用不盡的大腦?「露西」不是你娘親

LUCY

 

最近電影《露西》觸發了一輪演化與神經科學的討論,台灣的反應固然比香港熱鬧,本文嘗試回應討論中出現的若干問題。

先回應神經科學方面,現在依然流行關於人類大腦只使用了10%的說法,筆者近日閱讀了台灣著名科普網《泛科學》刊登的《我們真的只動用了10%大腦嗎?》一文,文中提及「10%腦力」說法起源於神經外科醫生卡爾.萊胥利(Karl Lashley)的老鼠實驗,卡爾透過切除老鼠90%的大腦皮質,發現牠依然能完成迷宮任務,故指人類大腦僅使用10%是出自此一說法。事實上,「10%腦力」的源起幾乎難以考證,是醫學界長期流傳的比喻而已,因為在舊日的嬰兒大腦成長理論中,科學界相信神經元一旦建立完成,大腦便不會再有改變,後來愈來愈多的實驗推翻了這個觀念,而卡爾的實驗就是其一。實驗主要是帶出大腦神經的「可塑性」有難以預計的修補能力,餘下未被切除的皮質會產生新的神經軸突、突觸,盡可能彌補失去了的皮質功能。「可塑性」的看法並非支持「10%腦力」一說,反而使說法不攻自破,既然大腦充滿可塑空間,就難以斷定所謂用與不用的大腦比例,即使部分皮質被切除,舊有神經新增連結,也無法斷定被切除前的大腦皮質未有使用過。

 

神經科學家大衛.林登(David J. Linden)在《進化的大腦》(The Accidental Mind: How Brain Evolution Has Given Us Love, Memory, Dreams and God)一書亦頗懷疑「10%腦力」的說法;這不難理解,因為林登相當清楚目前神經科學技術上的限制。一般俗稱為功能性磁振造影(fMRI)的大腦掃描技術,主要測量大腦區域的血流量,從而間接反映神經元的活動,卻無法精準地了解大腦神經元及其他膠細胞的狀況。要較精準地掌握大腦細胞,目前須採用入侵性的「光子顯微術」(in vivo multiphoton microscopy),例如在實驗對象的頭骨鑽洞,然後蓋上一小塊玻璃,待對象恢復意識後,以紅外線雷射通過玻璃射進大腦,使紅外光在單一焦平面(focal plane)刺激螢光分子,感測器收集相關光波便可清楚顯現大腦細胞的結構。

假如技術上要如此煞費苦心才能精準掌握大腦神經分布,以往古舊的「10%腦力」試問從何說起?如何測量出大腦使用了10%、20%還是50%?1980年,醫學界有一篇極具爭議的文章,神經科學家約翰.羅伯(John Lorber)研究一位就讀雪菲爾大學(Sheffield University)的學生,他智商達126且在數學系以一級榮譽畢業,卻患上一種名為「水腦症」的疾病。他的大腦充滿著腦脊髓液,絕大部分的神經腦胞經已死亡,只餘下層厚度僅一公釐的薄薄腦細胞,但無損他的日常生活,令人非常驚訝。後來醫生發現,部分「水腦症」患者大腦有95%的空間充滿液體,卻未必嚴重影響智商。是故,無論10%、15%抑或80%,神經科學家比較相信大腦時刻都在使用、運作之中,真正急需開發的神秘領域,在於不同情況下神經細胞的可塑性、連結,與各種膠細胞(glia)的關係,未來有待專家們努力了解真相。

 

另外就演化方面,筆者已於《謎米香港》節目《蕭遙遊》末段指出坊間之誤解,以為亞發南猿「露西」(Lucy)是人類演化的祖先、人類的原始母親,實情並非如此。或許,誤解是因為露西過於聞名而起,她由一位黑猩猩牙醫唐納德.喬漢森(Donald Johanson)在二十世紀十七年代於埃塞俄比亞阿法爾三角洲的荒漠中發現,是距今約318萬年能直立行走的南猿化石。基於露西的化石非常完整,令團隊相當震奮,適逢唐納德與同伴慶祝之時,播著披頭四(Beatles)歌曲「天空中的露西戴著鑽石」(Lucy in the Sky with Diamonds),便將這副「AL 288-1」化石命名為「露西」。事實上,1992年另一副被命名為「阿娣 / 雅蒂」(Ardi)的雌性「始祖地猿」(Ardipithecus ramidus)化石於依索比亞出土,存在時間遠早於露西,乃距今440萬年前同樣能直立行走之地猿。

及後,專家相信阿娣極有可能是較接近人類始祖的相關證據,而露西不過是諸多南猿中的一個分支,甚至與人類的演化進程沒有直接關聯,更遑論是人類的始祖或母親。而且,如果要數人類這種「直立智人」最接近的演化祖先,當數1997年在埃塞俄比亞發現的長者智人(Homo sapien idaltu),生活時段約距今十多萬年前,被視為直立人滅絕後與智人最有直接關係的祖先,終於填補了演化上的空白。其實,從六百至七百萬年以前,曾經存在又最終滅絕的類人猿動物相當多,所以除了倚靠粒腺體DNA追溯到更遠的女性始祖,較難僅僅倚靠出土化石評估人類始祖的模樣,有時亦難怪影評人過於簡便選取「露西」作為評論依據。

 

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