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人类智商已达极限:我们可能无法变得更聪明(组图)

www.sinoca.com 2011-08-29  环球科学  [复制链接]  字体:

  人类的智力可能已经接近极限,无法进化到更高层次了――多种证据表明,通往更高智力层次的进化途径都已被物理定律堵死。就拿大脑容量来说,容量越大,智力层次也就越高,但大脑容量增大却有一个反作用:大脑会消耗更多的能量,运行速度也会变慢。科学家能否找到突破极限的办法?

  《环球科学》杂志刊登了道格拉斯・福克斯这名自由科学家的文章,讲解了我们的大脑智力极限,不过,人类仍可能达到更高的智力水平,而且借助一些现代技术,比如写作和网络,我们可以使智力不受身体的限制。

  ★人类智力已至极限

大脑的尺寸

  物理限制

  人类的智力可能已经接近极限,无法进化到更高层次了。各种证据都表明,大多数通往更高智力层次的进化途径都已被物理定律堵死。

  就拿大脑容量来说,容量越大,智力层次也越高,但大脑容量增大却有一个反作用:大脑会消耗更多的能量,运行速度也会变慢。大脑内,更好的神经连接也需要消耗能量,不成比例地占据大脑空间。如果大脑中的神经连接变多变细,就会碰到热力学极限,正如计算机芯片上的晶体管所遇到的问题一样:容易产生“噪音”。

  不过,人类仍可能达到更高的智力水平,而且借助一些现代技术,比如写作和网络,我们可以使智力不受身体的限制。

  大脑越大越聪明?

  从直觉上来看,要使脑力变强,最明显的方法就是增加大脑容量。事实上,100 多年来,大脑容量与智力之间的关系一直是科学家研究的热点。19 世纪末到20 世纪初,生物学家花了大量时间来探索生命体的一些共同特征――与体重,尤其是与大脑容量相关的、在整个动物界都适用的数学定律。

  大脑容量增大的一个好处是,可以容纳更多的神经元,神经元的生长、连接也可以更复杂。然而,大脑容量的大小并不是决定智力高低的唯一因素:牛的脑体积是老鼠的800 倍,但牛并不见得比老鼠聪明多少。身体越大,大脑反而需要完成更多的琐碎工作,比如监管更多的触觉神经、从更大的视网膜上整合信号、控制更多的肌纤维等与智力无关的内务工作。

  利弊难题

  大脑所需的能量中,相当一部分都耗费在信息交流网络上:人类大脑皮层中,80% 的能量都用于信息交流。不过,随着脑容量的增大,神经间的连接似乎会在更精细的结构层次上,遇到更严重的问题。事实上,早在20 世纪中叶,当生物学家在收集关于大脑重量的数据时,他们也在探究一个更有挑战性的问题:弄清楚大脑的“设计原则”,以及这种原则又是如何在大小各异的大脑上发挥作用的。

  灵长类的优势

  有了上面的研究做铺垫,我们就不难理解,大脑有柚子那么大的牛为何还不如大脑小如蓝莓的老鼠聪明。不过,在大脑模块的水平上,进化也拿出了自己的变通方法。2007 年,美国范德堡大学的神经科学家乔恩・ H ・ 卡丝和同事对比了多种灵长类动物的脑细胞形态,他们偶然发现了一个关键特征――一个可能赋予了人类生存优势的特征。与大多数哺乳动物不同的是,当灵长类的大脑变大时,大脑皮层上的神经元大小几乎不变。因此,尽管在灵长类动物中,不同物种的大脑一个比一个大,但神经元仍然紧密地聚集在一起

  ★大脑中的物理学

  正如微缩晶体管让计算机变得更加强大一样,从理论上说,只要神经元更小、排列更紧密,大脑是可以变得更强更快的。然而,人类神经元可能已经达到(或者接近)物理极限,尤其是神经元那长长的“尾巴”――轴突。

  神经元通过轴突形成网络。当一个神经元放电时,它会将一个电信号沿着轴突传递出去,激活其他神经元。轴突上的细胞膜内嵌着很多离子通道,当通道打开,离子流入神经元,就可以实现电信号的传递。当有足够的离子穿过通道,细胞膜内外的电压会发生变化,致使邻近的离子通道打开,就像引发了多米诺骨牌效应一样。

  纤细的轴突可以节省空间和能量。但事实上,我们的轴突已经够细了:再细一点点,都可能会导致轴突产生过多噪音,也就是说,当神经元不应该放电的时候,轴突也会传递很多信号。

  ★我们可能无法变得更聪明

  物理极限

  如果神经元之间以及脑区之间的交流真是限制智力发展的瓶颈,那么朝着小型化方向进化的神经元(彼此之间会挨得更紧,交流更快)应该会构成一个更聪明的大脑。同样,如果轴突通过进化,能在更长的距离上,以更快的速度传递信息,即使不变粗,也能让大脑的运行变得更高效。但是,有种东西的存在,却使神经元无法变小,轴突的长度也不能超过某个临界点。或许,你可以把它称作“局限之母”:这就是离子通道,神经元用来产生电脉冲的那些蛋白质,它们天生就不稳定。

  能否突破极限

  在现有构建模块下,我们大脑的复杂程度是不是已经触碰到物理极限?大脑功能可能受到了一些硬性限制,如同光速受到的限制一样。我们的大脑中仅能容纳这么多神经元,神经元之间只能建立这么多连接,这些连接每秒钟所能承载的电信号也就这么多。而且,如果我们的体型和大脑变得更大,我们会在能耗、散热上付出更多代价,神经信号从一个部位传到另一个部位也要浪费更多时间。尽管如此,除了进化之外,人类可能还有更好的智力提升方法。

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