在佛羅里達州基韋斯特海明威故居,你會發現鳳梨科植物和海棗樹、一艘手工製作的木製遊艇和一個地面游泳池——在建造時,這是方圓 100 英里內唯一的游泳池。你還會發現大約 50 只貓,其中大多數前爪有六個腳趾而不是五個。傳說,在當地酒吧度過一個醉醺醺的夜晚後,海明威從一位滯留的船長那裡得到了它們的六趾祖先“白雪公主”。在公海上,這些所謂的六趾貓因其卓越的平衡性和無與倫比的捕鼠能力而備受珍視。“白雪公主”和與她類似的貓也突出了神經科學中的一個重要概念:發育中的大腦足夠靈活,可以連線到它所依附的任何身體——即使這個身體比“典型”身體更復雜。
這種令人驚歎的靈活性幫助大腦將動物之間非凡的身體變異性——在體型、形狀和形態方面——轉化為它們行為和能力的可變性。沒有它,動物將無法實現變異性帶來的適應性優勢。例如,古代長頸鹿的脖子較長,具有能夠吃到更高樹葉的優勢,因此將這一特徵傳給了後代。但是,如果它們的大腦無法適應控制它,那麼脖子就毫無用處。同樣,如果邁克爾·菲爾普斯無法學會使用他超大的翼展和腳,他就永遠不會贏得 23 枚金牌。
大腦的靈活性有極限嗎?答案可能取決於你何時提出這個問題。例如,某些行為和能力——例如語言和雙目視覺的某些方面——必須在兒童早期的關鍵時期學習。隨著年齡的增長,現有神經元形成新連線變得更加困難,你變得更加“硬連線”。
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但這個事實並沒有告訴我們新大腦可能有多靈活——或者一個大腦可以控制多大和多複雜的動物。畢竟,即使是雷龍(歡迎回來,姍姍來遲),長 72 英尺,重達數萬磅,也只有一個大腦。因為了解大腦的極限可能有助於我們超越它們,所以神經科學的一些登月計劃——從脊髓損傷後恢復運動到用意念操作機械肢體——都專注於大腦靈活性的極限,這不足為奇。但是我們如何研究這些極限呢?事實證明,基韋斯特的捕鼠專家提供了一個線索。
在最近發表在《自然·通訊》上的一篇激動人心的論文中,研究人員著手研究長有額外手指的人的能力。這種情況稱為多指畸形,大約每 1000 名新生兒中就有 2 例發生。但是,由於額外的手指通常不被認為是功能性的——也許還因為與不尋常的身體特徵相關的汙名——它們通常會被移除。然而,情況並非總是如此:有些人患有多指畸形,但決定不切除額外的手指。透過研究一對母子,他們選擇保留左手和右手的第六根手指,研究人員對它的功能進行了一系列發現。這些發現說明了大腦和身體具有非凡的靈活性,並表明生物變異性應該受到讚揚而不是鄙視。
第一個發現是解剖學上的:第六根手指——在母親和兒子身上都是如此——並沒有與其鄰居共享材料,而是有自己的肌肉、神經和肌腱。它具有與其他手指相當的力量和運動獨立性。
第六根手指是如何變得功能性的?從代議制民主的機制中吸取教訓:隨著人口的遷移和增長,新的選區出現,但只有當這些選區在華盛頓特區有代表時,它們才能在國會中獲得發言權。同樣,隨著你的大腦生長和發育,它會構建你身體的“地圖”。你無法感覺到或移動未在此地圖上表示的身體部位。因此,母親和兒子可以移動第六根手指的發現促使研究人員深入研究這根手指在大腦中的表示方式。
科學家們發現,每個受試者的六根手指都由大腦運動皮層的不同區域表示。與這些發現一致的是,受試者知道所有六個手指在空間中的位置,即使他們看不到自己的手。最後,研究人員使用巧妙設計的影片遊戲表明,六指受試者可以用一隻手完成大多數人需要雙手才能完成的任務。總之,這些發現表明,大腦並非硬連線為五根手指,而是可以預見地代表身體上可能出現的任意數量的手指。對於喜歡冷知識的人來說,現有的手指數量記錄保持者是一位印度木匠,他有 14 根手指和 14 根腳趾,並且,據推測,有一個非常有趣的大腦。
雖然目前的研究僅限於兩名受試者,但其意義仍然深遠。人們已經花費了大量精力來理解幻肢綜合徵,但這項研究是首次闡明相反現象的研究之一。在這方面,它是科學家試圖在思想和機器之間構建介面的基礎性工作。第六根手指可以轉移和擴充套件手的功能的明確證明,有力地論證了人腦控制比人體更復雜的機器的能力。換句話說,如果大腦的靈活性存在限制,這項研究並沒有發現它。
對多指手及其控制它們的大腦的調查是對研究不尋常事物的優勢的案例研究。科學家們煞費苦心地進行控制和標準化:例如,特定藥物的效力可能在幾乎相同的實驗小鼠中確定。但也有少數人追逐異域和異常現象:熱感應蝰蛇、適應寒冷的章魚,或者像本例中一樣,額外的手指。為了理解研究不尋常事物的優勢,有必要反思成為不尋常事物的優勢:如果傳說可信,那麼貓捉老鼠的公海遊戲最終沒有偏向老鼠,而是偏向了海明威的超數貓。
