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我們已經無法變得更聰明嗎?

我們的大腦在進化過程中遇到了瓶頸,也許未來單個的人不能變得更聰明,但人類作為一個集體,依然潛力無限。

近半個世紀以來,電腦的飛速發展是有目共睹的:元件越做越小,電腦的體積隨著愈益變小,速度幾乎隔年翻一番,功能也越來越強大。但這些元件畢竟不能無限制地小下去,所以電腦的發展將很快遭遇瓶頸。

其實,不單是電腦,據有些科學家說,人腦的發展也已經遇到了瓶頸;也就說,那種認為通過進化,我們會越變越聰明的想法,也許不過是我們的一廂情願。事實上,幾乎所有能提高人類未來智力的「設計方案」目前都已經走到了極限,就單個的人而言,智力已經沒有多少可改進的餘地。

方案之一:走大腦袋之路?

我們在生活中經常聽人說「腦袋越大越聰明」,那麼人類的智力為何不可以走大腦袋之路呢?記得有一幅漫畫,畫面上是一個1000年之後的人,坐在電腦前敲字,單薄的身子,駝著背,伸著細長的手指,但頭上卻頂著一個碩大的腦袋。看來,畫家就傾向於認為人類未來肯定要朝著大腦袋的方向發展。

但是,你一定已經注意到,這種「腦袋越大越聰明」的說法在動物界並不成立。舉例來說,牛的腦體積大約是老鼠的800倍,但牛不見得比老鼠聰明;而烏鴉腦袋雖小,卻表現出很令人驚嘆的智慧。還有,在動物中鯨的腦量是最大的,但你能說鯨比人聰明么?

科學家早已注意到這一現象,所以長期以來一直在尋找別的衡量動物智力的標準。19世紀,荷蘭生理學家尤金?杜布瓦發現,在哺乳動物中,大腦容量的增長倍數只有體重增長倍數的3/4次方。比如,麝鼠的體重是老鼠的16倍,但其大腦重量卻大約只有老鼠的8倍。根據這一發現,後人提出「腦商」的概念來衡量哺乳動物的智力。腦商就是動物大腦實際重量與按照其體重的3/4次方規律預測的重量之比,這個比值越大,說明動物的智力就越高。還是以老鼠和麝鼠為例:假設麝鼠的體重是老鼠的16倍,那麼按3/4次方規律預測麝鼠的腦重是老鼠的8倍,但要是實際情況卻是10倍,那麼麝鼠的腦商就是1.25(即10/8)。換句話說,腦商反映了一個物種的大腦增長速度偏離3/4方規律的倍數。比如人類的腦商是7.5,在哺乳動物中是最高的;海豚為5.3,猴子是4.8,而大象是1.0,牛隻有0.5。

為什麼單純的大腦容量不能衡量動物智力的高低呢?這是因為我們所說的智力,指的是一種高級的神經活動,不把各種本能考慮在內(你總不能把一個人的吃喝拉撒也算作智力活動吧),但我們畢竟只擁有一個大腦,這個大腦囊括了所有的高級、低級神經活動。一個物種的智力高低取決於大腦中除去負責本能活動的神經元外,還為智力留下了多少可供「驅使」的神經元。動物的體型越大,它們的大腦容量固然也越大,但同時需要有更多的神經元來處理皮膚觸覺等與智力無關的「瑣事」,所以不要指望它們的智力會隨著體重成倍數增長。

而且大腦袋還帶來另一個問題,即大腦的能耗問題。腦袋增大,能耗也隨著增加。以人類為例,大腦是身體中能耗最大的器官,它僅占體重的2%,卻即便在我們休息的時候,也消耗掉人體總耗能的20%,在新生兒身上,這個比例更是達到了65%。大腦的能耗增加,勢必就要侵佔本來可以用於其它生命活動的能源,讓我們的生命力更加脆弱。

方案二:增粗連接「管道」?

為了從微觀層次上解釋這一現象,並從中尋找改進智力的可能,讓我們先來了解一下大腦在進化過程中的一些「設計原則」。

我們知道,大腦是由數以億計的神經元組成的。神經元都有一個胖胖的細胞體和一條細細的「尾巴」,這條「尾巴」被稱為軸突;軸突末端會分叉,每條分支末端形成突觸。信息的處理在細胞體中完成,形成神經信號,然後沿著軸突傳播,在突觸處,就把信號傳給另一個神經元。假如把大腦比喻成一座大樓,那麼軸突就是連接各個房間的電話線。

在早期的一些研究中,為了弄清智力進化與神經元的關係,生物學家利用顯微鏡,測量了軸突的直徑,計算了神經元的大小和分布密度。通過觀測多個物種的大腦後,他們發現,隨著腦容量的增大,神經元會發生一些微妙的變化。

首先,在與智力活動有關的大腦皮層上,神經元變大,密度下降,導致神經元之間的距離增大,相應的,連接神經元的軸突長度增加了。軸突變長,意味著信號傳遞需要更多的時間,而為了補償這一缺陷,軸突開始變粗,——看來軸突變粗,能加快信號的傳遞。

其次,研究人員還發現,腦容量越大的物種,功能區就會劃分得越多。這種功能區域的劃分,固然是智力的一種標誌,但按生物學家的看法,這是迫不得已:當神經元數量急劇增加之後,這麼多的神經元兩兩之間不可能迅速形成連接,通過區域劃分,把功能類似的神經元集中到同一個區域,在區域內形成豐富的連接,而在區域之間僅需少量長距離的連接,大腦就解決了這一連接難題。

但是,這種情況不能無限制地發展下去。科學家已經通過實驗證明,當大腦容量增大,軸突的確會變粗,但增粗的速度抵消不了因路徑變長導致的信號延遲,而且還增加能耗;軸突直徑增加一倍,能耗也會增加一倍,但傳遞信號的速度僅能提高40%。

這就是為什麼龐然大物一般總是行動遲緩的原因。比如拿大象和蜜蜂作比較,大象的腦容量是蜜蜂的500萬倍,軸突也比蜜蜂粗幾萬倍,但因為神經信號從大象的大腦傳到腳趾所需時間是蜜蜂的100倍之多,所以在行動上大象就比蜜蜂遲鈍得多。

看來,一味讓軸突增粗也不能解決問題。

方案三:縮小神經元和連接?

但是,難道進化就不能讓軸突在不變粗的條件下,也能長距離快速傳遞信號嗎?可惜這樣一來又遇到了物理極限,即軸突的長度不能超過某個臨界點。因為軸突越長,隨機的熱運動產生的「雜訊」就越多,真正有用的信號將被「雜訊」淹沒。

科學家在比較各種哺乳動物大腦時還有一個意外發現,這也解釋了為什麼人類是萬物之靈長。他們發現,與大多數哺乳動物不同的是,當靈長類的大腦變大時,大腦皮層的神經元大小几乎不變,因此儘管在靈長類動物中,不同物種的大腦一個比一個大,但神經元並沒有彼此遠離,而是依然緊密地聚集在一起(其他哺乳動物的腦容量變大,則神經元變大,並彼此遠離)。比如狨猴的腦容量是梟猴的2倍,神經元的數量大概也是2倍;而在嚙齒類動物中,當腦容量增大1倍,神經元數量僅增加60%。這也許就是人類是萬物之靈長的「秘笈」所在。我們人類大腦約有1000億個神經元,但僅重約1.4千克,要是嚙齒類動物有這麼多神經元,同時這些神經元像它們現在的這般大,那大腦的重量將達到45千克,從新陳代謝的角度說,它們單為了維持這麼一個碩大的腦袋的運轉,即便一刻不停地吃,提供的能量恐怕都不夠。

這似乎又讓我們看到了一線希望,即神經元變小、排列密集可能是未來智力發展的一條途徑。但這個方案同樣遇到了難以克服的物理極限,即神經元變小,就會變得不穩定,神經信號不由我們自己控制,就可以隨意產生。這跟電腦晶元上的晶體管不能無限小下去是一個道理。當晶體管的直徑小於10個納米時,即便無規則的熱運動都可以讓它自動產生信號。而假如在休息的時候,你的大腦皮層還在噼里啪啦地放電,那你還受得了么?

由此看來,不論神經元還是它們之間的連接——軸突,走小型化之路也無助於提高智力。

當然,假如進化可以推倒重來,我們完全可以通過全新的設計避開這些限制,但生物進化都是在原先的基礎上的點滴改良,而不是推倒重來,如此一來大腦的這些缺陷就變得難以克服。

當然了,我們說的智力發展將停滯的看法僅局限於單個的人,而對於整個人類來說,智力的進步依然還有很大的發展空間。比如蜜蜂等昆蟲,它們形成一個集體,行動時整個蜂群看起來幾乎像一個有生命的動物,這就是蜜蜂的集體智慧,而集體智慧要大於單個蜜蜂的智慧之和。人類也是如此,隨著互聯網的發展,人們將學會把自己的智慧與他人的智慧融合在一起,作為一個集體,人類將變得越來越聰明和強大。

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