趙習(xí)水

大腦真像座城市

一個(gè)小鎮(zhèn)是怎樣變成小城的？一個(gè)小城又是怎樣變成大城市的？其實(shí)這個(gè)演變過程并不復(fù)雜：小鎮(zhèn)人口多了，于是各種空隙被利用了起來，松散的房舍變得密集了起來，交錯(cuò)的道路也開始多了起來；但密集到一定程度后就不能再密集了，小鎮(zhèn)只好向周邊擴(kuò)張，于是一些農(nóng)田變成了屋舍，變成了集市，有了紅綠燈，于是小鎮(zhèn)變大變成了小城，小城又照此變大，變成了大城市……美國倫斯勒理工學(xué)院的神經(jīng)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大腦的組織結(jié)構(gòu)和變化與城市有著驚人的相似之處。

這位生物學(xué)家指出，隨著大腦從一個(gè)物種進(jìn)化到下一個(gè)物種，其進(jìn)化過程變得越來越復(fù)雜，它們的這種變化和進(jìn)化，和城市的演變很相似。通過數(shù)學(xué)計(jì)算，生物學(xué)家在幾項(xiàng)測量值上發(fā)現(xiàn)大腦和城市有著共同的“縮放比定律”。例如，隨著大腦或城市的表面積不斷增加，大腦神經(jīng)元——類似城市高速路的數(shù)量也分別以近似的比例增長。同樣地，城市越大，所需要的高速路出口就越多，而大腦越大，所需的突觸——也就是連接神經(jīng)元的東西也就越多，兩者的增長比例也是大體相同。此外，城市和大腦似乎還都遵循著相同的運(yùn)行定律：無論大腦或城市的實(shí)體尺寸是多大，它們都必須有效地保持固定的連接水平，這樣才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

更有趣的是，早些時(shí)候，科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)，大腦還遵循著“地上無剩土”的城市運(yùn)行法則，在人腦面積固定不變的前提下，當(dāng)聽覺的“店鋪”因故倒閉——聾了，那么這個(gè)地盤很快就會被視覺或觸覺等神經(jīng)系統(tǒng)單獨(dú)或共同接管，并“開店?duì)I業(yè)”。

發(fā)現(xiàn)罕見的“腦城”

既然人的大腦與城市類似，那么愛因斯坦的“腦城”與一般人會不會有明顯的不同呢？

愛因斯坦于1955年逝世后，美國普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家立刻將他的大腦保存了下來，并切片成240片進(jìn)行研究。有趣的是，最初他們對愛因斯坦的大腦感到有些失望，因?yàn)檫@位天才的大腦只有1230克，這一重量要低于現(xiàn)代人大腦重量的平均值，而數(shù)學(xué)王子高斯的腦子就比較符合我們對天才的期望，重1492克，比平均值要高出一些。但接下來的發(fā)現(xiàn)讓他們對愛因斯坦的天賦恢復(fù)了信心，他們發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦的大腦頂葉比平常人要寬15%左右，而頂葉通常與人的空間意識、視覺意識以及數(shù)學(xué)能力有關(guān)系。科學(xué)家們還選取4名和愛因斯坦逝世時(shí)年齡相仿的男子作為參照對象，把愛因斯坦的“腦城”和他們的進(jìn)行對比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除了腦細(xì)胞數(shù)量多于常人，愛因斯坦大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞突起比較大，這些膠質(zhì)細(xì)胞末端的神經(jīng)組織數(shù)量也較多。這說明愛因斯坦“腦城”道路寬廣，交通和通訊系統(tǒng)也非常發(fā)達(dá)。

近期，美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)科學(xué)家又有了新發(fā)現(xiàn)。他們在愛因斯坦“腦城”中一些較為寬大的頂葉上，發(fā)現(xiàn)了許多突起的山脊和凹槽“建筑”，這種極為罕見的“建筑”很可能就是愛因斯坦在研究物理學(xué)過程中能夠進(jìn)行形象化思維的主要因素，因?yàn)檫@種球形突起物早已被認(rèn)為與音樂天賦有關(guān)，而事實(shí)上愛因斯坦自童年起就非常喜愛拉小提琴。因此，科學(xué)家們認(rèn)為，愛因斯坦之所以會成為科學(xué)天才，這與他罕見“腦城”結(jié)構(gòu)的特異性密切相關(guān)。

“重建”愛因斯坦們的

“腦城”

發(fā)現(xiàn)愛因斯坦的“腦城”，難道僅僅是為了證明其結(jié)構(gòu)差異和人的智慧創(chuàng)造能力大小有關(guān)嗎？不是的。這個(gè)發(fā)現(xiàn)還有更為現(xiàn)實(shí)的意義，那就是通過尋找神奇的“腦城”，人類可以找到尋找活著的愛因斯坦們，并為下一步“重建”他們的“腦城”創(chuàng)造有利條件。

人類未來真的能夠“重建”愛因斯坦們的“腦城”嗎？現(xiàn)在看來，成功的可能性非常大。前不久，日美科學(xué)家宣布利用基因重組技術(shù)，向皮膚細(xì)胞中植入4個(gè)基因，就可將人體皮膚細(xì)胞改造成幾乎可與胚胎干細(xì)胞相媲美的干細(xì)胞。這項(xiàng)研究首次證實(shí)了人類已分化的體細(xì)胞同樣可以被“重新編程”，轉(zhuǎn)化為類胚胎干細(xì)胞。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，未來人們提取人體皮膚細(xì)胞，通過重組將其注射到早期人類胚胎，“組裝生產(chǎn)”下一代是可能實(shí)現(xiàn)的，未來很有可能會開啟一個(gè)“設(shè)計(jì)嬰兒”的新時(shí)代。倘若我們擁有愛因斯坦們的幾個(gè)皮膚細(xì)胞，只要將這些細(xì)胞注射進(jìn)胚胎里，就可以擁有一個(gè)與愛因斯坦們基因10%相似的孩子，甚至是70%相似的孩子。這樣的話，愛因斯坦們的神奇“腦城”，將會在未來孩子的大腦中“重建”。

不僅如此，科學(xué)家對老鼠的研究表明，培育出與成年老鼠基因100%相同的完全克隆版后代是可能的。如果相關(guān)技術(shù)成功地應(yīng)用到人類身上，那么未來人們“重建”的愛因斯坦們的“腦城”，將會百分之百地不走樣了。那時(shí)的人類隊(duì)伍中，愛因斯坦們所占的比例將會越來越高……