3智能的探索與延緩衰老之路

我們頭顱內的大腦和脊髓腔內的脊髓統(tǒng)稱中樞神經系統(tǒng)，它包括主管思維、意識、語言、運動控制等功能的大腦皮質，控制軀體平衡和協(xié)調運動的小腦。還有與感覺、內分泌調節(jié)有關的丘腦、下丘腦，維持基本生命活動呼吸和心臟功能的延腦以及脊髓等。神經細胞是大腦的主要組成及各種功能的發(fā)源地，神經細胞的周圍還有比神經細胞更多的膠質細胞，它們起著支持神經細胞及交換代謝產物等作用。

神經細胞的功能來自于細胞間的復雜聯(lián)系，人們把它形容成網絡系統(tǒng)。大腦內每個神經細胞上的軸突和樹突可與上萬個其他神經細胞相聯(lián)系，對這種錯綜復雜的網絡系統(tǒng)人們還所知甚少，但對神經細胞間相互接觸的形式已有較清楚的了解。一般來說，一個神經細胞從它的細胞體上可發(fā)出一個長長的神經纖維，稱之為“軸突”，如果這個神經細胞是管肌肉活動的，它的軸突就與肌肉纖維相接觸，接觸的部位稱為“終板”，當運動神經細胞興奮時軸突末梢即釋放神經遞質乙酰膽堿并作用于“終板”進而引起肌肉收縮。此外，神經細胞的胞體上還像樹枝那樣，發(fā)出數(shù)不清的纖維突起，我們把這些較短的神經突起稱為“樹突”。在腦內，一個神經細胞上的“軸突”及其眾多的“樹突”與其他上萬個細胞的接觸點稱為“突觸”，“突觸”之間一般借助神經遞質和神經肽等化學物質傳遞信息并引起神經系統(tǒng)的興奮或抑制過程。有關神經細胞的結構和相互聯(lián)系的簡單模式見圖2-1。

圖2-1　神經細胞的樹突及突觸模式圖

在動物界，尤其是哺乳類動物，大腦的結構、神經通路、細胞間信息傳遞的方式和所利用的化學傳遞物質等是大致相似的，但人腦則最為發(fā)達。單從重量比較，類人猿腦重600～700克，中國猿人約1 000克，現(xiàn)代人腦介于1 200～1 500克之間。若從腦與體重之比來看，人為1/40～1/50，大象大腦絕對重量遠大于人類，但卻僅及其自身體重的1/500。此外，人腦表面凹凸不平，布滿溝回，容納了特別發(fā)達的大腦皮質，使其總面積達2 200平方厘米，這是任何動物所不可比擬的。對每個人來說，并不是大腦重量越大就越聰明，一些科學家的大腦并不比常人重。一些學者認為智力可能與腦細胞多少有關，或與神經細胞間所形成的突觸多少有關，也就是每個神經細胞像樹枝一樣的突起（樹突）越多并與其他細胞聯(lián)系越廣泛，其學習記憶能力就越強。近來，又有學者認為，智能與大腦內的膠質細胞多少有關，他們發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦的大腦重量與一般老百姓沒什么差別，但在顯微鏡下卻發(fā)現(xiàn)這位著名科學家的腦膠質細胞竟然出奇的多。他們認為，大量膠質細胞向神經細胞提供營養(yǎng)物質及排除代謝產物是維持正常腦功能的保證。

人的大腦具有特別發(fā)達的大腦皮質運動區(qū)、小腦及聯(lián)絡區(qū)。人腦及皮質運動區(qū)控制著肢體和手的靈巧動作，手的勞動又促使大腦的進一步發(fā)達，我們人類就處于這種良性循環(huán)之中。人腦發(fā)達的聯(lián)絡區(qū)擔負著分析外界種種信息及學習記憶能力。此外，人的語言和對語言的理解能力也來自兩個聯(lián)絡區(qū)（布羅卡區(qū)及韋尼克區(qū)）。人腦適應于使用語言這一特化現(xiàn)象，也是人腦區(qū)別于其他靈長類大腦的重要標志。人腦與靈長類腦另一重要區(qū)別還在于腦的發(fā)育過程的不同，人腦在胚胎期間已經得到充分的發(fā)育，較大的頭顱致使孕婦的產程相當痛苦，人出生后腦的生長更為加快，生后9個月增大1倍，3歲時已是出生時的3倍，這期間可能包含神經細胞的繼續(xù)增殖與分化，細胞間突觸的廣泛建立以及神經網絡的進一步完善等，而黑猩猩的大腦在出生時就基本完成了發(fā)育過程，這就決定了它們有限的智力及其潛能。

人的大腦賦予我們無窮的智慧與創(chuàng)造力。毋庸置疑，人們個體間的智力水平是存在差異的，客觀的檢查可以區(qū)分出人的不同“智商”，人的智商不同是多種因素形成的，包括父母的遺傳因素、先天和后天的環(huán)境及營養(yǎng)因素、神經系統(tǒng)的疾患或后遺癥等等。一些種族主義者曾宣揚“種族優(yōu)越論”，但科學上從未發(fā)現(xiàn)某個種族的新生兒遺傳素質就一定高于另一種族。相反，所謂的“文明民族”倘若忽略了優(yōu)生優(yōu)育，其良好的醫(yī)護措施卻可能使遺傳缺陷的個體得以存活下來，甚至延續(xù)至后代。但嬰兒出生后，環(huán)境因素對智力的影響就起著相當重要的作用，這包括對嬰幼兒的教育、營養(yǎng)、環(huán)境衛(wèi)生以及避免嚴重危害神經系統(tǒng)疾病的發(fā)生等。其中，營養(yǎng)因素與智力發(fā)育密切相關，尤其是蛋白質對嬰兒迅速發(fā)育生長的大腦來說是至關重要的。有實驗表明，給新生動物以低蛋白質飼料喂養(yǎng)，不但整體發(fā)育水平低下，而且也嚴重影響其學習記憶能力，這種智能低下還可繼續(xù)影響到獲得正常飲食的下一代，說明在不涉及遺傳的情況下，飲食、環(huán)境等外在因素造成的智能損害有可能潛移默化地影響到幾代人的體質。

下面再談談腦老化的問題。當人們步入老年的行列時，都希望自己能夠保持敏捷的思維和記憶能力，使自己活得更充實、更有意義，然而衰老是不以人們意志為轉移的客觀規(guī)律。腦老化可能既有基因調控的作用，也有來自體內外的各種因素對神經細胞的損傷，如環(huán)境中的有害物質、地球及宇宙來源的本底輻射線、體內代謝活動產物“氧自由基”和“脂褐質”在細胞內的累積等均可造成細胞結構的破壞，最終導致大腦神經細胞數(shù)目的減少、腦內核酸及蛋白質更新率降低、神經樹突的減少、神經細胞間傳遞信息的物質——神經遞質的合成及釋放量逐漸降低，最終導致學習記憶能力的減退。

研究表明，隨年齡的增大，大腦細胞數(shù)目會逐漸減少，這是由于腦內不斷有神經細胞死亡所致，由于神經細胞不能再生，人的一生中大腦細胞只會逐漸減少，這種自然的減少是不會影響人的智慧和其他能力的，因為人的上百億個神經細胞是一個巨大無比的儲存庫，實際利用的不過5%～10%，可以開發(fā)利用的細胞是占絕大多數(shù)的，何況自然死亡的細胞一生積累下來，也只占腦細胞相當少的一部分。此外，人的學習記憶能力主要依賴于神經細胞間相連接的“突觸”數(shù)量的多少，而“突觸”的數(shù)量是隨著對大腦的使用程度而增加的，就是老年人也是如此。勤于用腦的老年人，不僅由于突觸的增加彌補了細胞數(shù)目的減少，而且可以促進神經細胞樹突的“發(fā)芽”增生，從而增加突觸數(shù)量，維持大腦的活力（圖2-2）。所以，盡管神經細胞數(shù)量會有所減少，也不必悲觀失望。

中老年的大腦樹突分枝仍在增長，反映大腦對衰老神經元有一定的補償功能，只在90歲的極老年人樹突才開始衰退。早老性癡呆病人樹突不再增長。

圖2-2　腦老化神經細胞結構的改變