互动科普

古希腊神话传说中，智慧与知识的化身—女神雅典娜全身甲胄，挺举金矛从万神之神宙斯的头颅中诞生。神话反映了人类对大脑与智力关系的原始认识。即使到了今天，我们对于智力的本质是什么，以及大脑如何成为“灵性的王国”等问题的答案，仅有了初步的线索，我们仍然在求索的漫漫征途上。

智力本质是和宇宙演化、物质结构、生命起源并列的自然界四大奥秘之一。揭示智力的本质就是揭示人的本质，理解“我和你”为什么会成为能感知、能学习、能记忆、能抉择、能思维、能创造、有个性、有感情、有理性、有语言、有社会性的生命体。恩格斯在《自然辩证法·导言》中将“思维着的精神”誉为“地球上的最美的花朵”，这是何等深刻、生动而美妙!

从进化的角度看，脑是我们人类拥有的最成功、最精细、最复杂、最优美、最可塑的器官，它是智力演化的最伟大奇迹，它集智慧之大成，集大成之智慧。与其他动物相比，作为“宇宙之精华，万物之灵长”的人类，拥有与自己身体相比重量最大、表面积最大和功能分区最为复杂的脑。从一定意义上讲，人脑就是智力进化历史留下的鸿篇巨制：人类的脑还清晰地保留着“爬行类的脑”、“哺乳类的脑”到“人类的脑”这一进化路线的印记，每一步都是以突跃的方式发生的。这三大步是智力进化史上重大的里程碑事件,相继完成了脑的信息量对于基因组信息量的历史性超越。在第三次超越中,人类向大自然进行了“讨价还价”—脑的发育迫使人类个体都要度过一个“漫长的童年”期，不过，人类的智力发育和较长时间的神经可塑性大大地增强了人类在残酷惨烈的生存竞争中的优势。这一突跃式的变化是如何发生的？我们怎样从自己遗传物质的“天书”上去发现这一爆发式的突现留下的痕迹？而社会生活和劳动又在其中扮演怎样的角色？基因、脑与环境发生怎样的相互作用？这些都是神经遗传学家非常感兴趣的问题，也是一把开启像人脑这样复杂的自组织和自适应系统所遵循的进化法则的金钥匙。

人类的智力至少应该包括以下几个部分：理解、计划、推理、解决问题、抽象思维、表达意念以及语言和学习能力等，其中，能够预测未来并适应环境变化的能力可能是智力的关键。要回答智力和创造力是怎样来的,大脑是怎样工作的，就必须了解脑结构与功能的关系，这些功能究竟是靠“祖母细胞”还是动态神经元集群在起作用？是依赖于大脑作为一个集合的整体功能，还是分别需要不同的大脑结构和神经环路来支持呢？换言之，有没有特定的脑区可以实现一个完整的行为或功能呢？

从19世纪末开始，高尔基（Camillo Golgi）和卡哈尔（Santiago Ramón y Cajal）等科学家的工作使我们逐渐认识到，大脑工作的基本单位是神经元。我们回顾百年的曲折，人类对脑功能的认识经历了从早期颅相学到细胞集合理论，到脑功能分区定位，到对左右脑的分工，再到现在我们对精细的神经环路功能的理解和关注。为什么神经环路对理解功能如此重要?因为在生存竞争中呈加速度扩张的“军备竞赛”的压力下，脑的进化策略很早就不能再依赖于细胞以下的生物大分子层面的循序渐进,而是通过细胞层面以上由神经元的相互作用出现的自发的多样性和选择稳定机制来适应环境。所以，脑的高级功能是通过成千上万个精细的神经环路协同工作实现的，是它们在上百万年进化中“缠绕组合”的结果,也是一生都具备神经可塑性的结果。

在后基因组时代，我们在初步拥有的“生命蓝图”之上描绘人脑的“神经联接组学”、“功能网络组学”，即人类的“智力蓝图”，将是必然的发展方向。

“不可知论者”认为：“我们不可能认知人脑，这就如同我们想揪着自己的头发离开地球一样是无法实现的”。是的，人脑的结构与功能具有无与伦比的复杂性。我们也许不能期待在脑认知科学领域中会立刻出现像哥白尼、达尔文、爱因斯坦、或沃森-克里克那样的科学巨匠的发现所唤起的革命，似乎也不可能期待在某一个早上得知脑和思维的奥秘已经被揭开的惊人消息。人类在“脑-智”的探索的道路上已经走了很久，但前途依然漫漫，这可能是一个只有里程碑而没有终点的科学之路。不过，不用气馁，与百年前相比，我们现在已经有了学科的高度交叉，众多的新技术汇聚融合来研究脑-智关系，或许我们能以一个加速度运动趋近于智力本质的答案。用数学大师希尔伯特的话来说就是，“我们必须知道，我们必将知道”。

（本文发表于《科学世界》2011年第5期）