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爱因斯坦大脑与众不同:神经分布密度更高

爱因斯坦大脑与众不同:神经分布密度更高

爱因斯坦通常被人们视作一个天才,但是他究竟是如何变成天才的?很多研究人员认为爱因斯坦的大脑一定是与众不同的,因此他才能想出相对论和其它构成现代物理学基础的超前理论。

近期对14张新发现的爱因斯坦大脑切片进行的研究显示,这位大科学家的大脑的确在很多方面是与众不同的。这些大脑切片是当初在爱因斯坦去世之后被保留下来用作研究之用的。不过,科学家们目前仍然不清楚爱因斯坦大脑中所显示的那些额外的褶皱和沟回究竟是如何转化为爱因斯坦惊人的思维能力的。

爱因斯坦大脑的故事开始于1955年。就在这一年,诺贝尔奖获得者,著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在普林斯顿逝世,享年76岁。他的儿子汉斯·阿尔伯特(HansAlbert)和他的遗嘱执行人奥托·纳散(OttoNathan)授权病理学家托马斯·哈维(ThomasHarvey)保存一些爱因斯坦的大脑切片用于科学研究。

哈维对大脑进行了拍摄,将其切成240份并置于一种树脂般的物质之中。随后他进一步将这份大脑样品切成多达2000片薄片用于显微镜研究。在接下来的年代里,他将这些切片分发给了至少18位全球各地的研究者。但是所有这些切片中唯独缺失哈维自己保留的那些样本切片,没有人知道这些切片现在究竟在什么地方。随着这些研究人员相继退休或逝世,很多样本或许已经遗失了。

在过去的数十年间,科学家们仅仅发表了6篇通过同行评议的基于这些散落各处的样本材料撰写的论文。在这些研究中有些确实发现了爱因斯坦大脑中一些有趣的特征,包括发现在爱因斯坦大脑的一些部分拥有更高密度的神经分布,以及更高比例的神经胶质,这些物质是负责传递神经脉冲信号的。两篇基于大脑整体解剖学研究的论文,其中包括一篇由人类学家,佛罗里达州立大学的迪恩·福柯(DeanFalk)发表于2009年的文章,它们均指出爱因斯坦的大脑顶叶拥有非常独特的沟回和褶皱,这一部分的独特构造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建立在哈维给出的一小部分切片照片的基础之上,后者于2007年离世。2010年,哈维的继承人同意将他们所收藏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日发表于《大脑》杂志上的一篇文章中,福柯和新泽西州罗伯特-伍德·约翰逊医学院的神经学家弗里德里克·莱玻尔(FrederickLepore)以及陆军国家健康和医学博物馆的阿德莱尼·诺尔(AdrianneNoe)相互合作,对此次哈维家族捐赠的14张爱因斯坦全脑图像进行了分析,这些图片之前从未对外展示过。这篇文章中还包括了由哈维家族提供的“路线图”。在这份路线图中记载了爱因斯坦大脑整体与那全部240块部分和各个切片之间的位置对应关系。当初哈维制作这一路线图正是寄希望于方便后来的科学家们继续开展相关的研究工作。

研究小组将爱因斯坦的大脑与85位其它人士的大脑进行了对比,结果发现这位伟大物理学家的大脑的确存在一些不同寻常之处。尽管爱因斯坦的大脑尺寸并不突出,然而其大脑某些区域的沟回和褶皱结构的发育的确存在不同寻常之处。举例来说,在其大脑左侧区域负责控制将感觉信息输入面部和舌头运动控制中枢的部分面积要比一般人大得多;而他的前额皮质,即与人的计划,注意力和坚忍特性相关的区域同样要比常人发达。

福柯表示:“在每一个脑叶部分,包括额叶,顶叶和枕叶部分,都观察到了拥有异乎寻常的复杂沟回的区域。”至于在研究中所观察到的和脸部和舌头运动相关区域的异常发达,福柯认为这可能与爱因斯坦广为人知的一种说法有关,据说爱因斯坦在思考过程中似乎“肌肉的运动”要多过“言词的使用”。

尽管这种说法一般被解读为爱因斯坦在思考有关宇宙的理论时站在一种非常客观的立场之上,但是福柯表示:“这也可能和爱因斯坦能够以不同寻常的方式使用其运动皮层有关。”这种能力可能和他所具有的抽象思维能力有关。

阿尔伯特·加拉布达(AlbertGalaburda)是美国哈佛大学医学院的神经科学家,他表示:“这篇文章的伟大之处在于它对爱因斯坦大脑的解剖情况进行了全面详尽的描述。”然而加拉布达也指出:“仍有很多重要的问题我们没有答案。”比如,究竟是因为爱因斯坦天生拥有异于常人的大脑,因此才成就了他伟大物理学家的成就,还是因为他钻研物理学而反过来导致了他大脑的某些部分发生异常发育?

对于这个问题,加拉布达的观点是,爱因斯坦的天才可能是他独特的大脑结构和他所生活的环境共同造就的。

他建议研究人员们将爱因斯坦的大脑与其它伟大物理学家的大脑进行横向比较,以便确定爱因斯坦的大脑结构究竟是独有的,还是同样出现在其它伟大物理学家的大脑之中。

福柯同意这样的观点,那就是内在的大脑结构因素和外在的环境因素共同造就了爱因斯坦。他指出爱因斯坦的父母非常重视鼓励爱因斯坦养成独立和富于创造性的性格,不仅仅局限于科学领域,也包括在音乐方面。在这方面,福柯在2009年进行的一项研究曾经发现爱因斯坦大脑中负责和音乐才能相关的部分非常发达。福柯表示:“爱因斯坦造就了他自己的大脑。”他说:“当物理学的新时代渐露曙光时,爱因斯坦在恰当的时间,恰当的地点拥有一个恰当的大脑。”

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New Information about Albert Einstein's Brain

In order to glean information about hominin (or other) brains that no longer exist, details of external neuroanatomy that are reproduced on endocranial casts (endocasts) from fossilized braincases may be described and interpreted. Despite being, of necessity, speculative, such studies can be very informative when conducted in light of the literature on comparative neuroanatomy, paleontology, and functional imaging studies. Albert Einstein's brain no longer exists in an intact state, but there are photographs of it in various views. Applying techniques developed from paleoanthropology, previously unrecognized details of external neuroanatomy are identified on these photographs. This information should be of interest to paleoneurologists, comparative neuroanatomists, historians of science, and cognitive neuroscientists. The new identifications of cortical features should also be archived for future scholars who will have access to additional information from improved functional imaging technology. Meanwhile, to the extent possible, Einstein's cerebral cortex is investigated in light of available data about variation in human sulcal patterns. Although much of his cortical surface was unremarkable, regions in and near Einstein's primary somatosensory and motor cortices were unusual. It is possible that these atypical aspects of Einstein's cerebral cortex were related to the difficulty with which he acquired language, his preference for thinking in sensory impressions including visual images rather than words, and his early training on the violin.


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