人脑“比电脑复杂得多”
另一个卓越不凡的器官是人脑。人脑和其余的神经系统往往被人拿来与人造的电脑相比。当然,电脑是人所制造的,只能按照程式规划者预先制定的逐步指示而运作。可是,许多人却相信无需有任何有智力的个体为人脑“接线”和“规划程式”。
电脑的运作虽然极度快捷,却只能在一个时候处理一项资料,但人的神经系统却能够同时处理数以百万计的资料。例如,你在春天出外漫游,可以欣赏天然美景,聆听雀鸟的歌声,闻到花朵的芳香。这一切宜人的感觉同时传到你的脑里。在同一时候,无数的资料从四肢的知觉感受体传出,使你的脑知道每条腿或每股肌肉的即时情况。你的眼睛看见前面路上有什么障碍。根据这一切资料,你的脑留意使你的每一步都行得稳妥。
这时,你脑里的较低部分正支配着你的心跳、呼吸和其他重要机能。但脑子所处理的不仅限于这些活动而已。你可以一面行路一面唱歌,把目前风景与过去的风景比较或者为将来作出计划。
《人体》一书作出结论说:“人脑比电脑复杂得多。没有任何电脑能够感觉沉闷,认为自己大才小用而应该开始一种新的生活方式。电脑不能剧烈地改变自己的程式;若要改变方向,就要有一个有头脑的人去为之规划程式才行。……电脑不能松弛身心、发白日梦或发笑。它不能灵感突发或发挥创作性。它不能经历意识,也不能明白意义。它不能堕入爱河。”
地上万物中最奇妙的脑
许多动物——例如象和海中的巨大生物——的脑都比人脑为大,但以和身躯大小的比例而言,人脑则是万物中最大的。汤普森(Richard Thompson)在他所著的《脑》一书解释说:“大猩猩的躯体大于人,但头脑的大小只及人脑的四分之一。”
人脑在神经元(神经细胞)之间错综复杂的通道数目巨大到属于天文数字。这是由于神经元有这么多连系的缘故;一个神经原可能与其他十多万个神经元相连。史密斯(Anthony Smith)在《头脑》一书中指出:“在现代人的脑中,可能形成的连接可说是无穷尽的。”据神经学家汤普森说,这个数目大于“已知的宇宙中原子微粒的总数”。
可是,有些东西甚至更令人惊讶。它便是这个巨大的神经网彼此连接的方式。这种连接的方式使人能够思考、说话、聆听、阅读、写作。这些活动能够用两种或以上的语言进行。萨巴夫(Karl Sabbagh)在他所著的《活的身体》一书中声称:“语言是人与动物之间最重要的分别。”相形之下,动物彼此之间的沟通实在十分简单。进化论家萨巴夫承认这种分别“不仅是从其他动物的发声能力稍为进步而已——它是人之所以为人的基本特征,同时反映出脑结构的重大分别。”
人脑的奇妙结构促使许多人更加善用脑的潜能去熟习某些手艺、弹奏乐器、精通别种语言或养成某些才干,从而为生活增添喜乐。布伦(R. and B. Bruun)博士夫妇在合著的《人类的身体》一书中写道:“你若学习一种新的技能,就是训练神经元以一种新的方式彼此连接。……你越多使用脑,它的本领就越大。”
是谁造的?
具有如此高度组织和秩序井然的东西——例如手、眼、脑——可以从偶然机遇而来吗?既然发明工具、电脑和照相软片等都归功于人,创造灵巧得多的手、眼和脑无疑应该归功于某位个体才对。圣经的诗篇执笔者说:“耶和华阿,我要称谢你,因我受造奇妙可畏;你的作为奇妙,这是我心深知道的。”——诗篇139:1,14。
人体的许多奇妙机能无需我们作出自觉的努力便自行发生。本刊将会在今后讨论这些令人惊异的机能,同时讨论衰老、疾病和死亡是否能被征服,从而使我们得以永远享受生命!
[第10页的附栏]
奇妙的神经元
神经元便是一个神经细胞和它的一切作用。你的神经系统含有许多类型的神经元,总数约达5000亿个之多。其中有些是知觉感受体,把来自身体各部分的资讯传到脑里。在脑里较高之处的神经元的机能颇像一副录影机,能够永久储存来自眼和耳的资料。多年之后,你可以“重播”这些影像和声音,并且附以自己的思想和感受,而这是没有任何人造的机器能够录下的。
人类的记忆力依然是个谜。这可能与神经元的连接方式有关。萨巴夫在他所著的《活的身体》一书中解释说:“普通的脑细胞大约与6万个其他脑细胞连接;的确,有些细胞连接着25万个其他细胞之多。……在人脑里面,神经细胞彼此连接的通道所能储存的资料至少比最大的百科全书——例如有20或30大卷的——所储存的资料多1000倍。”
但是神经元怎样把资料传至另一个神经元呢?神经系统简单的生物有许多神经细胞连接起来。在这种情形之下,电脉冲从一个神经元传到另一个神经元。这种连接称为电气突触。它既快捷,又简单。
看来很奇怪,人体内大多数神经元传递信息反而是通过化学突触的。这种较慢和较复杂的方法可以比作火车到达河边,没有桥梁通过而要用小轮来渡河的情况。一股电脉冲到达一个化学突触时便要停下来,因为有空隙把两个神经元分开了。信号于是转变为化学作用,发挥“小轮渡河”的功能。为什么神经脉冲要用这么复杂的电气-化学方法传送呢?
科学家看出化学突触有许多优点。它确保信息只朝一个方向传送。同时,它被形容为可塑的,因为它的功能或结构可以很易变动。信号到了这里可加以修改。借着运用,有些化学突触变得更强大,有些则由于不用而消失。汤普森在他所著的《脑》一书中声称:“若只有电气突触,神经系统就不能养成学习和记忆的能力。”
科学作家史密斯在《头脑》一书中解释说:“神经元不单是发挥开关的作用而已。……它们必须能够传递比‘是’或‘否’更加微妙复杂的资料。它们不光是仿佛用铁锤槌钉,只牵涉到槌得较疏或较密。它们其实类似木匠的工具箱,里面有螺丝起子、钳子、镊子、木槌——和铁锤。……每个神经脉冲都在沿途受到更改,尤以在突触处为然。”
化学突触还有进一步的优点。它比电气突触所占的空间较小,这可以解释为什么人脑有这么多的突触。《科学》杂志认为突触的总数达100万亿——相当于数百银河系的星体数目。神经学家汤普森补充说:“人之所以是人是因为我们的脑基本上说来是副化学机器而非电动机器。”
[第12页的附栏]
何以你的脑需要那么多血液
你下到泳池游泳之前通常会先让足趾沾一下水。水若颇冷,皮肤上许多微小的寒冷感受体便会立刻发生反应。不及一秒之内,你的头脑已登记了水温。疼痛感受体甚至把资讯传送得更快。有些神经脉冲的速度达到时速225哩——可比作以一秒钟的时间从足球场的一端跑到另一端。
那么,脑怎样判定一项知觉的强度呢?方法之一是借着神经元发射的频率;有些神经元在一秒钟内可以发射一千次或以上。可是,脑里若没有唧筒和发电厂,神经元就不可能发挥这么强烈的作用了。
神经元每次发射,带着电荷的原子就倾进细胞里。如果身体容许这些称为钠离子的带电荷原子积聚起来,神经元就会逐渐失去发射的能力。这个难题怎样解决呢?科学作家史密斯在《头脑》一书中解释说:“每个神经元含有大约一百万个唧筒——每个都是细胞膜上一个微小的隆起部分——每个唧筒能够在每秒钟内以大约200个钠离子交换130个钾离子。”即使神经元休息,唧筒也继续工作。何以故?为了抵消钠离子渗入细胞和钾离子从细胞漏出的影响。
唧筒的活动需要不断有能源供应。能源来自散布在每个细胞里的微小线粒体,作用相当于“发电厂”。为了产生能量,每个发电厂要从血液获得氧和葡萄糖的供应。因此难怪你的脑需要那么多血液。汤普森在他所著的《脑》一书中解释说:“脑的重量虽然只占整个身体重量的百分之2左右,但却获得百分之16的血液供应。……脑组织所获得的血液十倍于肌肉组织所获得的。”
下次你探察水温时,别忘记感谢脑里的亿兆唧筒和发电厂。并且要记着,这一切活动之得以成为可能是由于你的血液将氧气和葡萄糖运送到脑部的缘故。
[第9页的图片]
人脑可以同时处理数以百万计的资料。你移动一下,四肢的知觉感受体就通知你的脑,使脑知道每个肢体在任何时候的位置和每股肌肉的情况
[第11页的图片]
人脑比电脑远较复杂和多才多艺