皱巴巴的大脑让人类更聪明

这个说法很有趣,也带点哲学意味,但需要从科学和现实的角度来解读。
“皱巴巴的大脑”指的是人类的"大脑皮层",它布满了深浅不一的"沟回(gyri)和脑回(sulci)"。这种折叠的结构并不是多余的,而是经过亿万年自然选择和进化的结果,它带来了巨大的好处:
1. "增加表面积:" 这是最主要的原因。大脑皮层是负责高级认知功能(如思考、计划、记忆、语言等)的部分。通过折叠,大脑可以在有限的颅骨空间内容纳下大约"3.3亿个神经元",比一个平滑的、同样大小的球面大脑多出大约"70%"的表面积。更多的表面积意味着可以容纳更多的神经元和突触连接,从而支持更复杂、更强大的信息处理能力。
2. "提高效率:" 虽然折叠增加了内部距离,但它在功能上使得相邻的脑区能够更紧密地连接。许多重要的神经网络都沿着特定的“脑回”分布,这使得信息传递可能更快、更高效。
3. "节省空间:" 大脑需要被容纳在相对狭小的头骨内。折叠是实现如此巨大且复杂的组织在有限空间内存在的关键结构。
"所以,与其说“皱巴巴”让大脑“更聪明”,不如说这种结构是大脑能够实现其“聪明”

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皱巴巴的大脑让人类更聪明

我们谁都不喜欢自己身上的东西皱巴巴的。皱巴巴的皮肤就不用说了,衣服也是一样。但有个东西,你要是不喜欢它皱巴巴,你就显得太不聪明了——因为只有当它皱巴巴的时候,你才能变得聪明。什么东西呢?你的大脑!

人类的大脑高度折叠

人类的大脑约1400克重,虽然比起一些大型动物来不算重,但我们拥有高度发达的大脑皮层。所谓大脑皮层,就是指大脑表面约为2-3毫米的薄薄一层。我们的大脑皮层是高度折叠的,其上布满了复杂的沟沟回回。这些沟回让大脑在有限的空间内,尽可能增加皮层的面积。因为一切与生命和智力活动有关的功能,都分布在大脑皮层上,面积更大意味着功能更强。人类的大脑皮层约由140亿个神经细胞组成,总面积约为2200平方厘米,摊开来相当于4张A4纸。

许多较大型的哺乳动物,如灵长类、海豚和马,它们的皮层都有各种各样的沟回,但在像老鼠这样的小动物脑中,沟回就比较少见。

是什么原因让我们的大脑高度折叠的呢?一个理论认为,当大脑皮层中的细胞数量激增,不停朝外扩张,但又受空间限制的时候,大脑皮层自然就会折叠起来。至于为什么脑细胞会激增呢?到目前为止,我们已经鉴定出几个基因突变,它们要为脑细胞的激增负责。

粘性越弱越易折叠

不过除了这一点,一位德国神经生物学家认为,在大脑的折叠术中,神经细胞的粘性也发挥了重要作用。人类大脑能够高度折叠,得益于这样一个事实:人类的神经细胞不那么黏。

他在动物大脑中发现,有一种蛋白能让发育中的脑细胞粘在一起。这种蛋白的合成受两个叫FLTR1和FLTR3的基因控制。小鼠的脑细胞能大量制造这种粘性蛋白,而人脑细胞制造的就少多了,所以,我们的脑细胞粘性远不如小鼠。

当他把小鼠的FLTR1和FLTR3基因“敲去”后,发现小鼠长大后大脑皮层变得更加折叠了。可见,脑细胞的粘性对折叠程度是有影响的。

为什么脑细胞粘性弱更容易导致大脑皮层折叠呢?因为大脑在发育的时候,新的脑细胞是在大脑内部产生,然后向外移至表面,形成大脑皮层的。不妨试想一下,倘若脑细胞粘附力太强,在往外推送的过程中,两层脑细胞粘在一起,随着推送来的细胞越聚越多(好比堵车,前方受阻,后方还是不停有车开来),就会形成肿块;这样把本来已形成的沟回又重新包裹进去,最后把沟回也挤平了。那么,大脑皮层的褶皱自然就少了。

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