2016年12月30日 星期五

No.442《大腦解密手冊》


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第442期 2016/12/31

大腦解密手冊

誰在做決策?現實是什麼?
為何沒有人是孤島?科技將如何改變大腦的未來?

完全破解大腦如何型塑我們的生活,
而我們的生活又如何受大腦的影響!

大腦解密手冊


  在《大腦解密手冊中》,最受歡迎的神經科學家伊葛門,用眾多實例帶領大家了解,關在暗暗腦殼中,一般人摸不到也看不到,不發聲響的大腦,到底是如何影響我們。

  .你從出生到兩歲,腦神經連結達到最高峰,是成人的兩倍,但之後才是關鍵,要保留哪些,要留下哪些,才是決定你成為什麼樣的人的關鍵,但到底哪些連結會留下,那些會修掉呢?

  .我們以為可以活在當下,但事實上我們此刻的所見所聞,都只是一種回憶,現實意識是大腦進行的小把戲,當下早已過去,怎麼會這樣?

  .今天,你想起跟父母的關係,覺得溫暖美好,但明天卻又覺得冷漠受傷,事實上可能只跟你在什麼環境下回想有關,是不是嚇了一跳?

  .比電腦精密的人腦,在科技的幫助下,突破的極限超越了我們的想像!

  伊葛門用一篇篇的故事,以及最新的腦科學研究,告訴讀者,我們的頭腦,正是宇宙最奇妙的東西,而想理解這最奇妙的東西,就從《大腦解密手冊》開始。

大腦解密手冊

  人出生了,腦還沒長好

  剛出生的人類實在很沒用。我們大約要花一年的時間才學會走路,需要兩年多的時間才能清楚表達完整的意思,而且還要許多年之後才會照顧自己。

  我們完全依賴周遭的人生存;與其他哺乳動物比較,海豚生來就會游泳,長頸鹿誕生後幾個小時內就學會站立,斑馬寶寶出生不到四十五分鐘便能夠奔跑。環顧動物界,我們的動物親戚出生後很快就相當獨立了。

  表面上看起來,那似乎對其他動物非常有利,但事實上反倒成了限制。

  初生小動物發育得很快,因為牠們的腦子已經根據許多預定程式接好線路,但這種準備妥當卻犧牲了彈性。如果有一隻倒楣的犀牛,發現自己身在極地凍原、喜馬拉雅山脈的某座峰頂,或東京市中心,牠是沒能力去適應這些環境的(這就是為什麼我們不會在那些區域見到犀牛)。

  帶著事先安排好的腦來到這個世界,這種策略在生態系的特定棲位會奏效,但是若讓動物處於該棲位以外的環境,牠繁衍興旺的機率並不高。

  相反的,在各種不同環境下,從極地凍原、高山,到熙攘的市中心,人類都能夠茁壯成長。我們能夠這樣,是因為人類的腦在出生時仍有很大的部分還未完成。其他動物的腦是所有線路組裝完畢才出世,我們可以稱這種方式為「硬體布線」;人類的腦則不同,它容許自己受生活經驗的細節來形塑。這種情況導致人類在小時候,腦有很長一段時間顯得無用,因為那顆腦正在受環境的潛移默化,這種方式就是「即時布線」。

  先突飛猛進,再雕琢成型

  年幼的腦彈性十足,這背後有什麼祕密?並不是年幼的腦會長出新細胞,事實上小孩的腦細胞數目與成年人相同。祕密在於腦細胞如何連結。

  然而在嬰兒出生時,情況迥然不同,大部分神經元(神經細胞)並未連結,在生命的頭兩年,神經元在接收感覺資訊的過程中,開始迅速連結。嬰兒的腦中,每秒會形成多達兩百萬個新連結(也就是突觸)。到了兩歲,孩童有超過一百兆個突觸,是成年人的兩倍。

  腦中的連結程度在此刻達到高峰,遠遠超過所需。這時,密集形成新連結的盛況不再,而改行神經「修剪」策略。你長大成人時,有50%的突觸會遭修掉。

  哪些突觸該留下來,哪些突觸又該丟掉?一旦某個突觸成功參與某個線路,它就會受到強化;相反的沒有用處的突觸就會變弱,最終遭到剷除。如同森林中的小徑,若都沒人走,就會荒廢了。

  從某種意義來說,腦子從已存在的各種可能性中修修剪剪的過程,決定了你會變成什麼樣的人;你成為什麼樣的人,並非因為腦裡長出什麼新東西,而是因為腦子刪掉了一些東西。

  整個童年時期,周遭環境雕琢我們的腦,從由眾多可能性形成的叢林中,把腦修整成與我們遭遇到的經驗相切合。我們腦中的連結減少了,但留下來的連結變得更加強壯。

  舉例來說,你在嬰兒時期聽到的語言(比方說英語或日語好了),會讓你聆聽這種語言中特定聲音的能力增強,造成了聆聽其他語言聲音的能力變弱。

  也就是說,出生於日本和美國的寶寶,一開始都能聆聽和回應這兩種語言的所有聲音。隨時間過去,在日本長大的寶寶將無法分辨R和L的發音,因為日語並沒有特別區分這兩個音。我們是受出生時碰巧進入的環境所塑造的。

(本文為節錄,完整內文請見大腦解密手冊


 我們真的只動用了10%大腦嗎?

科學新聞由Pansci.tw泛科學提供

作者│活躍星系核

神經外科醫生卡爾.拉什萊(Karl Lashley)以大鼠迷宮為實驗,在訓練大鼠走迷宮之前或之後切除不同區域的大腦,觀察其學習能力。失去部分大腦皮質的大鼠依然可以走出迷宮。他發現,皮質的破壞面積越大,大鼠越難走出迷宮,但長時間的訓練都可以彌補這些缺陷,且學習能力跟皮質破壞區域沒有關係。

因此拉什萊在1950年代提出了知名的等位原則(Equipotentiality),即不同腦區執行相同任務,以及質量作用原則(Mass action),即學習能力與大腦皮質含量有關,而與腦區無關。

拉什萊的理論在半個世紀前相當受歡迎,但現在科學告訴我們,大腦在執行工作是分工的,而不是整體性的。區區一個腦中風就可癱瘓大腦作業,依照中風位置和面積又有不等的影響。例如,運動皮質(Motor Cortex)受損會造成半身不遂;額葉(Frontal lobe)的布洛卡氏區(Broca's area)受損會喪失說話能力。雖然大腦的可塑性讓未受損的區域在一段時間後可以彌補部分功能,但鮮少有痊癒的案例。

比起拉什萊實驗的大鼠,人類的腦部顯得更為複雜。人類的腦重量佔了體重約2%,卻消耗了20%的能量,呈現了不合比例的能量分配。大腦(Cerebrum)負責執行認知功能,小腦(Cerebellum)控制運動協調而腦幹(Brainstem)負責維持呼吸等非自主行為。比起其他動物,我們的腦部相對大得多,演化出這麼耗能的腦袋,一定是因為我們非常需要它。

腦部所消耗的能量主要用來驅動數以百萬計的腦神經元溝通,將分工區域連接起來形成監控網絡。如果我們真的只用了10%的腦袋,那等於我們需要提供如此龐大的能量給那閒置的90%腦袋,這顯得非常不合理。

腦部的不同區域執行著不同的功能,並且相互連接讓我們得以協調複雜的任務。因此在任何時候我們都有可能使用10%或100%的腦袋,這完全取決於我們正在做什麼事。

即便是日常生活的行為,如購買一杯咖啡,我們也需要使用到高度的認知能力和執行能力來決定我們要做什麼、條理分明的說話,讓他人知道我們的選擇。不只這些,我們還得計算價錢並且精準地將錢遞給對方。各腦區必須相互合作,我們才能做出協調的行為。所以即使小區塊的腦部損傷也可能對腦部功能造成嚴重的破壞。

(本文為節錄,完整內文請見 【Pansci.tw泛科學】
我們真的只動用了10%大腦嗎?



 

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