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人腦大小系列
Brain Size Series 02 - Why are people's brains different sizes？

為什麼人类的大脑大小不同？

人類使用許多策略來結束彼此的爭論和對抗，
其中大部分都與尺寸大小有關。

例如，父母們似乎喜歡用“因為我這麼說”來停止與孩子的分歧，
畢竟孩子至少在一段時間內比他們小得多。

學校的霸凌主角大多數是身材較大的孩子，
因為他們的身材更適合欺負較小的孩子。

假設一對已婚夫婦正在爭論以到達想要的目的地的最佳方式；
可以想像，男性可以這樣結束爭論：
“當然，我是對的！因為男性的大腦更大。”

事实上，男人的大脑确实比女人大。

刊登於 2016年1月4日 livescience.com 的一篇文章
(Are Big Brains Smarter?) 大腦越大越聰明嗎？

Jeanna Bryner
Live Science Editor-in-Chief
作者珍娜·布萊納擔任 Live Science 的主編。
此前，她是 Scholastic 的《科學世界》雜誌的助理編輯
珍娜擁有索爾茲伯里大學的英語學位、馬里蘭大學的生物地球化學和環境科學碩士
學位以及紐約大學的研究生科學新聞學學位。她曾在佛羅里達州擔任生物學家，
負責監測濕地並對瀕危物種進行實地調查。
她還獲得了伍茲霍爾海洋研究所頒發的海洋科學新聞獎學金。

Jeanna Bryner
作者珍娜·布萊納在文章中表示：
人腦的平均重量為 2.7 磅，即 1,200 克，
約占我們體重的 2%。

Schoenemann, P. Thomas. "Brain Size Scaling and Body Composition in Mammals." Brain, Behavior and Evolution. 2004. (Aug. 4, 2008)
2004年賓州大學人類學系的研究人員於
「大腦、行為和進化」期刊發表一篇論文
(Brain size scaling and body composition in mammals ) 表示：
在考慮總體重差異後，雄性有大約 100 克的優勢。

這讓我們想到了一個古老的問題：
尺寸真的很重要嗎？

也就是說，在這種情況下，
當男性聲稱他的大腦更大時更聰明時，
他有任何有效的觀點嗎？

乍一看，人們可能會這樣認為，因為我們人類有更大的大腦
才將自己與早期靈長類動物祖先區分開來。

為動物王國的其他部分評估大腦：
抹香鯨
Sperm whale
17 磅（7,800 克）
海象
Walrus
2.4 磅（1,100 克）
家貓
Domestic cat
0.06 磅（30 克）

Jeanna Bryner
作者珍娜·布萊納在文章中表示：
但是，如果越大越好，
這是否意味著我們只比大腦重 2.4 磅（1.1 千克）的海象聰明一點，
而比大腦重達 17 磅（7.7 千克）的抹香鯨笨得多。

接下來，
我們將研究人類大腦的尺寸以及我們如何使用它的問題。

不過，首先，
我們將看看我們是如何最終得到不同尺寸的大腦。

2. 大腦尺寸的決定因素

大脑的大小在某种程度上是由遗传决定的。

2000年1月發表於「認知神經科學雜誌」的一篇論文
(A Twin MRI Study of Size Variations in the Human Brain.)表示：
Pennington, Bruce F., Pauline A. Filipek, Dianne Lefly, Nomita Chhabildas, David N. Kennedy, Jack H. Simon, Chrisopher M. Filley, Albert Galaburda, and John C. DeFries. "A
Twin MRI Study of Size Variations in the Human Brain." Journal of Cognitive Neuroscience. 2000.
研究結果為大腦大小的個體差異的遺傳性提供了證據，這種差異在半球或新皮質相對
於皮質下沒有顯著差異。由於在這個樣本中大腦大小和全面智商之間也存在相關性，
因此對大腦大小的遺傳影響可能在一定程度上導致了智商的個體差異。

Wade, Nicholas. "Brain Size Is Linked to a Gene." New York Times. Sept. 24, 2002. (Aug. 4, 2008)
http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9E06E0DB1439F937A1575AC0A9649C8B63&scp=1&sq=brain%20size&st=cse
發表於2002年9月24日紐約時報的一篇文章
(Brain Size Is Linked to a Gene) 「大腦大小與基因有關。」

不過，神經科學家仍在解開大腦中的所有謎團，
因此雖然我們可能不知道大腦中所有起作用的基因，
但我們可以闡明其中的一些。

刊登於 2002年10月10日《哈佛校報》(The Harvard Gazette)的一篇文章
(Genes found that regulate brain size: One increases, the other
decreases)
Cromie, William J. "Genes found that regulate brain size: One increases, the other decreases." Harvard University Gazette. Oct. 10, 2002. (Aug. 4, 2008)
http://www.hno.harvard.edu/gazette/2002/10.10/01-genes.html

文章表示:
研究發現了兩個決定大腦大小的基因。
一個可以增加小鼠大腦的思維部分，可能使囓齒動物更聰明。
另一種存在於患有小頭畸形的人身上，這是一種以大腦和頭部
小於正常人為特徵的遺傳病。這樣的人是輕度智障。

哈佛醫學院的研究人員通過對老鼠進行研究，
分離出其中一個影響大腦大小的基因。
當小鼠被給予一種名為 β-catenin 的基因增加時，
它們的大腦體積增加了一倍，並且它們開始在大腦皮層中表現出更多的活動。

β-連環蛋白（β-catenin），
也叫連環蛋白β-1（Catenin beta-1），是一種雙重功能蛋白質，
參與細胞-細胞黏附和基因轉錄的調節和協調。

人類的大腦皮層(Cerebral Cortex)調節我們的智力和語言
使人類區別於其他物種。

人類的大腦皮層(Cerebral Cortex)
使我們能夠形成想法並表達它們，
使我們比大腦比我們大的物種更具優勢。

因此，雖然鯨魚擁有 17 磅重的大腦，
但它們使用的大部分巨大腦袋告訴它們的身體在水中移動。

這是否意味著我們需要開始注射 β-連環蛋白
才能讓我們更聰明呢？

如果哈佛實驗中的一些老鼠
在頭部變得太大後死亡怎麼辦？

這些研究人員還研究了另一種大腦大小決定基因
Abnormal spindle-like microcephaly-associated protein (ASPM) ，
它是異常紡錘狀小頭畸形相關的縮寫。
正如該基因的名稱所暗示的那樣，它與小頭畸形有關，
這是一種出生時頭部和大腦較小的人，通常會導致輕度發育遲緩。

雖然 β-連環蛋白的增加可能會導致類似的大腦增加，
但 ASPM 的突變似乎會阻止腦細胞的形成。
當 ASPM 中的蛋白質較短時，大腦較小。

回到老鼠和人的相似之處，哈佛大學研究人員表明：
存在於囓齒動物和人類中的一種名為 Emx2 的基因
可能控制大腦的實際分裂方式。

研究人員發現：
這種基因表達的變化——無論它會產生更大還是更小的大腦區域——
都會導致更高功能的損害。

換句話說，
大腦的某些部分已被證明可以對於其尺寸與皮質
是否大於或小於理想大小進行微調，
而這與功能不佳有關。
Salk Institute. "Size of Brain Areas Does Matter -- But Bigger Isn't Necessarily Better." ScienceDaily. March 2, 2007. (Aug. 4, 2008)
http://www.sciencedaily.com/releases/2007/03/070302111150.htm

其他基因也可能起作用，但它们并不是大脑尺寸的唯一决定因素。

柯特·薩普利(Curt Suplee)在《華盛頓郵報》擔任作家和編輯 25 年之後
——在那裡他兩次獲得普利策獎提名——並在國家科學基金會工作了 7 年，
在那裡他擔任立法和公共事務辦公室主任，
他是現在是有關物理科學的書籍、文章、網站、解釋性計算機圖形、
攝影和視頻的獨立製作人。

Suplee, Curt. "Key Brain Growth Goes on Into Teens." Washington Post. March 9, 2000. (Aug. 4, 2008)
http://cogweb.ucla.edu/CogSci/BrainGrowth.html
柯特·薩普利於 2000年3月9日華盛頓郵報上發表一篇文章
(Key Brain Growth Goes on Into Teens.)
「關鍵的大腦發育會持續到青少年」。

文章中表示：
雖然不同的大腦尺寸在出生時就很明顯，
但環境因素也在大腦的發育中發揮作用。在生命的前五年，
大腦體積翻了兩番，達到成人體積的 95% 。

文章中表示：
嬰兒在一歲左右建立的神經連接將為他們的餘生提供服務，
但最近的證據表明，某些區域的大腦發育會持續到青少年時期。

所以假設遺傳學不站在你這邊，沒有人為你點燃你的天才。
有關係嗎？
接下來讓我們了解更大的大腦是否有任何不同。

3. 大腦大小和智力：大小重要嗎？

埃里克·庫爾切斯納（Eric Courchesne）
是加利福尼亞大學聖地亞哥醫學院的自閉症研究人員和神經科學教授，
也是位於加利福尼亞拉霍亞的UCSD自閉症中心主任。

Courchesne E, Carper R, Akshoomoff N. Evidence of brain overgrowth in the first year of life in autism. Journal of the American Medical Association.
2003;290(3):337-344.
Courchesne教授於2003年7月16日發表於《美國醫學會雜誌》的論文
(Evidence of brain overgrowth in the first year of life in autism) 表示：
研究人員將出生後第一年突然和不成比例的大腦發育與自閉症聯繫起來，
表明過度快速的發育會阻止孩子建立引導正常行為的聯繫。

Goode, Erica. "Less Brain Volume Found in Youths With Attention Deficit Hyperactivity Disorder." New York Times. Oct. 9, 2002. (Aug. 4, 2008)
http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9B07EED6113BF93AA35753C1A9649C8B63&scp=3&sq=brain%20size&st=cse
2002年10月9日刊登於紐約時報的一篇文章表示：
一項研究表明，患有註意力缺陷多動障礙 (ADHD) 的兒童和青少年的
大腦平均比沒有 ADHD 的兒童和青少年小 3% 到 4%。

灰質(Grey matter)，又稱為皮質(Cortex)，是一種神經組織，
是中樞神經系統的重要組成部分。

灰質由神經元、神經膠質細胞、微血管組成。
灰質的灰色源於神經元的細胞體和微血管。
中樞神經系統的另一個重要組成部分為白質。

科學家們知道我們的大腦會隨著年齡的增長而縮小，
但灰質減少真的很重要嗎？

海倫·克里斯滕森 (Helen Christensen)是
澳大利亞國立大學健康與醫學院心理健康研究中心兼職教授。
Helen Christensen
Adjunct Professor, Centre for Mental Health Research
ANU College of Health and Medicine

海倫·克里斯滕森 (Helen Christensen)教授表示：
根據對澳大利亞 446 人的一項新研究，顯然不是。
“我們發現，平均而言，64 歲的男性比 60 歲的男性大腦更小，”
“然而，儘管出現了這種萎縮，但認知功能
——如記憶力、注意力和處理速度——並未受到影響。”

但每个人都想知道的问题是，大脑大和智商大之间存在什麼联繫？

既然说的是大脑，那麼增强版肯定会带来更多的智慧和天赋吧？

嗯，這取決於你問的是哪位科學家。
科學家們對他們測量的內容和測量方式存在分歧。

腦化指數(Encephalization quotient, EQ)
是一個用來描述動物大腦和身體比例關係的量，
即真實腦容量和預期腦容量的比值，可大致表示該動物的智力

長期以來，
人類學家一直使用頭骨的內部體積並將其與身體尺寸進行比較，
以粗略估計智力，
這種測量稱為腦化指數(encephalization quotients)。

然而，隨著大腦成像技術的改進，
科學家們已經可以更精確地測量真實的大腦。

但我们需要测量的是大脑的尺寸还是神经元？

脑化指数该使用总体重还是去脂体重？

我們是否應該糾正體型大小與大腦尺寸的相關？
你又如何來衡量智力？

有這麼多的研究人員在解決這些問題，
什麼是最有意義的方法很難就達成共識。

不過，
這並沒有阻止研究人員努力得出結論。

邁克爾·麥克丹尼爾(Michael A. McDaniel)是美國工業和組織心理學家，
也是維吉尼亞聯邦大學管理系名譽教授，同時兼任心理學系研究教授。
他因對人員選擇和發表偏見
以及腦容量和智力之間關係的研究而聞名。

邁克爾·麥克丹尼爾(Michael A. McDaniel)於2005年2月12日發表於
「智能期刊」的一篇論文 (Big-brained people are smarter: A meta-
analysis of the relationship between in vivo brain volume and
intelligence.) 。
McDaniel, Michael A. "Big-brained people are smarter: A meta-analysis of the relationship between in vivo brain volume and intelligence."
Intelligence. 2005. (Aug. 4, 2008)

研究論文表示：
評估了使用腦成像和標準智力測試的研究，
明確地發現，更大的大腦與更聰明的人相關聯。
基於 1530 人的 37 個樣本，人口相關性估計為 0.33。
女性的相關性高於男性。成人也高於兒童。
對於所有年齡和性別群體，很明顯腦容量與智力呈正相關。

既然男性的大腦更大，
他們一定有智慧，對吧？

2006年4月21日發表於「智能期刊」的一篇論文
(Males have greater g: Sex differences in general mental ability from
100,000 17- to 18-year-olds on the Scholastic Assessment Test.) 。
Jackson, Douglas N. and J. Philippe Rushton. "Males have greater g: Sex differences in general mental ability from 100,000 17- to 18-year-olds on the
Scholastic Assessment Test." Intelligence. April 21, 2006. (Aug. 4, 2008)
科學家將 100,000 名 17 歲和 18 歲青少年的 SAT 分數轉換為相應的
智商分數，發現男性平均智商比女性高 3.63 分。

然而，該研究確實使用了比男性多 10,000 名女性。
這可能影響了平均水平，但該研究的作者認為，
腦組織越大，認知處理能力越強。

還記得之前對雙胞胎的研究嗎？
科學家們在得出關於遺傳學在大腦物質中的作用的結論後，
對雙胞胎進行了智力測試。
他們發現智力與額葉灰質(gray matter in the frontal lobes)
數量之間存在聯繫。
由於額葉似乎受遺傳控制，結果表明父母遺傳了天才的潛力。

但是，女性應該承認這些大腦的差異嗎？
不是。妳必須努力去做出證明。

有些領域可能只是為以後的智力打下基礎，
或者表明如果一個人努力工作，就有可能成為天才。
阿爾伯特愛因斯坦可能是一個完美的例子，
它可能不是整體大小重要，而是額葉以外某些部分的大小。

愛因斯坦有一個完全正常大小的大腦，但它的某些部分比正常大，
包括影響數學思維的下頂葉區域(inferior parietal region)。

同樣值得注意的是，最奇怪的事情似乎會增加大腦的大小。
科學家發現，
倫敦出租車司機的大腦在學習複雜的路線時會變大並發生變化。

多年來一直在街上行駛的出租車司機在結構上發生了顯著變化，
因為他們表現出更大的後海馬體和略小的前海馬體。

Maguire, E. A.; Gadian, D. G.; Johnsrude, I. S.; Good, C. D.; Ashburner, J.; Frackowiak, R. S. J.; Frith, C. D. (2000). "Navigation-related
structural change in the hippocampi of taxi drivers". Proceedings of the National Academy of Sciences. 97 (8): 4398–4403.
Bibcode:2000PNAS...97.4398M. doi:10.1073/pnas.070039597. PMC 18253. PMID 10716738
發表於 2000年 3月14日美國國家科學院院刊 (Proceedings of the National
Academy of Sciences of the United States of America) 的一篇論文
(Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers)
「出租車司機海馬體導航相關的結構變化」。

研究表明，出租車司機的灰質(grey matter)會擴大並適應，
以幫助他們存儲詳細的城市心理地圖。

主要作者是愛蓮娜·馬奎爾是愛爾蘭的神經科學家。
自2007年以來，她一直是倫敦大學學院的認知神經科學教授，
同時也是Wellcome Trust首席研究員。
Eleanor Anne Maguire
FRS FMedSci FBA MRIA (born 27 March 1970)

倫敦大學學院的科學家對出租車司機進行腦部掃描，
發現他們的海馬體(hippocampus)比其他人大。
這是與鳥類和動物的導航相關的大腦的一部分。

科學家們還發現，隨著出租車司機工作時間的增加，
海馬體的一部分會變大。

愛蓮娜·馬奎爾博士表示：
“他們作為出租車司機所做的導航與大腦變化之間似乎存在明確的關係，
海馬體已經改變了結構，以適應它們大量的導航經驗。”

海馬體位於大腦前部，
對 16 名倫敦出租車司機進行了磁共振成像 (MRI) 掃描檢查。

測試發現，出租車司機大腦中唯一與其他 50 名“對照”受試者
不同的區域是左右海馬體。

愛蓮娜·馬奎爾博士表示：
出租車司機的海馬體的一個特定區域，即後部或背部，更大。
與對照組相比，出租車司機的海馬體前部較小。
這非常有趣，因為我們現在看到健康人腦可能會發生結構性變化。
從業 40 年的出租車司機的海馬體後部也比從業時間較短的司機更發達。

倫敦出租車司機俱樂部的大衛·科恩說：
“我從來沒有註意到我大腦的一部分在生長——
這讓你想知道其餘部分發生了什麼。在倫敦的車流中開車，
你確實需要有過人的記憶力，但你也需要冷靜的氣質。”

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