菲利斯·賈布爾

通過(guò)對(duì)大量不同物種的大腦進(jìn)行解剖和分析，人類對(duì)大腦的一些固有的認(rèn)知受到了顛覆，在“大腦湯”的幫助下，人類對(duì)大腦有了新的認(rèn)識(shí)。

2012年6月的一天，在巴西圣保羅國(guó)際機(jī)場(chǎng)，蘇珊娜·埃爾庫(kù)拉諾一霍澤爾將兩個(gè)沉重的行李箱吃力地放到安檢儀的傳輸帶上。箱子緩緩?fù)ㄟ^(guò)安檢儀時(shí).安檢人員不禁睜大了眼睛：兩個(gè)行李箱里裝的，并非衣服、化妝品或別的什么日常旅行用品，而是20多個(gè)古怪的小包裹.每個(gè)里面都有一團(tuán)懸浮于液體中的模糊物體。安檢員懷疑埃爾庫(kù)拉諾一霍澤爾試圖將鮮奶酪走私入境——幾分鐘前就有兩個(gè)人試圖這樣做，遂要求開箱檢查。

“里面沒(méi)有奶酪，只是大腦而已?！卑枎?kù)拉諾一霍澤爾說(shuō)。

她解釋說(shuō)，自己是一名神經(jīng)科學(xué)家，剛從南非做完科學(xué)考察歸來(lái)。在這次非同尋常但完全合法的行程中，她收集了長(zhǎng)頸鹿、獅子、羚羊、貓鼬、鬣狗、角馬和跳鼠等許多動(dòng)物的大腦，將它們浸于防凍液里，準(zhǔn)備帶回她位于里約熱內(nèi)盧的實(shí)驗(yàn)室。最后，安檢員在檢查了她出示的—大疊許可及相關(guān)證件后將其放行。

埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾如今是美國(guó)范德堡大學(xué)（位于田納西州首府納什維爾市）的一名教授兼研究員。過(guò)去12年間，她已經(jīng)收集了130多個(gè)物種的大腦.既有老鼠、松鼠、鴿子等尋常物種的，也有古氏樹袋鼠和袋獾等珍奇物種的。她有不少小蜜蜂的大腦，還有一頭非洲象的大腦。如果條件允許，她傾向于將大腦整個(gè)取出，并在運(yùn)輸途中竭盡全力地加以保護(hù)。

大腦中蘊(yùn)含著當(dāng)今科學(xué)的諸多未解之謎。人類對(duì)于它的認(rèn)識(shí)較為膚淺，未知的領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于已知的領(lǐng)域：我們不清楚大腦如何產(chǎn)生意識(shí)：也不清楚睡眠及做夢(mèng)的意義之所在：許多常見(jiàn)的精神疾病和神經(jīng)錯(cuò)亂的病因仍然不明：記憶的物理形態(tài)是什么？對(duì)此我們所知甚少，我們依然未能破譯神經(jīng)系統(tǒng)的奧秘，即神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是如何利用電信號(hào)和化學(xué)信號(hào)來(lái)儲(chǔ)存及傳送信息的。我們甚至都不知道人類大腦中究竟有多少細(xì)胞，只不過(guò)以前覺(jué)得自己知道。直到2009年埃爾庫(kù)拉諾-霍澤爾將其一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)公布，這一謎團(tuán)才被解開。

在埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾取得突破性發(fā)現(xiàn)之前，有一種關(guān)于人類大腦的說(shuō)法被科學(xué)家、教科書和媒體記者反復(fù)提及，大致是說(shuō)：體積大的大腦要優(yōu)于體積小的大腦，因?yàn)榍罢吣苋菁{更多的神經(jīng)元。而比體積更重要的是大腦占身體的比率，最聰明的動(dòng)物都擁有與其體型不相符的大腦袋，比如從人類的體型來(lái)看，人類大腦比預(yù)期的大了整整7倍，這是一個(gè)無(wú)可匹敵的比率。所以按照這種說(shuō)法，人類在進(jìn)化過(guò)程中一定發(fā)生了某種突變，導(dǎo)致大腦與身體的比例遠(yuǎn)大于其他物種，比聰明的類人猿及我們的靈長(zhǎng)類近親的也要大。這樣一來(lái)，我們就成了動(dòng)物王國(guó)里的“大頭娃娃”，我們的頭蓋骨內(nèi)足以容納數(shù)萬(wàn)億個(gè)腦細(xì)胞，這其中包括1000億個(gè)電活性神經(jīng)元，以及10至50倍于此的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。

不過(guò)，通過(guò)對(duì)許多物種的大腦進(jìn)行解剖和對(duì)比，埃爾庫(kù)拉諾一霍澤爾發(fā)現(xiàn)，這個(gè)說(shuō)法有著嚴(yán)重缺陷。她的發(fā)現(xiàn)，不但推翻了此前關(guān)于大腦的諸多假設(shè)和謬誤，改寫了涉及大腦構(gòu)成的基本常識(shí)，還提出了迄今為止最為嚴(yán)謹(jǐn)，論據(jù)最為充分的人類大腦進(jìn)化理論之一。

但她做研究的方式迥異于其他同行。她沒(méi)有把活體生物的大腦連上電極或加以掃描，也沒(méi)有將大腦組織切片后再小心翼翼地置于玻片中觀察，更沒(méi)有將大腦長(zhǎng)期浸泡在福爾馬林液中。相反，她將大腦攪拌成了糊狀。那些她小心翼翼地包裝后飛越了大西洋的大腦，最終都逃不了變?yōu)橐黄繙啙嵋后w的命運(yùn)，她則親切地稱它們?yōu)椤按竽X湯”。這一研究方法是其突破性技術(shù)的關(guān)鍵所在，能讓我們了解大腦這個(gè)可以說(shuō)是宇宙中最復(fù)雜的物體。在破壞大腦的同時(shí)，她也在重塑大腦。

早在攻讀研究生學(xué)位之前，埃爾庫(kù)拉諾-霍澤爾便被灌輸了質(zhì)疑一切的思想，因而不囿于各種已存的觀點(diǎn)與論斷。在巴西長(zhǎng)大的她回憶說(shuō)，父母總是強(qiáng)調(diào)，“不要輕信別人，不管對(duì)方多么受人尊敬……寧肯多問(wèn)一句‘為什么？你是怎么知道這件事的？”不過(guò)，直到在歐洲取得神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)的博士學(xué)位并于1999年回到里約之后，她才開始面對(duì)并糾正神經(jīng)生理學(xué)界的謬誤。

她沒(méi)有進(jìn)行博士后研究，而是在里約剛開放不久的生命博物館覓得一份向公眾普及大腦知識(shí)的工作。她最先做的項(xiàng)目之一就是調(diào)查公眾對(duì)大腦的普遍認(rèn)知，設(shè)置的問(wèn)題包括“意識(shí)依賴于大腦嗎？”“藥物會(huì)讓大腦發(fā)生生理變化嗎？”等。調(diào)查結(jié)果讓她大吃一驚：里約受過(guò)大學(xué)教育的人當(dāng)中有六成都認(rèn)為，人類大腦只被開發(fā)了10%。這是一個(gè)由來(lái)已久的謬論，實(shí)際上，人類大腦整體上一直很活躍，即便在我們昏昏欲睡或睡覺(jué)時(shí)照樣如此。這讓她如鯁在喉：這個(gè)廣為流傳的謬誤從何而來(lái)，又是如何傳播的呢？

她開始在研究論文和科普著作中尋根索源。一番詳盡無(wú)遺的調(diào)查之后，埃爾庫(kù)拉諾一霍澤爾斷定：這種說(shuō)法毫無(wú)科學(xué)根據(jù)。去年，她與內(nèi)華達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院的克里斯托弗·范·巴塞爾德教授共同發(fā)表了一篇論文，總結(jié)了他們的調(diào)查結(jié)果。根據(jù)該論文，在上世紀(jì)50和60年代，少數(shù)科學(xué)家在對(duì)小腦區(qū)域進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出了大腦中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量約10倍于神經(jīng)元數(shù)量這一說(shuō)法。然而小腦區(qū)域的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的數(shù)量比例恰好很高。

數(shù)十年來(lái)，研究人員以訛傳訛，將這一說(shuō)法推廣到整個(gè)大腦。媒體記者則在報(bào)道中機(jī)械地照搬了這些數(shù)字。很快，這一錯(cuò)誤說(shuō)法就堂而皇之地出現(xiàn)在教科書和教育網(wǎng)站上?！拔乙庾R(shí)到.我們首先不知道人類大腦是怎么構(gòu)成的，更不知道其它動(dòng)物的大腦是怎么構(gòu)成的，也不知道該如何將人類大腦與其他物種的大腦進(jìn)行比較?！卑枎?kù)拉諾一霍澤爾說(shuō)。最終，她決定自己尋找答案。

幾十年來(lái)，立體測(cè)量學(xué)一直是計(jì)量腦細(xì)胞數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)方法：先將大腦切片，然后將切片放置于顯微鏡下，計(jì)算出其中的細(xì)胞數(shù)量，再用這個(gè)數(shù)量乘以相關(guān)區(qū)域的體積從而得到一個(gè)估算數(shù)字。這種方法實(shí)施起來(lái)耗時(shí)又費(fèi)力，適用于處理大腦中范圍較小，且相對(duì)整齊劃一的區(qū)域。但很多物種的大腦通常都很大，而且錯(cuò)綜復(fù)雜，不適合采用這一方法。

埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾從一份1970年代的研究報(bào)告中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)替代立體測(cè)量學(xué)的有趣建議：為什么不先測(cè)量大腦中的DNA總數(shù)，再用它除以平均每個(gè)細(xì)胞所含的DNA數(shù)量？這種方法的問(wèn)題在于，從基因的角度來(lái)講，神經(jīng)元各不相同，而且基因組高度活躍，通過(guò)不斷地自我拆解和重新組合來(lái)強(qiáng)化或壓制某些基因。如此一來(lái)，測(cè)量DNA總數(shù)時(shí)即便出現(xiàn)微小的失誤，也會(huì)使整個(gè)工作前功盡棄。不過(guò)這啟發(fā)埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾想出一個(gè)更好的方法：“將大腦溶解，但不是數(shù)DNA的數(shù)量，而是細(xì)胞核的數(shù)量?！奔?xì)胞核內(nèi)部含有細(xì)胞的基因組.每個(gè)細(xì)胞只有一個(gè)細(xì)胞核?！凹?xì)胞核就是細(xì)胞核，你可以看得很清楚，不存在什么模糊不清的地方?！卑枎?kù)拉諾·霍澤爾說(shuō)。

2002年.埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾從生命博物館跳槽到里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué).在那里從事科技傳播的工作，可以進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室并自由選擇研究方向。她最初用老鼠大腦做實(shí)驗(yàn)，先用液氮冷凍老鼠大腦，再用手持式攪拌器把它們打成糊狀。一開始由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致大塊的結(jié)晶神經(jīng)組織在實(shí)驗(yàn)室里四處飛濺。后來(lái)她把嚙齒類動(dòng)物的大腦浸泡在福爾馬林液當(dāng)中，此舉可促進(jìn)蛋白質(zhì)交聯(lián)，使細(xì)胞核的核膜變得堅(jiān)固。接下來(lái)再將這些經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理的大腦切成小片，用玻璃研缽及研杵將這些大腦切片連同強(qiáng)效工業(yè)肥皂一起搗碎。這個(gè)過(guò)程會(huì)溶解大腦中除了細(xì)胞核以外的所有生物成分，最后大腦就只剩下自由漂浮在幾個(gè)小藥瓶里的細(xì)胞核。

埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾猛烈搖晃藥瓶，使里面的細(xì)胞核均勻分布后，從“大腦湯”里取了一滴放到顯微鏡的載玻片上。透過(guò)目鏡，她看到球狀的細(xì)胞核宛如哈勃望遠(yuǎn)鏡拍出的照片——黑絲絨般的太空中，遠(yuǎn)方的星球熠熠生輝。埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾從每個(gè)小藥瓶中都數(shù)次取樣，計(jì)算出其中的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量，再將數(shù)值與液體的總體積相乘，最后得出細(xì)胞總數(shù)。通過(guò)這種方法，埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾取得了史無(wú)前例的成果。不到一天時(shí)間.她就精準(zhǔn)確定了成年老鼠大腦內(nèi)的細(xì)胞總數(shù)：2億個(gè)神經(jīng)元和1.3億個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。

在埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾開展研究的早期，尤其是當(dāng)她剛結(jié)束對(duì)老鼠大腦的研究，轉(zhuǎn)向?qū)`長(zhǎng)類動(dòng)物的大腦進(jìn)行研究時(shí)，同行們對(duì)她進(jìn)行了強(qiáng)烈抵制。因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)籍籍無(wú)名的年輕巴西科學(xué)家，她不僅提出了一種截然不同的大腦研究方式，還否定了流傳數(shù)個(gè)世紀(jì)的傳統(tǒng)智慧。不過(guò)隨著越來(lái)越多相關(guān)數(shù)據(jù)的取得，人們開始打消對(duì)她研究的疑慮。加拿大阿爾伯塔省萊斯布里奇大學(xué)進(jìn)化神經(jīng)學(xué)家安德魯·伊沃尼克便說(shuō)：“毫無(wú)疑問(wèn)，這種方法行之有效。它比傳統(tǒng)的方法快數(shù)百倍或數(shù)千倍。這就意味著我們可以快速比較許多物種的大腦，看看到底是什么讓人腦如此特別——或不特別?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2018/06/15/qkimageshwwzhwwz201806hwwz20180605-3-l.jpg"/>

2016年時(shí)，埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾已經(jīng)前往范德堡大學(xué)工作。當(dāng)我們走進(jìn)她的新實(shí)驗(yàn)室后，首先映入眼簾的就是4個(gè)排成一排的白色大冰柜。她打開其中一個(gè)，露出了擺滿特百惠盒子的架子。每個(gè)盒子上都貼著標(biāo)有數(shù)字的膠帶：19號(hào)盒、6號(hào)盒、34號(hào)盒……“這些盒子里裝的是什么？”我問(wèn)?！芭?，各種各樣的東西，”她回答道，“大約有200個(gè)不同的大腦，都是鳥類和哺乳動(dòng)物的……在這里你可以看到各種食肉動(dòng)物的大腦，有獅子、豹子、狗、貓、浣熊的，有鴕鳥的，有靈長(zhǎng)類動(dòng)物的，還有一群長(zhǎng)頸鹿的——它們的脊髓也在這里，那脊髓足足有4米長(zhǎng)?！?/p>

截至目前，埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾已經(jīng)發(fā)表了關(guān)于80多個(gè)物種的大腦研究成果。比對(duì)的物種越多，她的結(jié)論也越清晰：大多數(shù)關(guān)于大腦及其細(xì)胞成分的信條都是錯(cuò)誤的。首先，體積較大的大腦并不一定比體積較小的大腦含有更多的神經(jīng)元。她發(fā)現(xiàn)，有些物種的大腦特別密集，比起其他物種海綿似的大腦，在相同體積的腦組織中細(xì)胞的含量更多。一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)殪`長(zhǎng)類的神經(jīng)元總體上比較小，所以它們的大腦比其它哺乳動(dòng)物的要密集許多。盡管獼猴的大腦只比地球上最大的嚙齒動(dòng)物水豚的大腦稍大一些，但獼猴的神經(jīng)元數(shù)量卻是水豚的6倍多。鳥類似乎有著最密集的大腦，但它們的大腦都不怎么大。如果一只鳥的大腦能像西柚那么大，那它可以統(tǒng)治世界了。

“大腦湯”研究技術(shù)進(jìn)一步揭示，人腦有860億個(gè)神經(jīng)元和差不多同等數(shù)量的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，而非1000億個(gè)神經(jīng)元和數(shù)萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。這迥異于教科書和研究論文中經(jīng)常引用的數(shù)據(jù)。而且人類肯定也不是擁有最多神經(jīng)元的物種：非洲象的神經(jīng)元數(shù)量3倍于人類的，達(dá)2570億個(gè)。

而當(dāng)埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾把關(guān)注的焦點(diǎn)投向大腦皮層（大腦的最外層褶皺）時(shí)，她發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人震撼的差異：人類有160億個(gè)皮質(zhì)神經(jīng)元，排在第二位的是猩猩和大猩猩，有90億個(gè)，黑猩猩的則是60億個(gè)。大象的大腦雖然比我們?nèi)祟惖拇?倍.但大腦皮層里只有56億個(gè)神經(jīng)元。迄今為止，在地球上的所有物種當(dāng)中，人類似乎擁有著最多數(shù)量的皮質(zhì)神經(jīng)元。

工具制造、解決問(wèn)題、復(fù)雜的交流和自我意識(shí)等能力，此前曾被認(rèn)為是人類獨(dú)有的心智能力，如今都已被證實(shí)，在動(dòng)物界存在的遠(yuǎn)比人們之前認(rèn)為的要普遍得多。人類只是將這些能力發(fā)展到了一個(gè)空前的程度而已。埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾認(rèn)為，對(duì)于這種差異最簡(jiǎn)單的解釋就是，人類大腦皮層神經(jīng)元的數(shù)量是已研究過(guò)的其它物種的將近兩倍。

即便如今我們?nèi)祟惖拇竽X皮質(zhì)神經(jīng)元比其他任何物種的都多，但這一差異性的真正意義依然不甚明確。要知道，大象的皮質(zhì)神經(jīng)元不足人類的三分之一，但大象是人類已知的最聰明的動(dòng)物之一，會(huì)制造工具，能認(rèn)出鏡子中的自己，甚至對(duì)死亡也有某種程度的認(rèn)知。同樣，屬于無(wú)脊椎動(dòng)物的章魚并沒(méi)有大腦皮層，其大腦和觸手內(nèi)分別分布著不足1億和3億多個(gè)神經(jīng)元，但這并不妨礙它成為最聰明的海洋生物之一。章魚能夠記住不同的人，打開結(jié)構(gòu)復(fù)雜的謎題箱子，從“防脫逃”水箱中逃出。大腦極其微小的蜜蜂，則有著優(yōu)于很多大腦更密集生物的協(xié)作與溝通天賦。

歸根結(jié)底，簡(jiǎn)化論既是“大腦湯”技術(shù)的核心力量，也是此項(xiàng)技術(shù)的一大缺陷。將一個(gè)難以捉摸、錯(cuò)綜復(fù)雜的生物實(shí)體轉(zhuǎn)化為小小的一組數(shù)字，該方法使之前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的研究成為可能，但與此同時(shí)，人類也可能高估這些數(shù)字的作用。

在其《人類的優(yōu)勢(shì)》一書中，埃爾庫(kù)拉諾·霍澤爾強(qiáng)調(diào)了認(rèn)知潛能和能力之間的差異。我們和20萬(wàn)年前的人類擁有幾乎相同數(shù)量的神經(jīng)元，所擁有的能力卻天差地別。人類的智慧至少有一半不是源自生物學(xué)，而是源自文化——源自于我們所處時(shí)代的語(yǔ)言、傳統(tǒng)和科技。文化，釋放了大腦的潛能。

[譯自美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》]