是非凡大腦讓愛因斯坦成為物理學家,還是物理改變了他的大腦?

2020-10-18 02:30:11 2417 views
摘要

然而,愛因斯坦大腦研究的一些結果已經被披露,並得出了截然不同的結論。一個結論是愛因斯坦的大腦與普通人有很大的不同,這使他成為一個科學天才。

愛因斯坦一直被視為科學天才。在他死後,一些研究人員希望通過研究他的大腦來解開他的成功之謎。然而,愛因斯坦大腦研究的一些結果已經被披露,並得出了截然不同的結論。一個結論是愛因斯坦的大腦與普通人有很大的不同,這使他成為一個科學天才。另一個結論是愛因斯坦的大腦和普通人沒有什麼不同。他在科學上的成就,不是因為他的大腦有別於普通人,而是有很多原因,比如勤奮和後天努力。

是非凡大腦讓愛因斯坦成為物理學家,還是物理改變了他的大腦?

愛因斯坦大腦被保留之謎

為了研究愛因斯坦的大腦,我們必須獲得愛因斯坦大腦的樣本。根據愛因斯坦的遺囑,研究員不可能獲得愛因斯坦的大腦,因為遺言要求屍體火化,把骨灰散落在秘密的地方。然而,後人並沒有按照愛因斯坦的遺言來處理他的身體。

1955年4月18日凌晨1點15分,愛因斯坦在新澤西州普林斯頓大學醫院去世,享年76歲。當時,托馬斯·哈維是普林斯頓大學病理學主任。他和愛因斯坦只有一次相識,但他成了愛因斯坦的驗屍醫生。哈維對愛因斯坦的身體和器官逐一進行了檢查、稱重和描述後,宣布愛因斯坦死於腹腔大動脈破裂。

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為了研究這位偉大的科學家,哈維說服了愛因斯坦的遺囑執行人奧托·內森和愛因斯坦的長子漢斯把愛因斯坦的大腦拿出來做未來的研究。當時,內森和漢斯一致認為,哈維切除愛因斯坦大腦的一個重要條件是,未來對愛因斯坦大腦的研究結果必須發表出來。

哈維根據解剖標準切開愛因斯坦的大腦,然後測量了它。除了給大腦拍照外,哈維還請了一位畫家畫素描。哈維隨後將愛因斯坦的部分大腦切片成240片,每一片都有其在大腦中位置的詳細記錄和標籤。

愛因斯坦的大腦被儲存在10個罐子里進行組織學切片和兩個大玻璃瓶,所有這些都是用甲醛保存的。因為把愛因斯坦的大腦私藏起來,哈維丟掉了工作,但由於哈維的監護和對一些科學家的捐贈,愛因斯坦的大腦得到了研究和保存。

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愛因斯坦的大腦有兩個部分。哈維把大腦切片的一部分交給了他信任的一些研究人員,另一部分被保存下來。例如,哈維在製作切片時借用了費城病理學家威廉·埃里克的實驗室。為了表示感謝,哈維向對方贈送了46張腦片。埃里克在1967年去世時,他的妻子把它們送給了當地另一位醫生艾倫·斯坦伯格。斯坦伯格隨後將這些切片轉交給費城兒童醫院的高級神經病學家露西·亞當斯。亞當斯在2013年初向費城的醫學博物館MUT博物館捐贈了46片愛因斯坦的大腦切片。博物館於2013年4月開始展出愛因斯坦的大腦切片,其中一片可以在顯微鏡下觀察。

是非凡大腦讓愛因斯坦成為物理學家,還是物理改變了他的大腦?

研究人員得到了多少片愛因斯坦的大腦切片,目前還沒有確切的數字。據說,他後來製作了多達2000片愛因斯坦大腦其他部分的切片,並分發給世界各地至少18名研究人員。因此,一系列的研究成果相繼發表。

愛因斯坦大腦與常人有差異

是非凡大腦讓愛因斯坦成為物理學家,還是物理改變了他的大腦?

目前,愛因斯坦腦研究的成果已經發表很多。

在已發表的研究結果中,大多數都表明愛因斯坦的大腦與普通人不同,這些差異表現在很多方面。

差異之一:大腦細胞類型有差異。

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根據哈維的解剖記錄,愛因斯坦的大腦重1230克,低於成年男性的平均值(1400克),並不突出。因此,從腦容量的角度來看,愛因斯坦確實與普通人不同,但這種差別並不是人們所期望的特別突出,應該比普通人更大。

從那時起,第一份正式的學術報告發表於1985年,它解釋了愛因斯坦的大腦與普通人的不同之處。加州大學伯克利分校的瑪麗安·戴蒙德(Marian diamond)和其他人分別研究了愛因斯坦大腦皮層的四個部分,分別代表左、右前額葉和下頂葉,並將它們與其他11個人的大腦皮層進行了比較。結果顯示,愛因斯坦左頂葉的神經元(神經元)與膠質細胞的比例低於正常人。膠質細胞是神經元的支持細胞、營養細胞和保護細胞。先前的研究表明,從老鼠到人類,哺乳動物神經元與膠質細胞的比例逐漸降低。這表明神經元的功能越複雜,就越需要膠質細胞的支持。

神經元與神經膠質細胞的比例很小,這也意味著神經膠質細胞增多,反之亦然。也就是說,愛因斯坦大腦左頂葉的神經元與膠質細胞的比例比普通人要小,這說明愛因斯坦大腦這一部分的膠質細胞數量比普通人多,所以他比普通人更聰明。

此外,神經解剖學還表明,頂葉下皮質是聽覺、視覺和觸覺信息的聚集地。下頂葉損傷後,患者無法進行複雜的思維,閱讀、書寫和計算能力也會受損。愛因斯坦大腦左頂葉神經元與膠質細胞的比例與正常人不同,這也反映出愛因斯坦頂葉下葉皮質的功能可能比普通人好。

差異之二:神經元密度高。

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美國阿拉巴馬大學伯明頓分校神經學助理教授安德森1996年6月在《神經科學雜誌》上發表題為《愛因斯坦大腦皮層厚度和前額葉皮質密度的變化》的文章。通過比較實驗組和對照組的大腦皮層,他們發現大腦皮層的數量比對照組要薄。這表明愛因斯坦大腦皮層的神經元密度很高。

安德森推斷愛因斯坦大腦皮層的神經元具有更好的信息傳輸效率,這可以解釋愛因斯坦為什麼有非凡的才能。

差異之三:大腦半球部分區域較大。

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早在1999年6月,加拿大麥克馬斯特大學的桑德拉·維特森等人在《柳葉刀》上發表了他們的研究成果。他們將愛因斯坦的大腦與99名去世的老年男女的大腦進行了比較。他們發現愛因斯坦左右半球的頂葉下區域比普通人厚1厘米,也就是說,比普通人多15%。因為愛因斯坦大腦的左頂葉比普通人大,其大小和形狀與右頂葉相似,所以愛因斯坦大腦頂葉比普通人對稱。頂葉負責視覺空間認知、數學能力和運動想像,這可能是愛因斯坦非凡的邏輯思維和空間認知能力的主要原因。這也說明愛因斯坦的左腦不同於普通人,而不是他的右腦。

此外,維特森等人。還發現愛因斯坦大腦的另一個特點是表層的許多部分沒有凹槽(子宮間溝),這就像大腦中的路障,使得神經細胞很難相互交流。如果大腦中沒有這樣的障礙,神經元可以自由連接,使大腦的思維更加活躍。

差異之四:額外的溝回和臉大舌頭大。

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根據福克等人在《大腦》雜誌上發表的一篇研究論文,愛因斯坦的大腦確實不同於普通人。他們分析了14張之前未發表的愛因斯坦整個大腦的照片,並將它們與其他85人的大腦進行了比較。結果發現,雖然愛因斯坦的大腦只有1230克重,但他大腦的幾個區域卻有額外的溝和褶皺,這在其他人的大腦中很少見到。例如,愛因斯坦的大腦左側有額外的凹槽和褶皺,這使得他的臉和舌頭比平時更大。此外,愛因斯坦的前額葉皮質也有很大的延伸,這一區域是大腦的指揮和控制中心。在這裡進行決策和自我控制等更高層次的思考。因此,這可以解釋為什麼愛因斯坦有更多的思考和新穎的想法。

差異之五:愛因斯坦的大腦胝體比常人更厚。

是非凡大腦讓愛因斯坦成為物理學家,還是物理改變了他的大腦?

胼胝體是連接大腦左右半球的神經纖維。來自中國上海華東師範大學物理系的研究人員和美國佛羅里達州立大學人類學系的研究人員利用核磁共振成像對愛因斯坦和兩個對照組(一組15名中老年男性,另一組52名)的胼胝體進行了研究健康的年輕人)在愛因斯坦同時代的人(1905年)去世後,這組人的大腦都被保存了下來,這一年也是26歲的愛因斯坦發表相對論的年代。

研究人員比較了愛因斯坦和對照組大腦不同位置胼胝體的厚度。結果顯示,愛因斯坦大腦的胼胝體比正常人厚。研究人員認為,由於胼胝體神經纖維較多,它們連接大腦的重要區域,比如負責複雜思維和決策的前額葉皮層,結合其他研究證據,比如一些物理學家的大腦比普通人的大腦大,而皺紋更為複雜,這表明愛因斯坦大腦的這些特徵是他非凡才華基礎的基礎。

愛因斯坦大腦與常人無差異

儘管上述研究表明愛因斯坦的大腦與普通人不同,但一些研究認為愛因斯坦的大腦與普通人沒有區別。

紐約佩斯大學的心理學家特倫斯·海因斯在《大腦與認知》雜誌上發表文章說,愛因斯坦的大腦在細胞和結構上與普通人沒有什麼不同。海因斯主要質疑此前一些關於愛因斯坦大腦的研究結果,以表明愛因斯坦的大腦與普通人沒有什麼不同。

首先,海因茨認為之前的研究並不嚴謹。例如,海因茨說,1985年在人類大腦中發現的鑽石細胞數量明顯高於普通人。因為戴蒙德分析了4個大腦區域的7個變數,相當於28組分析,只有一組p值小於0.05,這並不能解釋問題。因為p值是檢驗結果可信度的下降指標,如果p值大於0.05,則無統計學意義,即結論不可靠;否則,p值小於0.05,結論更可靠;p值小於0.01,則非常可靠。然而,對愛因斯坦大腦中神經細胞的分類顯示,28組中只有一組p值小於0.05,說明愛因斯坦大腦中膠質細胞的含量並不比普通人多。

其次,海因斯認為,以往的研究和分析在邏輯上也存在問題。愛因斯坦的大腦不同於普通人的所有結論都是通過研究愛因斯坦的大腦切片得出的,這本身並不十分科學,因為幾片大腦切片無法替代大腦的所有組織和細胞,也無法揭示這些細胞是如何思考和操作多種功能的大腦作為一個整體對整個大腦的一小片或幾片進行分析,可以揭示出大腦的特殊認知能力,無異於痴人說夢。

第三,人們過去常常根據愛因斯坦的自我評價來分析他的大腦。例如,愛因斯坦曾寫道,他認為自己可以很好地控制自己的大腦,精力充沛。但海因茨認為,這些評論在真正的神經科學中毫無價值,不可能準確地研究愛因斯坦的大腦,根據他說的幾句話得出可靠的結論。

耶魯大學醫學院的神經科學家齊默爾曼同意海因斯的觀點。齊默爾曼曾經是哈維的老師。因此,哈維也給了齊默爾曼一些愛因斯坦大腦的部分。在愛因斯坦還活著之前,齊默爾曼首先和愛因斯坦約好了將來研究他的大腦。當時,愛因斯坦同意了,但有一個條件:研究結果不應發表。齊默爾曼還仔細觀察了愛因斯坦的大腦,認為他的大腦非常正常。愛因斯坦的大腦和普通人的不同之處在於,他的大腦比同齡的人更健康,退化的跡象更少。

至於我們是否可以通過研究大腦得出愛因斯坦比普通人更聰明的結論,齊默爾曼的觀點與海因斯一致。他舉例說,有人贏得了長跑冠軍,但他死後,解剖他的腿,你就以為能發現成為長跑冠軍的秘訣嗎?

美國羅伯特·伍德·約翰遜醫學院的神經學家雷波爾提出了一個更好的觀點:人們對愛因斯坦大腦的迷戀揭示了人們對大腦的假設和對天才的崇拜。

更重要的是,即使愛因斯坦的大腦與普通人不同,哈佛醫學院的神經科學家加內巴德認為,他無法回答另一個問題:是非凡的大腦讓愛因斯坦成為偉大的物理學家,還是他對高級物理的學習改變了他的大腦?

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