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爱因斯坦大脑与众不同:神经分布密度更高

科普小知识2021-12-14 14:46:36
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爱因斯坦的大脑一直是科学家感兴趣的研究对象。最近的研究发现,这位伟大的物理学家的大脑在许多方面确实不同。

最近的研究基于14张新发现的爱因斯坦大脑切片图像。

北京时间11月29日,据《华盛顿邮报》报道,爱因斯坦通常被视为天才,但他是如何成为天才的呢?许多研究人员认为爱因斯坦的大脑一定是不同的,所以他可以提出相对论和其他先进的理论,这些理论构成了现代物理学的基础。

最近对14个新发现的爱因斯坦大脑切片的研究表明,这位伟大科学家的大脑在许多方面确实不同。爱因斯坦死后,这些脑切片被留作研究之用。然而,科学家仍然不知道爱因斯坦大脑中额外的褶皱和皱纹是如何变成爱因斯坦惊人的思维能力的。

爱因斯坦的大脑故事始于1955年。同年,诺贝尔奖得主、著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在普林斯顿去世,享年76岁。他的儿子汉斯·艾伯特和他的遗嘱执行人奥托·内森授权病理学家托马斯·哈维保存一些爱因斯坦的大脑切片用于科学研究。

哈维拍摄了大脑,把它切成240块,放入树脂物质中。然后他进一步将大脑样本切割成多达2000片,用于显微镜研究。在接下来的几年里,他将这些切片分发给全世界至少18名研究人员。然而,所有这些切片中只有哈维自己保留的样本切片丢失了,没有人知道这些切片现在在哪里。随着这些研究人员退休或相继死亡,许多样本可能已经丢失。

在过去的几十年里,科学家们只发表了六篇基于这些零散样本材料的同行评议论文。其中一些研究确实在爱因斯坦的大脑中发现了一些有趣的特征,包括更高密度的神经分布和爱因斯坦大脑中负责传递神经脉冲信号的某些部分的更高比例的神经胶质。两篇基于大脑整体解剖的论文,包括2009年佛罗里达州立大学人类学家迪安·福尔克发表的一篇论文,都指出爱因斯坦的顶叶有非常独特的沟和褶皱,这部分的独特结构可能与爱因斯坦惊人的物理思维能力有关。

然而,福柯的研究工作仅仅是基于2007年去世的哈维给出的少量切片照片。2010年,哈维的继承人同意将他们收集的所有相关材料移交给美国陆军国家健康和医学博物馆。

在本月16日发表在《大脑》杂志上的一篇文章中,福柯和新泽西罗伯特·伍德·约翰逊医学院的神经科学家弗雷德里克·莱波尔,以及陆军国家健康和医学博物馆的阿德里安·诺埃合作分析了哈维家族捐赠的14幅爱因斯坦全脑图像,这些图像以前从未被展示过。文章还包括哈维家族提供的“路线图”。在这张路线图中,记录了爱因斯坦整个大脑和所有240个部分和切片之间的位置对应关系。开始时,哈维绘制了这张路线图,希望能帮助后来的科学家继续相关的研究工作。

研究小组将爱因斯坦的大脑与其他85个人的大脑进行了比较,发现这位伟大的物理学家的大脑中确实有一些不寻常的东西。尽管爱因斯坦的大脑体积并不突出,但他大脑某些区域的脑沟和褶皱结构的发育确实非同寻常。例如,控制中心负责控制大脑左侧面部和舌头运动的感觉信息输入的区域比一般人群的区域大得多。然而,他的前额叶皮层,一个与人们的计划、注意力和毅力相关的区域,也比普通人更发达。

福柯说:“在脑叶的每一个部分,包括额叶、顶叶和枕叶,都可以观察到具有异常复杂沟的区域。”至于在研究中观察到的与面部和舌头运动相关的区域的异常发展,福柯认为这可能与爱因斯坦的一个广为人知的说法有关,据说他在思考过程中“肌肉运动”比“用词”多。

尽管这种说法通常被解释为爱因斯坦在思考宇宙理论时站在一个非常客观的立场上,福柯说:“这也可能与爱因斯坦以一种不寻常的方式使用他的运动皮层的能力有关。”这种能力可能与他的抽象思维能力有关。

哈佛医学院的神经学家阿尔伯特·加拉博说:“这篇文章的伟大之处在于它对爱因斯坦大脑解剖结构的全面而详细的描述。”然而,加拉波达也指出:“仍有许多重要问题我们没有答案。”例如,是因为爱因斯坦与生俱来的大脑不同于普通人的大脑,他才取得了伟大物理学家的成就,还是因为他研究了物理,反过来导致了他大脑某些部分的异常发育?

在这个问题上,加罗布达的观点是,爱因斯坦的天才可能是他独特的大脑结构和他生活的环境的结果。

他建议研究人员将爱因斯坦的大脑与其他伟大物理学家的大脑进行横向比较,以确定爱因斯坦的大脑结构是独特的,还是也出现在其他伟大物理学家的大脑中。

福柯同意内部大脑结构因素和外部环境因素共同造就爱因斯坦的观点。他指出,爱因斯坦的父母非常重视鼓励爱因斯坦不仅在科学领域,而且在音乐领域培养独立和创造性的性格。在这方面,福柯在2009年进行了一项研究,发现爱因斯坦大脑中负责音乐天赋的部分非常发达。福柯说:“爱因斯坦创造了自己的大脑。”他说:“当物理学的新时代到来时,爱因斯坦在正确的时间和地点拥有正确的大脑。”阅读更多关于华盛顿邮报的信息