人类为什么拥有非凡认知：或与神经元数有关

　　第二看台

　　与其它物种相比，人类拥有非凡的认知能力。那么，我们的脑部究竟有什么独到之处，使得我们能在众多物种间脱颖而出呢？

　　――猜测――

　　人类非凡认知与神经元数有关

　　曾经我们认为，很多认知能力是人类独有的。但现在人们意识到，人类与其它动物之间的认知差异只是程度问题。在动物界，大猩猩能够以枝条为工具挖出白蚁；猴子可以学习用耙子来获取视线以外的食物；乌鸦不仅会用电线获取食物，还会保存它们，以便后续重复使用；黑猩猩甚至能和大象合作，获取那些凭借自身力量无法获得的食物；喜鹊会在旁观者在场时藏匿食物，等到旁观者离开后，再把它转移到另一个秘密位置……那么究竟是什么因素，让一些物种获得了超出其它物种的认知能力呢？

　　脑容量是一个显而易见的候选者：如果大脑是产生意识认知的部位，更大的脑容量意味着更高的认知能力。但显然，大象有着比人类更大的脑容量，却不具备像人类一样灵活而复杂的行为。此外，如果认为更大的脑容量等同于更高的认知能力，就意味着假设所有物种的大脑构造都是一致的，脑体积和神经元数量之间的关系也是相似的。但是，和其它哺乳动物相比，灵长动物明显更具优势。

　　这个候选者显然不被看好，于是绝对神经元数量（单位体积内的神经元数量）就成了另外一个候选者。既然神经元可以产生认知，那么更多的神经元应该意味着更高的认知能力。不过这个候选者会不会被淘汰呢？

　　――印证――

　　科学家“数”出象脑神经元数量

　　对于脑重量是人类3倍多的非洲象，它们的绝对神经元数量会更多吗？如果答案是肯定的，那么之前的假说――物种认知能力与神经元的绝对数量相关，就是错误的。反之，就说明对于人类非凡的认知能力，最简单的解释就是无与伦比的大脑神经元数量。

　　为了找出答案，科学家决定对象脑进行研究。他们计划将非洲象的脑部溶解成“汤”后，对其中的细胞核进行计数。这一过程每次只能处理不超过3到5克的组织，而非洲象的脑半球重量超过2.5千克，这意味着必须将象脑切成数百个小块来处理、计数。并且切割应该是系统化的，而不是随机的。于是，科学家们把象脑半球平放在工作台上，用两个L型支架框住。一个人左手握住象脑、右手持刀平稳而轻柔地来回切割，另一个人握住支架，让它们保持在原位。经过数次切割，科学家得到了平整地躺在工作台上的象脑切片“面包”，包括16片皮层区的切片、8片小脑切片、一整个脑干以及一个20克的巨大嗅球（相当于一只大鼠脑质量的10倍）。接下来，他们将纹状体、丘脑和海马体等内部结构从皮层中分离，然后把皮层切成小块，并按照灰质和白质进行分类。

　　在大家的共同努力下，科学家们用半年时间完成了对非洲象脑半球的所有处理。

　　――答案――

　　谁脑皮层神经元多谁就更聪明

　　最终的结果令人欣喜。非洲象脑的神经元数量远多于人脑，它们有2570亿个神经元，是人类的3倍。但是，其中高达98%的神经元都位于小脑。虽然在之前研究过的其它哺乳动物中，大部分脑神经元也都聚集在小脑，但比例从未超过80%。尽管非洲象的大脑皮层尺寸很大，但整个大脑皮层神经元的数量却只有56亿个。这一数字与比它体积小得多的人类大脑皮层中的160亿个神经元相比，可以说是相形见绌。

　　对于最初的问题，科学家的试验给出了答案：人脑的神经元总数并没有比象脑更多。但非洲象多数的神经元都集中在小脑，而其大脑皮层体积虽是人类的两倍，神经元数量却只有人脑的三分之一。因此，问题的关键可能在于大脑皮层。大脑皮层和小脑中许多的神经元是天然分离的。人脑认知能力优于象脑只能归因于人大脑皮层中巨大的神经元数量。

　　为什么只有人脑，既与其它物种相似，同时又如此独特，以至于能够赋予我们思考哲学问题的能力？对于这个问题有一个简单的解释：首先，我们是灵长类，这赐予人类一种优势――能够将大量神经元装进较小的大脑皮层里。其次，感谢我们的祖先带来的技术创新，使我们得以摆脱能量的约束。人类大脑只占不到2%的体重，却占了至少20%的代谢率。对其它动物而言，在野外摄取食物获得的能量，并不足以支持如此丰富的大脑皮层神经元活动。

　　撰文SuzanaHerculano-Houzel

　　翻译陈德芊

　　来源《鹦鹉螺》杂志