鲁白演讲 鲁白千人 额头大的人就一定聪明吗?脑科学家鲁白讲述大脑如何工作

大脑是如何工作的?这个题目实际上是一个悖论,即用大脑的工作来搞清楚,大脑是如何工作的。清华大学医学院教授、被汤森路透评为"世界最有影响力的科学家"鲁白,昨天在上海科技馆首期"科学 x"论坛运用其大脑的工作,让现场观众"脑洞大开"。

每个人都有一个大概3磅重左右,像豆腐一样的东西装在头颅里面,这个就是我们的大脑。它有五个方面的功能,感觉、运动、记忆、情感和认知,现在的神经科学,对前面四个功能,已经有相当的了解,但我们对认知功能还所知甚少,这是我们用来做逻辑思维和判断决策的功能。

在讲人脑之前,先说一下电脑。买电脑的时候,我们往往考虑两个指标,一个是硬盘,另一个是内存。硬盘跟人脑的记忆功能一样,用来储藏各种信息。内存是用来短暂储存cpu运算的数据,计算机所有的软件和程序运作,都是在cpu里面完成的。也就是说,一个计算机的好坏,很大程度上取决于其内存的质量。

人脑的记忆功能,主要是在大脑的"海马"里。人脑的内存在哪里呢?就在额头这一部分,我们把它叫做大脑的前额叶。几十万年里,灵长类的大脑容量增加了一倍,其主要发展的就是大脑的前额叶。说到这里,我们不得不提到一个对神经科学非常重要的人物美国的一名铁道工人gage。

在一次事故中,一根铁钎插入了他的大脑,损坏了他的前额叶。他的记忆功能奇迹般地保留了,情绪情感功能问题也不是很大,他的问题是认知功能出现了障碍,他对事情的判断和分析,已经完全不能像一个正常人一样工作。

所以,大家对前额叶的基本功能有了进一步的认识,认为前额叶有一个"工作记忆功能。工作记忆是什么呢?它就是一种对信息进行短暂的存储跟加工,然后指导下一步骤的行动,就像电脑里的内存一样。

现在用一个简单的试验来说明工作记忆是怎么回事。猴子在一个栏杆后面,栏杆的前面有两个凹槽,我们在左边放一些葡萄干,再把它盖上,然后把帘子拉下。这个动作有一段时间的延迟,可以是几秒钟到十几秒钟。过了这个延迟之后,再把这个帘子拉开,猴子会毫不犹豫跑到有食物的凹槽,把葡萄干拿出来吃了。这是一个很简单的工作记忆过程,猴子看到一个信息,在这个信息不存在的情况下,在前额叶进行了储藏和处理。

从这个试验来看,可以总结三点。第一,前额叶是一个非常重要的工作记忆机构。当前额叶损坏的时候,这样一个简单的工作记忆的工作,就不能做了。第二,信息的储存,不光有储存还有加工,这个加工使得它可以有所行动。第三,它的加工是用一个什么样的方式呢?是在前额叶里面有某种神经元,这个神经元有延迟的持续性放电功能,对前额叶的工作记忆是相当重要的。

人是怎么有工作记忆的?这个检测非常简单,大家回家就可以做。拿一套扑克牌,给你看第一张和第二张,当你看到第二张的时候,问你第一张是什么,以此类推。难一点的,就是看到第三张的时候,问你第一张是什么。当前额叶受到损害的时候,这个简单的事情就做不来了。比如一些精神疾病患者,或具有认知障碍,这个试验就做不好,大家可以回去看看自己的前额叶工作是否正常。

再来看一下前额叶的其他功能。当人们开车的时候,如果前面的路被堵住了,会很快反应过来,得要绕着走。这是代表了"翻转学习"的功能,就是要能纠错,这个功能对于人类适应外界变化是一个非常重要的功能。当你做一个项目的时候,一个方法试了几次不成功,你就必须要改变做法。当一个人做某件事情,一直按一个方法做,错了就是不改,你就会怀疑这个人的精神是不是正常。

还有一个功能叫做整合。当有个人和你谈论旧金山的金门大桥的时候,假如你去过那里,就会马上在脑子里面不同的部位显示出不同的信息,有一个告诉你地理位置,有一个告诉你它的颜色,还有一个告诉你它的形状。前额叶皮层就有这个功能,可以从不同的脑区域去抓取不同的信息,最后进行一个整合,这也是前额叶最重要的功能。

我再讲一个前额叶的功能,就是所谓的目的性行为。当你要做一个事情的时候,可能会有几个子任务,或者是子目标。在确定子目标的时候,还会确定每一个的可能性。当前额叶出现问题的时候,就会不知道怎么来安排子目标,也无法实现目标行为。

有的人可能会问,能否根据我们额头的外部形态,来看一个人的聪明程度。其实这个想法一百多年前在西方就有,人家做的非常细,先画出来,画了之后来预见,这是伪科学,是没有根据的。从进化的过程来看,前额叶会变得越来越大,这是一个方面。

其实还有一个更深刻的变化,那就是细胞和细胞之间形成的连接,这才是决定智力最重要的方式。当然,并不是说连接越多就越好,大脑在形成发育过程中,神经元的连接是很多的,后来由于经验逐渐地积累,一些没用的细胞凋亡了,一些没用的连接也去除了。因此,光用一个头颅的大小,不能简单地说一个人到底有多聪明。(作者:黄海华)