人腦「比電腦複雜得多」
另一個卓越不凡的器官是人腦。人腦和其餘的神經系統往往被人拿來與人造的電腦相比。當然,電腦是人所製造的,只能按照程式規劃者預先制定的逐步指示而運作。可是,許多人卻相信無需有任何有智力的個體為人腦「接線」和「規劃程式」。
電腦的運作雖然極度快捷,卻只能在一個時候處理一項資料,但人的神經系統卻能夠同時處理數以百萬計的資料。例如,你在春天出外漫遊,可以欣賞天然美景,聆聽雀鳥的歌聲,聞到花朵的芳香。這一切宜人的感覺同時傳到你的腦裡。在同一時候,無數的資料從四肢的知覺感受體傳出,使你的腦知道每條腿或每股肌肉的即時情況。你的眼睛看見前面路上有什麼障礙。根據這一切資料,你的腦留意使你的每一步都行得穩妥。
這時,你腦裡的較低部分正支配著你的心跳、呼吸和其他重要機能。但腦子所處理的不僅限於這些活動而已。你可以一面行路一面唱歌,把目前風景與過去的風景比較或者為將來作出計劃。
《人體》一書作出結論說:「人腦比電腦複雜得多。沒有任何電腦能夠感覺沉悶,認為自己大才小用而應該開始一種新的生活方式。電腦不能劇烈地改變自己的程式;若要改變方向,就要有一個有頭腦的人去為之規劃程式才行。……電腦不能鬆弛身心、發白日夢或發笑。它不能靈感突發或發揮創作性。它不能經歷意識,也不能明白意義。它不能墮入愛河。」
地上萬物中最奇妙的腦
許多動物——例如象和海中的巨大生物——的腦都比人腦為大,但以和身軀大小的比例而言,人腦則是萬物中最大的。湯普森(Richard Thompson)在他所著的《腦》一書解釋說:「大猩猩的軀體大於人,但頭腦的大小只及人腦的四分之一。」
人腦在神經元(神經細胞)之間錯綜複雜的通道數目巨大到屬於天文數字。這是由於神經元有這麼多連繫的緣故;一個神經原可能與其他十多萬個神經元相連。史密斯(Anthony Smith)在《頭腦》一書中指出:「在現代人的腦中,可能形成的連接可說是無窮盡的。」據神經學家湯普森說,這個數目大於「已知的宇宙中原子微粒的總數」。
可是,有些東西甚至更令人驚訝。它便是這個巨大的神經網彼此連接的方式。這種連接的方式使人能夠思考、說話、聆聽、閱讀、寫作。這些活動能夠用兩種或以上的語言進行。薩巴夫(Karl Sabbagh)在他所著的《活的身體》一書中聲稱:「語言是人與動物之間最重要的分別。」相形之下,動物彼此之間的溝通實在十分簡單。進化論家薩巴夫承認這種分別「不僅是從其他動物的發聲能力稍為進步而已——它是人之所以為人的基本特徵,同時反映出腦結構的重大分別。」
人腦的奇妙結構促使許多人更加善用腦的潛能去熟習某些手藝、彈奏樂器、精通別種語言或養成某些才幹,從而為生活增添喜樂。布倫(R. and B. Bruun)博士夫婦在合著的《人類的身體》一書中寫道:「你若學習一種新的技能,就是訓練神經元以一種新的方式彼此連接。……你越多使用腦,它的本領就越大。」
是誰造的?
具有如此高度組織和秩序井然的東西——例如手、眼、腦——可以從偶然機遇而來嗎?既然發明工具、電腦和照相軟片等都歸功於人,創造靈巧得多的手、眼和腦無疑應該歸功於某位個體才對。聖經的詩篇執筆者說:「耶和華阿,我要稱謝你,因我受造奇妙可畏;你的作為奇妙,這是我心深知道的。」——詩篇139:1,14。
人體的許多奇妙機能無需我們作出自覺的努力便自行發生。本刊將會在今後討論這些令人驚異的機能,同時討論衰老、疾病和死亡是否能被征服,從而使我們得以永遠享受生命!
[第10頁的附欄]
奇妙的神經元
神經元便是一個神經細胞和它的一切作用。你的神經系統含有許多類型的神經元,總數約達5000億個之多。其中有些是知覺感受體,把來自身體各部分的資訊傳到腦裡。在腦裡較高之處的神經元的機能頗像一副錄影機,能夠永久儲存來自眼和耳的資料。多年之後,你可以「重播」這些影像和聲音,並且附以自己的思想和感受,而這是沒有任何人造的機器能夠錄下的。
人類的記憶力依然是個謎。這可能與神經元的連接方式有關。薩巴夫在他所著的《活的身體》一書中解釋說:「普通的腦細胞大約與6萬個其他腦細胞連接;的確,有些細胞連接著25萬個其他細胞之多。……在人腦裡面,神經細胞彼此連接的通道所能儲存的資料至少比最大的百科全書——例如有20或30大卷的——所儲存的資料多1000倍。」
但是神經元怎樣把資料傳至另一個神經元呢?神經系統簡單的生物有許多神經細胞連接起來。在這種情形之下,電脈衝從一個神經元傳到另一個神經元。這種連接稱為電氣突觸。它既快捷,又簡單。
看來很奇怪,人體內大多數神經元傳遞信息反而是通過化學突觸的。這種較慢和較複雜的方法可以比作火車到達河邊,沒有橋梁通過而要用小輪來渡河的情況。一股電脈衝到達一個化學突觸時便要停下來,因為有空隙把兩個神經元分開了。信號於是轉變為化學作用,發揮「小輪渡河」的功能。為什麼神經脈衝要用這麼複雜的電氣-化學方法傳送呢?
科學家看出化學突觸有許多優點。它確保信息只朝一個方向傳送。同時,它被形容為可塑的,因為它的功能或結構可以很易變動。信號到了這裡可加以修改。藉著運用,有些化學突觸變得更強大,有些則由於不用而消失。湯普森在他所著的《腦》一書中聲稱:「若只有電氣突觸,神經系統就不能養成學習和記憶的能力。」
科學作家史密斯在《頭腦》一書中解釋說:「神經元不單是發揮開關的作用而已。……它們必須能夠傳遞比『是』或『否』更加微妙複雜的資料。它們不光是彷彿用鐵錘槌釘,只牽涉到槌得較疏或較密。它們其實類似木匠的工具箱,裡面有螺絲起子、鉗子、鑷子、木槌——和鐵錘。……每個神經脈衝都在沿途受到更改,尤以在突觸處為然。」
化學突觸還有進一步的優點。它比電氣突觸所佔的空間較小,這可以解釋為什麼人腦有這麼多的突觸。《科學》雜誌認為突觸的總數達100萬億——相當於數百銀河系的星體數目。神經學家湯普森補充說:「人之所以是人是因為我們的腦基本上說來是副化學機器而非電動機器。」
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何以你的腦需要那麼多血液
你下到泳池游泳之前通常會先讓足趾沾一下水。水若頗冷,皮膚上許多微小的寒冷感受體便會立刻發生反應。不及一秒之內,你的頭腦已登記了水溫。疼痛感受體甚至把資訊傳送得更快。有些神經脈衝的速度達到時速225哩——可比作以一秒鐘的時間從足球場的一端跑到另一端。
那麼,腦怎樣判定一項知覺的強度呢?方法之一是藉著神經元發射的頻率;有些神經元在一秒鐘內可以發射一千次或以上。可是,腦裡若沒有唧筒和發電廠,神經元就不可能發揮這麼強烈的作用了。
神經元每次發射,帶著電荷的原子就傾進細胞裡。如果身體容許這些稱為鈉離子的帶電荷原子積聚起來,神經元就會逐漸失去發射的能力。這個難題怎樣解決呢?科學作家史密斯在《頭腦》一書中解釋說:「每個神經元含有大約一百萬個唧筒——每個都是細胞膜上一個微小的隆起部分——每個唧筒能夠在每秒鐘內以大約200個鈉離子交換130個鉀離子。」即使神經元休息,唧筒也繼續工作。何以故?為了抵消鈉離子滲入細胞和鉀離子從細胞漏出的影響。
唧筒的活動需要不斷有能源供應。能源來自散布在每個細胞裡的微小線粒體,作用相當於「發電廠」。為了產生能量,每個發電廠要從血液獲得氧和葡萄糖的供應。因此難怪你的腦需要那麼多血液。湯普森在他所著的《腦》一書中解釋說:「腦的重量雖然只佔整個身體重量的百分之2左右,但卻獲得百分之16的血液供應。……腦組織所獲得的血液十倍於肌肉組織所獲得的。」
下次你探察水溫時,別忘記感謝腦裡的億兆唧筒和發電廠。並且要記著,這一切活動之得以成為可能是由於你的血液將氧氣和葡萄糖運送到腦部的緣故。
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人腦可以同時處理數以百萬計的資料。你移動一下,四肢的知覺感受體就通知你的腦,使腦知道每個肢體在任何時候的位置和每股肌肉的情況
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人腦比電腦遠較複雜和多才多藝