要有理性思維的能力。但是,這種能力無疑能帶來巨大優勢,讓人類世代都能更有效、更長久地開發賴以生存的資源。可以想見,這種非常獨特的特徵一出現,就被自然選擇青睞。然而,擁有一個巨大大腦需要消耗很多能量,這不見得是動物真心想要的裝備。證據是,有巨大大腦的動物很少。人類可能是整個地球生命史上唯一擁有如此複雜大腦的生物。我們也不知道為什麼……

不管怎樣,好好用吧!

總之,你在思考時用的器官只是漫長進化史的意外成果。在這一過程中,大腦帶來的一連串好處為「意識」的出現做好了準備,而意識是推理和思考的先決條件。不管意識的出現是生命合理的必經階段,還是概率極小的偶發事件,為什麼會存在這種「思考物」?這個問題本身就會讓我們思考很久……大腦不是用來思考的,所以思考是一種複雜而充滿陷阱的活動。為了好好思考,我們還要對付直覺性錯誤。這是大腦固有的問題,因為它原本是要適應草原的生存環境!我們要用科學方法篩選想法,避免粗略的推理偏差和成見。科學方法是我們達到精鍊思想的最佳選擇,可以讓我們擺脫大腦的歷史遺留問題和不理性的糟粕。

大腦,是第一個探究自己存在理由的器官。

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