神經(jīng)網(wǎng)絡的秘密

袁越

腦細胞的聯(lián)接方式非常重要，從中可以獲得好多關(guān)于主人的有用信息。

人的智商與性格都是由大腦結(jié)構(gòu)決定的，這是不爭的事實。早年間科學家們主要關(guān)心腦細胞的數(shù)量和質(zhì)量，后來發(fā)現(xiàn)人的腦細胞數(shù)量是基本固定的，質(zhì)量也不容易評估，從這方面入手很難做研究。相比之下，腦細胞之間的神經(jīng)聯(lián)接卻是不斷在變化的，而且很可能更重要。

這一點不難理解。兩臺不同的電腦，一臺非常高檔但沒有聯(lián)網(wǎng)，另一臺價格低廉但卻聯(lián)了網(wǎng)，哪臺更好用？答案是不言而喻的。問題在于，大腦神經(jīng)細胞的數(shù)量本身就是一個天文數(shù)字，它們之間的神經(jīng)聯(lián)接網(wǎng)絡更是復雜異常，科學家們一直缺乏有效的研究手段，這方面的進展相當緩慢。

磁共振彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging）技術(shù)的出現(xiàn)解決了這個問題，這種技術(shù)可以實時測量大腦中水分子的流動情況，從而間接地衡量神經(jīng)細胞之間信號通訊的強度和方向。有了這項技術(shù)，科學家們就可以研究活人的腦神經(jīng)聯(lián)接情況了，神經(jīng)網(wǎng)絡的秘密正在逐漸被揭開。

比如，曾經(jīng)有研究顯示，人在發(fā)育過程中大腦的神經(jīng)聯(lián)接會經(jīng)歷數(shù)次自我修整的過程，即把不必要的聯(lián)接斷掉，仿佛在剪枝一樣。農(nóng)民給果樹剪枝是為了集中力量結(jié)果子，大腦的自我修整可以幫助主人更好地集中精力，不因周圍的無效刺激而分散腦力。

這個自我修整過程是大腦發(fā)育當中極為重要的步驟，為了更準確地搞清這一過程的細節(jié)，來自英國紐卡斯爾大學（Newcastle University）的科學家馬科斯·凱瑟（Marcus Kaiser）博士及其同事們招募了121位年齡在4-40歲之間的志愿者，用磁共振彌散張量成像技術(shù)掃描了他們的大腦，發(fā)現(xiàn)這個自我修整過程是有選擇性的，同一區(qū)域（比如負責聽覺的單元）內(nèi)部的神經(jīng)聯(lián)接被清理的幾率很高，而聯(lián)接不同區(qū)域（比如負責聽覺的單元和負責視覺的單元），尤其是距離較遠的兩個區(qū)域的神經(jīng)聯(lián)接則大部分被保留了下來。

仔細想想大腦這么做是有道理的。首先，距離越遠的神經(jīng)聯(lián)接在建立的時候肯定越困難，因此也就越寶貴，不能輕易地被清理掉。其次，不同的區(qū)域之間的信息交流肯定比同一區(qū)域之內(nèi)的信息交流更重要，比如你從閨蜜那里得來的信息很可能是重復的，而一個生活在異國他鄉(xiāng)的朋友傳遞給你的信息往往就很寶貴了，這樣的神經(jīng)聯(lián)接價值更大，理應保留。事實上，已知很多神經(jīng)性疾病的患者都是在遠距離神經(jīng)聯(lián)接上出了差錯，比如癲癇、自閉癥和精神分裂癥等都是如此。

凱瑟博士將研究結(jié)果寫成論文，發(fā)表在2013年12月15日出版的《大腦皮層》（Cerebral Cortex）雜志上。該文還提到了一個細節(jié)，女孩的大腦自我修整過程發(fā)生得比男孩早，也許這就是為什么女孩的智力發(fā)育開始得比男孩早的原因。

說到男女有別，這個話題可是相當敏感。如果只說體力上的差別沒有問題，一旦涉及到男女之間的智商和情商就必須格外小心，否則很容易被人抓住把柄，指責你歧視。話雖如此，坊間關(guān)于男女性格差別的段子層出不窮，西方人甚至把男人安排到了火星，女人送到了金星。兩者真的有那么大的差別嗎？這可不能亂說，必須有科學根據(jù)。

2013年12月2日出版的《美國國家科學院院報》（PNAS）刊登了由美國賓夕法尼亞大學放射學系副教授拉吉尼·維爾馬（Ragini Verma）博士及其同事們撰寫的一篇論文，首次提出了看起來很有說服力的證據(jù)。同前文一樣，研究者們使用磁共振彌散張量成像技術(shù)研究了男人和女人的腦神經(jīng)聯(lián)接，繪制出了大約1000名志愿者的神經(jīng)聯(lián)接分布圖，從中發(fā)現(xiàn)男人和女人的大腦結(jié)構(gòu)雖然沒有火星和金星的差別那樣大，但確實存在明顯的差異。

具體來說，研究人員用這項技術(shù)掃描了428名男性和521名女性志愿者的大腦，結(jié)果顯示女性大腦的左右聯(lián)接比例較高，男性則正相反，前后的聯(lián)接更多一些，只有一個部分例外，那就是小腦，男性在這個部位的左右聯(lián)接也是比較多的。已知大腦的前半部分主要負責指揮四肢的運動，后半部分負責控制知覺系統(tǒng)，比如視覺和聽覺等等，前后大腦聯(lián)接緊密這個現(xiàn)象很好地解釋了男人的運動能力為什么比女人高。另外，已知小腦也和運動能力密切相關(guān)，也許這就是為什么男人在這個部位的左右聯(lián)接比女人發(fā)達。

大腦的左右兩半球也是有分工的，左腦一般負責邏輯思維，右腦則更擅長直覺思維。女性在左右半球之間的神經(jīng)聯(lián)接比男性多，這個事實很好地解釋了為什么女人比男人更擅長社交，記憶力也比男人好，而且善于一心多用。

從進化論的角度看，這個結(jié)果是有道理的。我們的祖先在很長一段時間內(nèi)都是有分工的，男人負責出去打獵，自然需要靈巧的身體和專注的精神，女人負責在家采集野果并照顧孩子，或許在這一過程中完善了“多任務模式”和社交才能。

男女大腦之間的這種結(jié)構(gòu)差異和年齡有著密切的關(guān)系。研究顯示，兩者在13歲之間大體相似，看不出明顯差別。14-17歲這個年齡段開始分化，最終形成了兩類不同結(jié)構(gòu)的大腦。這個結(jié)果說明男女性格的差異是在青春期這段時間里形成的，很可能與激素的變化有關(guān)。

這篇論文發(fā)表后引起了諸多爭議，維爾馬教授堅持認為該項研究的主要目的是為了幫助醫(yī)生們找到男女精神疾病的治療方法，因為不少疾病存在性別差異，比如自閉癥在男性中的發(fā)病率遠比女性要高。但是媒體記者們顯然不這么認為，大家一致把話題引到了男女性格的差異上，似乎該研究為“男人來自火星，女人來自金星”這個著名論斷找到了科學根據(jù)。

不過，也有一些人提出了反對意見，比如英國《衛(wèi)報》的科學編輯羅賓·麥基（Robin McKie）就專門為此事撰文指出，該研究只是說明男女大腦結(jié)構(gòu)存在差異，沒有說明這種差異到底是因還是果。麥基認為男女性格的差異只有很少部分來自遺傳，大部分來自后天的教育，以及社會對男孩和女孩的不同期待。

這篇論文的作者維爾馬教授在接受采訪時表示過類似的看法，她認為這個結(jié)果只具有統(tǒng)計學上的意義，可以幫助科學家更好地了解男女這兩個群體的行為模式，但無法幫助人們了解具體哪個人到底屬于何種情況。比如，維爾馬教授本人就是一名女性，卻從事著在大多數(shù)人眼中相當“男性化”的職業(yè)。

也許，如果有人用這項技術(shù)掃描一下維爾馬教授的大腦，也許就能明白她為什么能夠當上教授了。