Brain Facts Series 07 - 10 Things You Didn't Know About the Brain 大腦事實系列 07- 關於大腦你不知道的10件事

1. 大腦事實系列 07- 關於大腦你不知道的10件事

2. 關於大腦
你不知道的10件事

3. 大腦是很重要的
縱觀歷史，人類的大腦一直擅於忽視它自己。
從古埃及人到亞里士多德的每個人
都低估了我們的耳朵之間的神秘東西的作用。

4. 古希臘著名的解剖學家蓋倫，
將大腦比喻成為行動和言論的指揮官，
但是他始終認為是充滿液體狀物質的腦室在起主要作用，
而把白質灰質漠視在了一邊。
Aelius Galenus or Claudius Galenus
(AD 129–c. 200/c. 216),

5. No. 1 人類有很大的腦...

6. 成人平均腦重量
不到3磅(1.3公斤和1.4公斤)之間。
有神經外科醫師把大腦的質感形象的描述為牙膏。

7. 但神經外科卡特里娜‧福力克醫生
提供一個更好的比喻，
可以在當地的健康食品商店與人腦極其相似的東西。

8. 福力克醫生在她的《腦外科醫生的一天》書中寫道：
“大腦不會像牙膏一樣可以伸展攤開，
也不會像牙膏一樣黏在你的手指上。 豆腐——軟的那一種，
如果你見過的話——可能用來比喻大腦更為準確。 ”

9. 福力克醫生在她的《腦外科醫生的一天》書中寫道：
“大腦不會像牙膏一樣可以伸展攤開，也不會像牙膏一樣
黏在你的手指上。 豆腐——軟的那一種，如果你見過的
話——可能用來比喻大腦更為準確。 ”

10. Chart Title
10%
Blood
80%
Brain
10%
Cerebrospinal Fluid
你的頭蓋骨裏80%的物質是你的大腦，
剩下的是10%的血液和10%脊髓液
(一種透亮的液體，用來緩衝神經組織)。

11. 如果你把大腦、血液和脊髓液都攪在一起，
大約有1.7公升，
可能裝不滿一個2公升的蘇打飲料瓶。

12. No. 2 ....但它們在變小

13. 不要以為自己有著蘇打飲料瓶那麼大的腦子就無敵了。
五千年前，人類的大腦比現在還要大。

14. Dr. John Hawks
Associate Professor
Dept. of Anthropology
University of Wisconsin
Madison
研究來自位於2009年，麥迪森市的 威斯康辛大學
人類學家約翰‧霍克(John Hawks) ︰

15. 我們的確從所能測量到的所有考古學資料中
——包括歐洲、中國、南非、澳大利亞︰
可以得出人類的大腦
從原來的大約82立方英寸（1，350立方釐米），
到現在縮小了大約9立方英寸（150立方釐米）。
粗略的算都有10%了。

16. 研究人員還不清楚為什麼人類的大腦會越來越小，
但有些人提出理論說，大腦正在向高效性進化。

17. 另一些人認為由於我們的飲食更加趨向于那些
易咀嚼的食物，導致原來寬大、強勁的頜骨逐漸退化，
進而使得我們的頭蓋骨也隨之縮小了。

18. 無論是什麼原因，
人腦的大小和智力並沒有直接的聯繫，
所以也沒有證據表明古代人就比現代人更聰明。

19. No. 3 我們的大腦燃燒能量
現代人的大腦是個能量的“貪吃鬼”。

20. 0
5
10
15
20
2%
% Body Weight
20%
% Total Blood
25
25%
% Total Glucose
根據美國神經精神藥理學會稱，大腦雖然才占到人類體重的2%左右，
卻消耗著我們血液中20%的氧氣，以及迴圈在血流中25%的葡萄糖。

21. 這些能量需求在人類學家之間引起了一場唇槍舌劍，
爭論的焦點是：是什麼首先加速了大腦的進化。
一些學者認為這都是肉的功勞，
證據就是人類祖先早期以狩獵為生。
但其他科學家們認為，肉這種食物來源
在當時是極其不穩定的。

22. 2007年，
發表在《國家科學院學報》的一項研究發現：
當今生活在熱帶（亞熱帶）稀樹大草原上的黑猩猩
知道怎樣挖出富含卡路里的塊莖。也許我們祖先就是這樣做的，
通過吃蔬菜來促進智力的發育。

23. 氣候變化 生態需求 社會競爭
至於是什麼推動了人腦的大幅增長，
現在存在三種假設：

24. No. 4 “皺紋”使我們更聰明
我們人類聰明的秘訣是什麼？
答案也許就是“皺紋”。

25. 人腦的表面錯綜複雜，有深的裂紋，淺的溝槽，
又叫做腦溝(sulci)，還有凸起，學名叫腦回(gyri)。
這層表面叫做大腦皮層(cerebral cortex)，
上面有大約1000億個神經元，或神經細胞。

26. 這種褶皺、蜿蜒的表面使得人腦，
在有限的頭骨空間裏，具有更大的表面積——進而，
具有更強的資料處理能力。

27. 作為人類近親們的靈長動物，
他們的大腦也呈現出不同程度的褶皺，
其他聰明的動物，如大象亦是如此。

28. 事實上，埃默里大學的神經學家
勞瑞‧馬瑞諾(Lori Marino)曾在一項研究中發現，
海豚大腦上的褶皺要比人類的更加明顯。

29. No. 5 絕大部分的腦細胞不是神經元

30. Neuron/Nerve Cell
神經元/神經細胞
Neuroglia/Glial Cell
神經膠質細胞/膠質細胞
10% (10 Billion)
90% (100 Billion)
頭腦由許多種細胞構成，
包括神經元（neurons）及
神經膠質細胞(glial cells)。

31. 2005年，
發表在《心理科學進展》上的一篇論文指出：
這些默默無聞的細胞所承擔的任務包括：
吸收多餘的神經遞質、保護免疫系統以及促進和調整突觸的
成長和功用等。（突觸是神經元之間的連接部分）。

33. No. 6 大腦是個私人俱樂部

34. 就像夜總會門口的保鏢一樣，
在大腦的血液系統中也有這樣一組細胞
叫做血-腦屏障(blood-brain barrier)，
它們只允許少數分子進入神經系統的密室——大腦。

35. 為大腦提供補給的毛細血管裏緊密排列著相連的細胞，
以防止大分子的進入。屏障中的特殊蛋白質負責運輸
大腦所需的營養及物質。只有“精英”才能過得去。

36. 雖說血-腦屏障保護著大腦，
但有時它也會把救命的藥物拒之門外。
治療腦部腫瘤的醫生雖然能夠利用藥物打開細胞間的接縫，
但這也會使得大腦暫時很容易受到感染。

37. 把藥物送入大腦的一個新的方法可能會是納米技術。

38. 2009年，
發表在《癌症研究》期刊上的一篇論文指出：
新型的納米粒子可以穿過屏障，並附著在腫瘤組織上。
未來，把納米粒子與化療藥物相結合的手段
可能成為治療腫瘤的方法之一。

39. No. 7 大腦最初的形狀像根管子

40. 中樞神經系統的發展，在受精後18天左右開始，
在胚胎表面上形成的加厚層的細胞，
稱為神經板(neural plate)。

41. 神經板被細胞群誘導團塊在一起，
形成一個空心管，
稱為脊索板(notochordal plate)。

42. 神經板卷成筒狀稱為神經管(neural tube)，
該神經管是中樞神經系統的開始。

43. 神經管的前面，將膨脹形成大腦(Brain)，
後面的管形成脊髓(spinal cord)。

44. 因神經板的形成所造成神經管的高點
被稱為神經褶(neural folds)。
這些神經褶融合而形成一個管位於胚胎的最外層的下面
(ectoderm外胚層)。

46. 在前三個月，神經管會一直生長、分化。
(細胞分化，即細胞逐漸具備不同的特性，
以形成不同的器官)直到第四個月，
神經膠質和神經元才開始形成。
再往後，大腦逐漸形成褶皺。

47. 根據2000年發表在《放射線學》一項研究，
孕期第24周時，磁共振成像顯示：
在胎兒原本平滑的大腦皮層上出現了一些新的溝槽。
懷孕第7個月，也就是差不多在26周的時候，
這些溝槽越來越深，嬰兒的大腦就開始成形了。

48. No. 8 青少年的大腦還沒有完全定型

49. Aristotle (384 BC – 322 BC)
亞里士多德在 2,300 多年前就得出結論：
“年輕人受天性驅使，就如醉漢受酒精驅使。”

50. 能讓整日為孩子頭疼的家長們高興，
或起碼鬆口氣兒的事實是︰
青少年叛逆的性格，
一部分是由於大腦發育期時的異常而造成的。

51. 新生兒的大腦只有一個成年人的約四分之一的大小

52. 一歲時它生長到大約成人的60％的大小。

53. 三歲時它長到成年人的大約80％大小

54. 六歲時它長到成年人的大約90％大小

55. 剛開始，大腦的軸突(一種長的神經結構，神經元通過
它向另一個神經元傳遞信號)在周圍那層叫作髓鞘
(大腦中的白色物質)的脂肪物質的包裹下逐漸絕緣化，
最終，軸突的傳輸速度能增大一百倍。

56. 與此同時，樹突(樹枝狀細胞突起，神經元通過它接受鄰
近軸突發出的信號)更加細化，而且最常使用的突觸
(小的化學連接體，軸突和樹突通過它傳遞資訊)數量增多
功能增強。而那些很少使用的突觸就開始萎縮。

57. 這種所謂的突觸剪除(synaptic pruning)
使得大腦皮層(外層灰色物質，我們的意識和複雜的思考
都是在那兒進行的)變薄但效率提高。綜上所述，
這些變化使整個大腦變成一個更靈活更精密的器官。

58. 我們的大腦在12歲和25歲之間進行了大規模重組

59. 這個大腦的成熟期一直持續到青春期
(以前人們以為在小學階段就已經大部分都完成了)。

60. 90年代以來所做的腦成像顯示：
無論是從大腦後部到前部，
還是從靠近腦幹(執行古老的更基本的行為功能，
比如，視力、運動和基礎生理過程)的區域到進化得更新
更複雜的思維區域，發生的生理變化是以慢波形式移動的。

61. 胼胝體corpus callosum (連接大腦左右兩半球，
負責傳遞對高級大腦功能有重要意義的資訊)
在穩步增厚。

62. 海馬體hippocampus (有點像電腦記憶體)和
額葉frontal areas (負責設定目標並權衡利弊)
之間的聯繫也增強了，結果，
我們做決定時就能更好地整合已有的記憶和經驗。

63. 與此同時，額葉的速度加快聯結也更豐富，
我們就能比以前處理更多的變數和日常事項。

64. 這個發展過程正常化以後，
我們就能更好地協調衝動、欲望、目標、自私、
規則、道德甚至是利他的反應生成行為
(這更為複雜，至少是更理智)。

65. 但有時候，尤其是剛開始時，大腦並不擅長做這些。
各部分很難協調運轉。

66. 青少年大腦的變化
從童年到成年之間大腦的“線路圖”變得更加複雜，
更加高效，
特別是在大腦的前額葉皮層(prefrontal cortex, PFC)。
前額葉皮層是大腦的最後一個成熟的區域。
它是負責確定優先順序、組織計劃和想法、
形成策略、控制衝動、注意力分配等技能 。

68. 大腦中的灰質在青春期前到達高峰，
並且開始縮減這一進程將貫穿整個青少年時期，
同時大腦前額葉部，就是控制人的判斷和決策的部位，
也會發生非常大的改變。

69. 2005年，
發表在《兒童發展》期刊上的一項研究發現，
人腦中負責多工處理的部分
在人們16或17歲時才會發育成熟。
The Development of Nonverbal Working Memory and Executive Control Processes in Adolescents Child Development
Volume 76, Issue 3, May 2005, Pages: 697–712, Monica Luciana, Heather M. Conklin, Catalina J. Hooper and Rebecca S. Yarger
Article first published online : 13 MAY 2005, DOI: 10.1111/j.1467-8624.2005.00872.x

70. 2006年，
在BA科學節上展示的研究也指出，
青少年的自我主義是
可以用神經學來解釋的。
研究人員表明，
當處在青春期的孩子
在考慮做一件有可能會影響到他人的事情時，
他們多半不會像成年人一樣，
會用到中前額葉皮質(medial prefrontal
cortex) ，
這個會讓人產生同情和內疚的大腦部位，
來思考這件事。

71. 青少年需要通過社會實踐才能學會什麼是同情。
所以等到了20歲，就不必對他們禁足了。

72. No. 9 大腦時刻在改變

73. 過去一個普遍的科學常識是：
一個人一旦成年，
其大腦就喪失了建立新的神經聯繫的能力了。

74. 這種稱作“可塑性”(plasticity)的能力，
被認為只存在於人的嬰兒和孩童時期。

75. 神經可塑性(Neuroplasticity)
是指的由於經驗原因引起的大腦的結構改變。
神經可塑性是近期的發現 。
大腦有神經元細胞和
神經膠質細胞構成，
這些細胞互相連接，
通過加強或削弱這些連接，
大腦的結構可以發生改變。

76. 一項新的研究，發表在2009年9月5日網絡版的
「神經科學」期刊上。
結果表明至少在一個病人，
一個成年人大腦的視覺中心可以重組本身來克服神經受損的
途徑，並導致改變(和可能的改進)在視覺觀感。

77. Daniel Dilks
現在是麻省理工學院 麥戈文腦研究所 的博士後研究生
丹尼爾‧迪爾克斯，和他的同事研究了
中風患者(簡稱為BL) 的大腦。
丹尼爾‧迪爾克斯完成此項工作時是在
約翰‧霍普金斯大學的一名研究生。

78. BL的中風
已損壞從眼睛傳輸信息到主要視覺皮層的纖維，
它是在大腦後面的灰質的區域中。
視覺皮質本身仍然完好。

79. 這個損害切斷左上角的視野區和
相應在視覺皮層的區域之間的通信，
導致左視野區的上部出現一個盲區。(視野區是指，
當眼睛朝向前方可以看出的區域，包括周圍視覺。)

80. 這些神經科學家對他們的想法進行了研究。
當正方形等物體的圖像出現在視區中的不同區域時，
他們讓BL把注意力放在一個中心的點上。
當正方形突然出現在這個盲區時，
BL什麼也沒看到。
當正方形出現在這個盲區下面時，
他看到它變成長方形向上伸進這個盲區。
與此同時，這名患者還看到“像鉛筆一樣”的三角形和
“像雪茄一樣”的圓形等。

81. 磁共振成像對大腦掃描顯示：
主要視覺皮層(左上視區)對來自較低左視區的資訊做出反應，
這種情況在“正常”成人大腦中不會出現。改變視覺信號的能力是
可塑性特點之一，可以合理解釋視覺變形的原因。

82. Daniel Dilks
“我們發現了新的功能特性。當主要視覺皮層重新改組時，
BL看到了不同圖像。這一新發現為其他針對成人大腦
可塑性能力的研究提供了有力證據。 ”
丹尼爾表示：

83. 2007年，
神經學家報導成年老鼠可以長出新的神經元，
他們說，這一發現可用於治療人類神經退行性疾病，
如帕金森氏的影響。

84. 後來的研究進一步證實了
成年人的神經元可以建立新的連接這一說法。
與此同時，通過對冥想的探究，科學家發現，
集中的腦部訓練不僅可以改變大腦的結構，
還可以改變其功能。

85. No. 10 原來女人不是金星人啊
注：源於一本書的名字《男女大不同︰男人從火星來，女人從金星來》

86. 大眾文化普遍認為男人和女人的大腦是不同的。
的確，雄性和雌性激素對大腦的發育的影響不同，
並且大腦成像研究也表明男人和女人在感知疼痛、
做出決定以及應對壓力時，大腦的反應有所差異。

87. 但是，這些差異到底多少是由基因決定的，
又有多少是經驗塑造的——即，
由來已久的先天VS後天的論戰——就不得而知了。

88. 事實上，
男人和女人的大腦(和智力)是極其相似的。
2005年，
「美國心理學家」雜誌通過對
性別差異研究的分析發現，
在研究性別差異78%的成果中，
性別對行為的影響
可以算是小之又小，
幾乎接近於零。

89. 並且，最新的研究也
已經打破了性別不同能力也不同的這一迷信說法。
發表在2010年1月
《心理學公報》期刊的一項研究，
對來自69個國家，
接近50萬名男孩和女孩進行測試，
發現他們整體上
不存在數學能力上的差異。

90. 美國威斯康新大學麥迪遜分校的心理學家珍妮特‧海德，
她的團隊通過從標準化測試的成績篩選於2005年，
2006年和2007年在10個州的近7百萬名學生。
Professor Janet Hyde
Dept. of Gender & Women's Studies
University of Wisconsin,
Madison
總體而言，研究人員發現，
在二年級到十一年級的孩子之間
“無性別差異”。
在測試分數最高的學生中，
小組發現白人男孩與白人女孩的
比例大約是二比一。
然而，在亞洲人當中，
這一結果幾乎相反。

91. 海德說，這表明是文化和社會因素，
而不是單靠性別，影響了學生測試的表現。

92. 待續
大腦事實系列