愛因斯坦的大腦:洞悉天才的根源

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自從愛因斯坦於 1955 年去世以來,科學家們一直在探究他大腦的哪些特徵促成了他對物理定律的非凡洞察力。

對愛因斯坦天才解剖學的研究受阻,因為許多屍檢影像以及隨後解剖的器官組織切片對研究人員來說是不可用的。 故事很複雜,事實上,愛因斯坦大腦的命運已經提供了足夠的軼事素材,可以創作出許多暢銷書

除了人類戲劇之外,科學家們近年來還發現了一些特殊的屬性。 愛因斯坦頂葉的大小和結構,與處理空間關係和數字有關,似乎與他的數學能力有關。


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現在,Brain 雜誌上發表的一項新研究,基於迄今為止彙編的最全面的屍檢影像集,表明愛因斯坦的大腦皮層,負責更高級別的心理過程,與普通智力的普通人相比,差異遠比之前認為的要大得多。 事實上,該論文首次公佈了相對論之父大腦的“路線圖”,這些照片拍攝了由托馬斯·哈維在賓夕法尼亞大學進行的屍檢中解剖的 240 塊組織。

以下是對佛羅里達州立大學著名人類學家兼首席研究員迪恩·福爾克的編輯採訪。

你在研究中發現了什麼?

雖然愛因斯坦的大腦尺寸正常,並且其整體不對稱形狀對於慣用右手的男性來說是正常的,但大腦皮層外表面上的腦回模式在不同腦葉的特定區域非常複雜。

為什麼這些腦回很重要?

大腦皮層,即大腦的外部部分,非常重要,因為我們人類在那裡進行更高層次的意識思考。 它是大腦中最先進的區域。 隨著我們祖先的大腦體積增大,皮層中出現了更多腦回的趨勢。 腦回是在像頭骨這樣的封閉容器中增加大腦體積的一種方式。 腦回也很重要,因為它們可能表明大腦表面下連線的程度。 在某些情況下,劃分腦回的溝槽,即腦溝,甚至可能定義特定的功能區域。

愛因斯坦大腦中特殊的腦回是否為他的特殊認知天賦提供了任何線索?

我們將他的大腦與文獻中描述的 85 個正常大腦的大腦皮層進行了比較。 有時我們能夠做出合理的推測。 例如,愛因斯坦擁有非凡的前額葉皮層,就在額頭後面,這揭示了複雜的腦回模式。

我們從靈長類動物的比較研究中瞭解到,大腦的這一部分在人科動物進化過程中變得高度專門化。 我們也知道,在人類中,這個區域在需要工作記憶、制定計劃、實現計劃、擔憂、思考未來和想象情景等更高認知功能中發揮作用。 它是大腦中一個非常進化的部分,與大腦表面下神經元之間的連線有關。 我們假設我們在愛因斯坦的大腦中看到的是這些連線的複雜性。

為什麼花了 50 多年才達到這個程度?

只有少數研究,而且這些研究中只包含了幾張照片。 我知道應該有很多其他照片,但我無法拿到它們。 我嘗試過,但直到最近,大門才敞開。 所以這非常令人沮喪。 發生的事情是,大腦被採集後,幻燈片和照片被分發給少數科學家,但實際上很多都丟失了。 事實上,大部分材料仍然下落不明。

羅伯特·伍德·約翰遜醫學院的弗雷德·萊波雷 [Fred Lepore] 決定嘗試找到丟失的照片,這讓他找到了採集大腦的病理學家 [哈維] 的家人。 事實證明,這個家庭擁有一大批珍貴的材料,他們慷慨地捐贈給了國家健康與醫學博物館。 這實現了哈維本人的目標以及愛因斯坦家人的願望。

以前有沒有研究觀察過愛因斯坦的大腦,並發現一些看起來有趣的特徵?

其他研究觀察了大腦皮層的非常有限的部分,並發現了一些非凡的特徵。 我們所做的是觀察整個大腦皮層,並識別出大腦許多部分中非凡的特徵。 例如,我們的發現之一是頂葉的某些部分高度不對稱。 桑德拉·威特爾森 [Sandra Witelson] 早期對愛因斯坦大腦的研究正確地指出,頂葉對於數學和視覺空間能力非常重要,這後來已在功能成像研究中得到證實。

愛因斯坦的頂葉不對稱性非常引人注目。 我試圖在文獻中找到一些可以解釋右側上頂小葉 [頂葉的一部分] 的巨大尺寸,並闡明它與左側對應物有何不同的地方。 雖然有一些暗示性的報告,但我認為文獻尚未達到那個程度。 我想了解正常人大腦兩側該區域的不同功能。 愛因斯坦大腦中引人注目的頂葉不對稱性可能與他非凡的數學和視覺空間思維有關,正如威特爾森 [麥克馬斯特大學] 和她的同事所暗示的那樣。

您是一位著名的人類學家,在霍位元人化石方面做了很多著名的工作。 是什麼讓您對愛因斯坦的大腦感興趣?

我對人科動物大腦的進化很感興趣,所以我一直關注外部大腦皮層,因為你可以獲得這方面的化石證據,但沒有內部的。 如果不研究活著的靈長類動物和人類的大腦皮層,你就無法進行人科動物大腦進化的研究。 我開始對愛因斯坦的大腦皮層感興趣,因為來自功能性腦成像文獻的已發表研究向我暗示,愛因斯坦右額葉中的一個特殊隆起與他小時候接受的小提琴強化訓練有關。

這讓我對愛因斯坦的大腦非常感興趣,並希望看到它的其餘部分。 一旦我們最終獲得了丟失的照片,我意識到我們可以看到並因此描述整個大腦皮層,這就是本文的內容。 花了很長時間才識別出所有的溝槽和腦回,因為我必須在愛因斯坦大腦的不同檢視之間進行視覺旋轉,以確保我的識別在各個檢視中是一致的。 有些人在視覺空間旋轉方面很有天賦,但我不是,所以這是一項艱苦的工作。

還有其他不尋常的地方嗎?

關於愛因斯坦大腦最有趣的事情之一與他的感覺和運動皮層有關。 我們在運動皮層中較低的位置發現了一個不尋常的區域,該區域處理來自面部、舌頭和喉部的資訊。 愛因斯坦左半球的運動面部區域異常擴張成一個大的矩形區域,我在任何其他大腦中都沒有見過。 我不確定如何解釋這一點。 在一句名言中,愛因斯坦寫道,他的思考包含影像和“感覺”的關聯,並且對他來說,思想的要素不僅是視覺的,而且還是“肌肉的”。 這是什麼意思? 我不知道,但根據我們在運動皮層中的發現,這是一句非常有趣的引言。

您認為這與愛因斯坦伸出舌頭的著名照片有關嗎?

在過去的三天裡,我被問到這個問題四次了。 第一次這個問題讓我措手不及,我說我認為這只是巧合。 然後我開始思考這個問題,並走到鏡子前看看我是否能像愛因斯坦那樣儘可能地伸出舌頭,而且我做得非常接近。 所以我認為那張精彩的照片可能只是愛因斯坦的自發和率性。

您下一步的研究是什麼?

花了幾個月的深入研究才描述出愛因斯坦的大腦皮層。 我晚上盯著天花板,看到腦溝的模式。 我希望其他人會發現我們對愛因斯坦外部大腦的描述在他們研究新出現的 [組織] 切片以及他們觀察來自其他人的大腦(包括天才的大腦)時很有用。 現在,我還有一些化石專案在等待著我回去處理。

 

圖片來源費迪南德·施穆茨

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大眾科學, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大眾科學's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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