人类的大脑有何特别之处？

本文来自微信公众号：神经现实（ID：neureality），作者：Stephen Fleming，译者：eggriel，编辑：山鸡，题图来自：《超体》

在伦敦林肯律师公会广场的法庭附近的亨特博物馆，有一系列被精心保存的大脑。这座博物馆珍藏着约翰·亨特（John Hunter）收集的解剖标本。亨特是一位苏格兰外科医生和科学家，他工作时正是18世纪启蒙运动处于高潮的年代。

我第一次参观亨特博物馆，是在我开始读伦敦大学学院神经科学博士的不久之后。我对不同种类的大脑都有特别的兴趣，不论它们曾属于人类或是动物。这些大脑被精心贮存在为它们量身定制的罐子里，陈列在被一个雅致的旋转楼梯围绕着的房间里。它们帮各自的主人获取周围环境的信息，寻找食物和伴侣（若幸运眷顾的话）。从福尔马林中浸得永生之前，这些大脑复杂精妙的神经网络还在发射电子脉冲，为的是主人能挣扎着再存活一天。

每次来亨特博物馆参观这些人脑，我都有一种怪异的感觉：在某种程度上，我知道它们与其他动物大脑一样，是精密的信息处理仪器。但当我注视着这些罐子时，我心中就会产生一种近乎宗教性的敬畏，挥之不去。其中所有的个体都曾对它们自身的存在有清晰的认知。

现在，作为一个有自己的实验室的神经科学家，我也还有这样的疑惑：人脑究竟里有什么特性给了我们多于其他物种的递归层级，让我们能开始了解自己？这个神奇的成分是什么？或者说，是否有这样一种神奇的成分存在？

从人脑与其他动物大脑的比较之中，我们可以找到一条线索。人们通常认为人脑之于人的体型而言是特别大的。一定程度上这没错，但它并不是问题的原因所在。其实，比较大脑和体型的大小比例不能提供什么有用信息。这就像从手提电脑的“体型”更小，得出“同样的芯片在台式电脑里没有在手提电脑里强大”的结论。这种比较无法告诉我们不同物种（包括人类）的大脑之间的异同。

– Jason Lyon –

正确比较不同物种的大脑的关键在于估计神经科学家苏珊纳·贺古拉奴·霍札（Suzana Herculano-Houzel）所说的*“脑汤”（brain soup）中的神经元数量。用洗涤剂把许多不同物种（已死亡）的大脑研成糊状，再数出剩余细胞核数量，就能画一个实际细胞数量为y轴，大脑重量x轴的坐标图，由此作出有意义的比较。

*译者注：神经科学家苏珊纳·贺古拉奴·霍札将大脑中的脂肪细胞膜（fatty membrane）溶解、保留神经细胞核的混合物称作脑汤。

在对各形状和大小的大脑进行了细致的研究之后，一个引人注目的规律开始浮现。灵长类动物（包括猴子，诸如黑猩猩的猿类和人类）大脑中的神经元数量随大脑重量呈线性增长。若一只猴子的大脑是另一只的两倍大小，那我们可以预估它的神经元数量是另一只的两倍。

但在啮齿动物（如老鼠）中，神经元数量的增速遵循着幂次法则，随大脑重量的增长而逐渐减慢并开始趋于平缓。这意味着若要让啮齿动物神经元数量是现在的十倍，那么你得让它的大脑是现在的四十倍重。因此，啮齿动物把神经元塞进一个特定体积的大脑中的效率是远远不如灵长类动物的。

把以上结论放在我们对人类认知演化的背景之下是至关重要的。演化是一个分叉的过程，而不是一个由劣转优的单向发展。我们可以把演化看作一棵树：在靠近树根的地方，我们和其他物种的动物共同拥有一个祖先，但在几百万年前，它们就从树干上分了杈，然后继续抽出新的枝桠，及枝桠的枝桠，以此类推。这意味着人类（智人）并不在演化这棵树的顶端，物种的演化也从无优劣之分，我们仅仅是其中的一个分支而已。

我们在啮齿动物身上看到的神经元增长规律，分别在1.05亿年前就与灵长类分道而驰的非洲兽总目（afrotherian，包括非洲象），和较晚期才分叉开去的偶蹄目（artiodactyla，包括猪和长颈鹿）中有所体现。不论灵长类动物在演化树的何处，它们好像都是演化中的异类；不过，人类并不是灵长类动物中的异类。

– Josh Patterson –

让灵长类动物卓立动物界的的是他们异常高效率的、把神经元塞进特定体积的大脑的方式。就是说，虽然奶牛和黑猩猩的大脑重量或许相似，但可以预料的是，黑猩猩的神经元数量约为奶牛的两倍。除此之外，人类大脑的重量在灵长类动物中首屈一指，我们在神经元数量上也因此有了极大的优势。结论是，让我们人类的大脑与众不同的是：其一，我们是灵长类动物；其二，我们有很大的脑袋！

迄今我们还不清楚这与我们非凡的自我意识能力有什么关联。但是，粗略看来，大脑可能把更多的处理信息的能量投入到所谓更高层级的功能（如自我意识）中，而不是仅仅用来控制必要功能（如稳态、感知、行动）的正常运行。我们现在知道，人脑中有大片的皮层很难被定义成感觉区域或是运动区域，因而被称为联合皮层（association cortex）。联合皮层是个比较模糊的术语，意指这些区域会把许多不同大脑的输入和输出联系在一起。

不论我们偏爱什么术语，有一点是显而易见的：相较其他灵长类动物而言，人脑的联合皮层特别发达。例如，如果你用显微镜观察人脑前额叶皮层（prefrontal cortex，联合皮层的一部分，靠近大脑前部）的不同区域，有时你会看到在丝带般的皮层中还有一层脑细胞，又称颗粒层。

我们尚未完全了解这个额外的细胞层的作用，但它提供了一个有用的解剖学参照标记，能够与其它物种的大脑进行比较。人脑前额叶皮层中的颗粒层，不论是褶皱数量还是体积，都比猴子大脑中的庞大许多。而啮齿动物的大脑中根本没有这个颗粒层。因此，联合皮层中，尤其是前额叶皮层中的这些区域，似乎对人类的自我意识至关重要。

现在，在我的实验室里，我和研究员、研究生们在做的许多实验，都是为了理解这些大脑的颗粒层如何支持自我意识。如果你愿意把你（活着的）大脑提供给我们的研究，我们会在五彩缤纷的接待处欢迎你，那里张贴着不同种类的扫描仪照片。然后我们会来到地下室，不同房间里陈列着一系列脑成像扫描仪。在确保了你可以安全进入扫描区后（核磁共振成像需要用到很强的磁场，因此志愿者不能携带金属物品），你就可以躺到扫描床上，阅读你上方投影屏幕的各项指示。当扫描仪嗡嗡作响时，我们会问你一系列问题：你是否记得看到过这个词？你觉得哪张图片更亮？有时，我们也会让你反思自己之前的决策：比如你对自己的答案正确有多大的信心？

如果我让正在扫描仪中的你对自己进行思考，确凿无疑的是，我可以观察到你的联合皮层有两个关键部位被激活：内侧前额叶皮层和内侧顶骨皮层（medial parietal cortex，或楔前叶，precuneus），有时被统称为皮质中线结构。当人们在实验中被问及如“善良”或“焦虑”是否能用于形容他们自己或一些名人（如英国女王）时，他们的内侧前额叶皮层会被强劲地激活。当我们回忆起自己的经历，如上一次办生日聚会的时候，大脑的相同部位也会被激活。

这样的发现能带来一些有关自我反思的神经机制的线索，但我们离摸清这个机制的工作原理还有漫长的路要走。自我意识是连续的，而不是非有即无的现象。许多自我意识的心理构成要素（如追踪不确定性，监测行动）可以在无意识中进行。这些要素提供了一整套神经的自我操控，被动物广泛运用，也早在人的婴儿期就已显现。

自我意识在刚开始走路的幼儿（1-3岁）中逐渐发展，继而在3-4岁幼儿中完全成形。我们还不清楚这个过程是怎么发生的。但一个有希望的想法是，自我意识是建立在一般的思维模型的算法之上的——大脑不仅能够描绘自己的运作，而且能够描绘其它大脑的运作。也正因为那些能让我们窥探颅骨之内的工具和科学的精妙，我们比以往任何时候都更有条件，去理解那些在博物馆罐子里的大脑曾经是如何知道他们是活着的。

原文：https://slate.com/technology/2021/04/know-thyself-excerpt-brains.html

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