全面解讀愛因斯坦大腦

王曉冰

愛因斯坦一直被視為科學(xué)奇才，在其去世后，一些研究人員希望通過對其大腦的研究來解開這位科學(xué)巨匠獲得成功的奧秘。然而，對愛因斯坦大腦研究的一些結(jié)果披露后，得出了截然不同的結(jié)論。一種結(jié)論是，愛因斯坦的大腦與常人有較大差異，因此造就了愛因斯坦這位科學(xué)天才。另一種結(jié)論則認(rèn)為，愛因斯坦大腦與常人無異，他在科學(xué)上的成就并非大腦異于常人，而是有多種原因，如勤奮和努力。

愛因斯坦大腦被保留之謎

研究愛因斯坦的大腦必須要得到愛因斯坦大腦的樣本，按照愛因斯坦的遺言是不可能得到愛因斯坦大腦的，因為遺言要求火化遺體，骨灰撒在秘密地點。不過，后人并沒有按愛因斯坦的遺言處理他的遺體。

1955年4月18日凌晨1時15分，愛因斯坦在美國新澤西州普林斯頓大學(xué)醫(yī)院去世，享年76歲。當(dāng)時托馬斯·哈維是普林斯頓大學(xué)病理科主任，他和愛因斯坦只有一面之交，卻成為愛因斯坦的驗尸醫(yī)生。對愛因斯坦的尸體和器官逐一檢查、稱重和描述外觀后，哈維宣布愛因斯坦死于腹腔大動脈破裂。

為了研究這位偉大的科學(xué)家，哈維說服了愛因斯坦的遺囑執(zhí)行人奧托·內(nèi)森和愛因斯坦的長子漢斯，把愛因斯坦的大腦取了出來，以備日后研究。當(dāng)時，內(nèi)森和漢斯同意哈維取出愛因斯坦大腦的一個重要條件是，日后對愛因斯坦大腦研究的結(jié)果必須發(fā)表在科學(xué)期刊上。

哈維按照解剖學(xué)標(biāo)準(zhǔn)切下愛因斯坦的大腦，然后進(jìn)行測量，除了對大腦拍照存真，還請了一位畫家為它做素描。然后，哈維把愛因斯坦的部分大腦切成240片切片，每片在大腦中的位置都有詳細(xì)記錄并貼上標(biāo)簽。

愛因斯坦的大腦分別裝進(jìn)了10個儲存組織學(xué)切片的罐子和兩個大玻璃瓶中保存，這些器皿中都有甲醛防腐。由于私自保留愛因斯坦大腦，哈維丟掉了職位，但是愛因斯坦的大腦卻因為哈維的保管和贈與一些科學(xué)家而得到研究和保存下來。

愛因斯坦大腦的去向有兩部分，一部分大腦切片是哈維贈予了一些他信得過的研究人員，由后者進(jìn)行研究;另一部分大腦切片則被保存了下來。例如，在制作切片時，哈維借用了費城病理學(xué)家威廉·埃里克的實驗室。為表示感謝，哈維贈送對方46片大腦切片。1967年埃里克去世，他的妻子將這些切片交給當(dāng)?shù)亓硪幻t(yī)生艾倫·斯坦伯格。斯坦伯格又將切片轉(zhuǎn)交給費城兒童醫(yī)院高級神經(jīng)病理學(xué)家露西·亞當(dāng)斯。亞當(dāng)斯于2013年初將愛因斯坦大腦的46片切片捐贈給費城一家醫(yī)學(xué)博物館——穆特博物館。該館于2013年4月開始公開展出愛因斯坦大腦的這些切片，其中一個切片可供參觀者在顯微鏡下觀看。

哈維贈送了多少愛因斯坦大腦切片給多少研究人員，沒有確切的數(shù)字，據(jù)說他后來進(jìn)一步將愛因斯坦的其他大腦部分制成多達(dá)2000片切片，并將這些切片分發(fā)給了全球各地至少18名研究人員。因此，才有后來陸續(xù)發(fā)表的一系列研究結(jié)果。

愛因斯坦大腦與常人有差異

目前已經(jīng)公開發(fā)表的愛因斯坦大腦研究結(jié)果有多個，主要有戴蒙德等人于1985年、安德森和哈維于1996年、基加等人于1997年、海因斯于1998年、維特森等人于1999年、科洛姆等人于2006年、福爾克于2009年、福爾克等人于2013年以及孟薇薇和福爾克等人于2014年發(fā)表的多項研究結(jié)果。

在已經(jīng)發(fā)表的研究結(jié)果中，多數(shù)研究結(jié)果表明愛因斯坦的大腦與常人的大腦有差異，而且這些差異表現(xiàn)在多個方面。

差異之一：大腦細(xì)胞類型有差異。

根據(jù)哈維的解剖記錄，愛因斯坦的大腦重1230克，低于成年男性的平均值（1400克），并不出眾，因此，從腦容量看，愛因斯坦的確與常人有差異，但是，這種差異不是人們所期待的應(yīng)該大于常人。

此后，第一份正式的學(xué)術(shù)研究報告于1985年發(fā)表，這份報告解釋了愛因斯坦大腦與常人有何不同。美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的瑪麗安·戴蒙德等人對分別代表左右前額葉上段與頂葉下段的4片愛因斯坦大腦的皮質(zhì)切片進(jìn)行研究，并與另外11人的大腦切片做對照。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦的左頂葉神經(jīng)元（神經(jīng)細(xì)胞）與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的比例小于常人。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)元的支持、營養(yǎng)和保護(hù)細(xì)胞。過去的研究表明，哺乳動物神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的比例從小鼠到人有逐步降低的趨勢。這表明，神經(jīng)元執(zhí)行的功能越復(fù)雜，越需要神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的支持。

神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的比例小也意味著神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞多，反之則少。換句話說，愛因斯坦大腦左頂葉神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的比例小于常人，表明愛因斯坦大腦這個部位的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量多于常人，因此比常人更聰明。

此外，神經(jīng)解剖學(xué)顯示，頂葉下段皮質(zhì)是聽覺、視覺、觸覺信息匯聚之處，頂葉下段受傷后，病人無法進(jìn)行復(fù)雜的思考，閱讀、寫字、計算能力都會受損。愛因斯坦大腦左頂葉神經(jīng)元與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的比例異于常人也反映了他頂葉下段皮質(zhì)功能可能優(yōu)于常人。

差異之二：神經(jīng)元密度高。

美國亞拉巴馬大學(xué)柏名頓分校神經(jīng)學(xué)助理教授安德森等人在1996年6月的《神經(jīng)科學(xué)通訊》上發(fā)表題為《愛因斯坦大腦皮質(zhì)厚度和前額葉皮質(zhì)密度變化》的文章。安德森在文章中指出，他們通過與對照組的大腦進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)愛因斯坦的大腦右前額葉皮質(zhì)（運動區(qū)）比對照組薄，可是皮質(zhì)中的神經(jīng)元數(shù)量與對照組無異。這顯示，愛因斯坦的大腦皮質(zhì)中神經(jīng)元密度較高。

安德森推論，愛因斯坦大腦皮質(zhì)神經(jīng)元有較好的傳遞信息的效率，因而可以解釋愛因斯坦為何具有超凡才能。

差異之三：大腦半球部分區(qū)域較大。

1999年6月，加拿大麥克馬斯特大學(xué)的桑德拉·維特森等人在英國《柳葉刀》雜志發(fā)表研究結(jié)果稱，他們把愛因斯坦的大腦與99名已死亡老年男女的大腦進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)愛因斯坦大腦左右半球的頂葉下區(qū)域比普通人的平均厚度多出1厘米，即比常人多15%。由于愛因斯坦大腦的左頂葉比常人要大，大小和形態(tài)類似于右頂葉，因此愛因斯坦大腦頂葉部分比一般人對稱。頂葉這個腦區(qū)主管視覺空間認(rèn)知、數(shù)學(xué)能力和運動想象能力，這很有可能是愛因斯坦具有超凡的邏輯思維和空間認(rèn)知能力的主要原因。這也說明，愛因斯坦異于常人的主要是左腦，而不是右腦。

另外，維特森等人還發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦大腦的另一個特點是表層的很多部分沒有凹溝（回間溝），這些凹溝就像大腦中的路障，使神經(jīng)細(xì)胞受阻，難以互相聯(lián)系。如果大腦中沒有這些障礙，神經(jīng)元就可以暢通無阻地聯(lián)系，使得大腦的思維較為活躍。

差異之四：額外的溝回和臉大舌頭大。

福爾克等人在2013年4月的《大腦》雜志發(fā)表的研究論文稱，愛因斯坦的大腦確實與常人有一些差異。他們分析了14張之前從未發(fā)表過的愛因斯坦整個大腦的照片，并與其他85個人的大腦進(jìn)行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管愛因斯坦的大腦重量只有1230克，但在其大腦的若干區(qū)域出現(xiàn)了額外的溝回和褶皺，這種現(xiàn)象在其他人大腦中極少出現(xiàn)。例如，愛因斯坦大腦左側(cè)區(qū)域有額外的溝回和褶皺，因此也使得他的臉和舌頭比常人大。此外，愛因斯坦的前額葉皮質(zhì)也有較大的伸展，大腦的這個區(qū)域是命令和控制中心。決策和自控等較高層次思考就在這里進(jìn)行。因此，這能解釋為何愛因斯坦有更多的思考和新奇的觀念。

差異之五：愛因斯坦的大腦胼胝體比常人更厚。

大腦的胼胝體是連接左右大腦半球的神經(jīng)纖維，中國上海華東師范大學(xué)物理系的研究人員和美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)人類學(xué)系的研究人員合作，利用磁共振成像來研究愛因斯坦和兩個對照組（一組為15名中老年男性，另一組為52名健康年輕人）大腦的胼胝體，這兩個對照組的大腦都是與愛因斯坦同時代（1905年）的人去世后保存下來的，這一年也是26歲的愛因斯坦發(fā)表相對論的年代。

研究人員比較了愛因斯坦大腦與對照者的大腦胼胝體在不同位置的厚度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦大腦胼胝體要比常人的大腦胼胝體厚。研究人員認(rèn)為，由于有更多的胼胝體神經(jīng)纖維，而這些神經(jīng)纖維連接著大腦的重要區(qū)域，如負(fù)責(zé)復(fù)雜思維與決策的前額葉皮質(zhì)，再綜合其他研究證據(jù)，如部分物理學(xué)家的大腦較常人體積更大，褶皺也更復(fù)雜，因而提示愛因斯坦大腦的這些特點是其具有非凡天賦的基礎(chǔ)。

愛因斯坦大腦與常人無差異

盡管上述種種研究分別說明愛因斯坦的大腦與常人有差異，但是，也有研究認(rèn)為，愛因斯坦大腦與常人根本就沒有差異。

美國紐約佩斯大學(xué)心理學(xué)家泰倫斯·海因斯在2014年6月14日的《大腦和認(rèn)知》上發(fā)表文章稱，愛因斯坦的大腦在細(xì)胞與結(jié)構(gòu)方面和常人無異。海因斯主要從對以前一些研究愛因斯坦大腦的結(jié)果進(jìn)行質(zhì)疑來說明愛因斯坦的大腦與常人無異。

首先，海因斯認(rèn)為前人的研究不嚴(yán)謹(jǐn)。例如，對于1985年戴蒙德聲稱愛因斯坦大腦中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞含量明顯高于常人，海因斯認(rèn)為結(jié)果并不可信。因為，戴蒙德分別針對4塊大腦區(qū)域分析了7個變量，這相當(dāng)于進(jìn)行了28組分析，只有其中一組的p值小于0.05，這并不能說明問題。因為p值為結(jié)果可信程度的一個遞減指標(biāo)，p值大于0.05就不具備統(tǒng)計學(xué)意義，即結(jié)論不可靠，反之p值小于0.05則結(jié)論較可靠，p值小于0.01為非?？煽俊５珜垡蛩固勾竽X神經(jīng)細(xì)胞的分類研究表明，28組分析中只有一組的p值小于0.05，說明愛因斯坦大腦中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞含量并不比常人多。

其次，海因斯認(rèn)為，前人的研究分析在邏輯上也有問題。所有得出愛因斯坦大腦與常人有差異的結(jié)論都是通過對愛因斯坦大腦的切片進(jìn)行研究獲得，這本身就不太科學(xué)，因為大腦的幾個切片并不能代替大腦的所有組織和細(xì)胞，同時也不能揭示這些細(xì)胞是如何作為一個整體進(jìn)行思考和運行大腦多種功能的，因此，認(rèn)為通過分析整個大腦的一小片或者幾小片切片就能揭示大腦的特殊認(rèn)知能力，無異于癡人說夢。

第三，以前人們也根據(jù)愛因斯坦的自我評價來分析其大腦的過人之處。例如，愛因斯坦曾寫道，他認(rèn)為自己能很好地控制他的大腦，而且精力充沛。但海因斯認(rèn)為，這些評論在真正的神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)里毫無價值，人們不可能僅根據(jù)愛因斯坦說過的只言片語就對其大腦做出準(zhǔn)確研究和得出可靠結(jié)論。

對于海因斯的觀點，美國耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家齊默曼表示贊同，齊默曼曾擔(dān)任哈維的老師，因此，哈維也送給齊默曼部分愛因斯坦大腦切片。在愛因斯坦生前，齊默曼首先向愛因斯坦預(yù)約將來研究其大腦。當(dāng)時，愛因斯坦一口答應(yīng)了，但是有一個條件：不得將研究結(jié)果公布。齊默曼同樣細(xì)心觀察了愛因斯坦的大腦，認(rèn)為其大腦非常正常，要說愛因斯坦大腦與常人有什么異常之處，就是他的大腦比同年齡人更為健康，退化的跡象較少。

至于是否能通過研究大腦得出愛因斯坦比常人更聰明的結(jié)論，齊默曼的觀點與海因斯一致，他舉例說，有人獲得長跑冠軍，但其去世后僅憑解剖他的腿就可以找到他成為長跑冠軍的奧秘嗎？

美國羅伯特·伍德·約翰遜醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)病學(xué)家雷波爾的解釋更能擊中要害：人們對愛因斯坦的大腦著迷，透露的是人們對大腦的假設(shè)，以及對天才的景仰。

此外，即便是認(rèn)為愛因斯坦大腦與常人有差異，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)學(xué)家加納伯達(dá)也認(rèn)為無法回答另一個問題：是一個非凡的大腦讓愛因斯坦成為偉大的物理學(xué)家，還是他學(xué)習(xí)高深物理知識讓其大腦發(fā)生了變化？

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