生命科學

半個腦袋的設計

腦袋中那麼多的大腦灰質,到底有什麼用?

撰文/羅斯(Philip E. Ross)
翻譯/潘震澤

生命科學

半個腦袋的設計

腦袋中那麼多的大腦灰質,到底有什麼用?

撰文/羅斯(Philip E. Ross)
翻譯/潘震澤

這是一名癲癇病童的腦部造影,他接受了腦半球切除手術,以控制令人耗弱的癲癇發作,但手術後一般智能的發展並未受到影響。


神經學的新發現總帶有一項警告:其中還有些細微難解之處,有待釐清。因此,考慮「我們腦袋大小」這個有意思、但又不複雜的問題,可是讓人心神爽快。乍看之下,大腦袋的功能似乎很簡單,就是用來想大問題。的確,在不同物種間,腦袋大小與智力高低大致相關;磁共振造影(MRI)的最新研究,更證實了人類當中也存在這樣的關聯性。然而,有些喪失部份腦區的人,靠著剩下的腦子卻也活得還不錯。隨著腦部掃描日趨普遍,這樣的例子也逐漸浮現。


例如,有位50來歲的律師怕自己罹患老年癡呆,於是做了磁共振造影,結果好壞參半:他沒有老年癡呆,但腦部少了胼胝體;那是連接左右大腦半球的構造,約為手腕粗細。雖然如此,他的律師事業很成功,而且語言智商約有130,非語言智商也超過90。


美國加州帕沙第納市富勒神學院研究身心問題的神經心理學家布朗說,這位病人表現出細微的異常行為跡象:「雖然不算嚴重,但他看起來就是有點奇怪,他會忽視人際互動間的細節。」布朗還補充道,少了胼胝體的病人通常聽不懂笑話,或是看不懂圖片。


當然啦,多數時候是神經學家刻意去找,才會發現某些人腦部的失常。為了避免這種偏差,舊金山大學的神經學家薛爾決定檢視該校附設醫院裡所有的MRI影像;結果發現每幾千個影像中,就有一個缺少了胼胝體。薛爾說:「通常你會對這些影像有『原來如此』的反應,因為某某人確實有一些行為障礙;只不過在那之前,沒人指出問題何在。」不過他補充道,至少有一位病人,其腦部失常的發現完全出乎意料之外。


在胼胝體遭手術切斷以控制癲癇的病人身上,也提供了同樣豐富的訊息。美國達特茅斯學院的認知神經科學中心主任葛詹尼加注意到,這些病人的智力毫無損傷,那可是難以解釋。他問道:「怎麼可能把大腦切為兩半後,左腦半球的認知能力卻沒有下降?它畢竟沒辦法使用另一半的大腦皮質了呀。」


有證據顯示,天生缺少胼胝體的病人,可從強化兩個腦半球間的其他輔助聯結而補過來。只不過這種變通之道,也未能解釋為了控制癲癇,而將整個腦半球切除的孩童病例。已逝神經心理學家史密斯於1975年記載了一個病例:一名接受這種手術的嬰兒,長大後完成了大學教育,有一份固定的工作,智力測驗也在平均值以上。有項研究,是以約翰霍普金斯兒童醫院裡許多動過這種手術的孩童為對象,也發現他們智力並無損傷。


此外,有的人天生腦袋就很小;雖說他們智力受損的比例偏高,但仍有許多人接受一般的學校教育,智力測驗也不比其他人差。至少有位出名的知識份子,法國作家法蘭西,他的腦子就只有正常人的2/3,差不多是20萬年前直立人腦袋的大小。


不論有顆大腦袋提供了什麼好處,這些好處必須夠大,才值得花費大幅的代謝能量(約佔身體總耗費能量的20~25%),來維持其運作;以及為了生出有顆大頭的嬰孩,母親所承受的風險。《科學》最近有兩篇文章得出結論:有兩個決定腦子大小的基因,在現代人現身於地球上好一陣子後,才受到天擇影響而在人種當中擴散開來。其中一個基因,一直到了5000年前,才受到天擇揀選。


若大腦袋不是為了增加智力而產生,那又是為了什麼?或許,多出來的容積可做為備份,替補腦袋因受到撞擊或老化而喪失的神經元。又或許大腦可將數十年累積的知識存檔,讓有經驗的狩獵採集者比新手更富生產力。另一個理論是,腦部演化增大後可供散熱之需,讓我們能頂著正午的大太陽,趁獅子睡覺時出獵。顯然,要找出人類腦殼脹大的理由,還需要更多的腦力。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2006年第48期2月號】