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人腦就像一顆過度生長而皺縮的核桃,這些褶皺究竟是為了什麼?

大腦皮層上的褶皺,又稱溝回,是大腦表面的凹陷(溝)和隆起(回),溝回是高級神經活動的基礎。有溝回的腦是一部分大型哺乳動物的獨有特徵,複雜的褶皺使得體積不大的腦可以擁有很大的表面積,產生較高智能。在大腦發育過程中,主要的溝回在妊娠中迅速發展並在嬰兒出生時完全形成。隨著大腦在嬰幼兒期間的進一步發育,大腦溝回的形狀和深度繼續發生相對變化直至成年。各種各樣的腦部和神經疾病都可能會影響溝回的正常形成,造成不同程度的智能障礙。

這些裂溝(腦溝)能夠增加大腦皮層的表面積.像老鼠一類懼光動物,它們的腦表面則是光滑的.腦所做的大部分工作都是由腦表面最外幾層細胞完成的.事實上,腦的大部分體積主要是用來安置點對點的連接配線的.因此,如果你想用腦處理大量信息,最好的辦法不是通過增大顱腔的直徑來增大腦的表面積,而是多長些裂溝.

劍橋大學精神病學系研究員麗莎·羅南(Lisa Ronan)說,人腦在子宮內發育時,腦皮層——即通常所說的「灰質」——不斷擴張,最終摺疊起來。

也就是說,這種擴張導致腦部的外表面壓力增加,通過摺疊才得以緩解。擁有皮層褶皺的,往往是腦部較大的動物,羅南表示。「但也有例外——某些大型哺乳動物,比如海牛,其皮層褶皺相對於腦的大小而言,就顯得很少。」

這是有原因的:褶皺能否形成,不僅要看皮層的整體發育,還要看那部分皮層的物理屬性。比如,偏薄的區域相對更容易摺疊

腦組織在工作時要消耗大量的能量,從而產生熱量,必須要讓這些熱量散失掉,你可以用手摸摸自己的頭,一定會感到它比大腿熱.低等脊椎動物的腦的表面就沒有多少褶皺,因為它們相對說來沒有多少熱量需要散失,人類有一個很大的腦,可以做大量的工作。

我們的腦的表面還多了許多褶皺,增加了表面積,有助於腦血管散失掉因進行繁重的思考所產生的額外熱量,倘若在進化過程中我們得到的是一個更加複雜和體積更大的腦的話,那麼它就必須要比現在的腦有多得多的褶皺,才能夠散失掉所產生的多得多的熱量。

許多有智力的脊椎動物都有一個比較大的腦,同時大腦皮層上的褶皺也比較複雜,因此,儘管海豚和鯊魚兩者的大小差不多,但是比起鯊魚來,海豚的腦要明顯地大得多,而且褶皺也更複雜.貓和兔,身體的大小也差不多,但是貓是食肉動物,生活方式更為複雜,想必需要更高的智力,所以貓的腦有褶皺,而兔子卻沒有菜葉網。動物身體的大小也是一個必須要考慮的因素.老鼠和兔子也顯示有一定的智力,但是它們的腦就幾乎沒有裂溝,然而大象和鯨,這兩種動物腦表面上的裂溝甚至比人腦還要複雜。

然而奇怪的是,這兩種動物有如此大面積的大腦皮層,可是它們的皮層神經細胞的數量並不是很多.這是因為,大型動物的神經細胞的體積也比較大,因而要佔據更大的空間。對神經細胞體積較大的解釋是,在這兩種大型脊椎動物腦內,神經膠質細胞與神經元的比例要顯著地大於其他脊椎動物。

結果,它們的大腦皮層——具有層狀結構——需要有褶皺才容納得下這些數量不算很多的神經元.然而體形較小的動物,這個數量的神經元,大腦皮層無需褶皺就能夠容納.


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