大脑也有鄙视链？
大脑也有鄙视链？
- 导言
我们这一讲的主题是，大脑也有鄙视链？请大家注意我的语气，我提出来的是一个疑问句。一般来说，一旦谈起人类和其他生物的比较，有些人很容易产生一种想法，就是「大脑之间会不会有个鄙视链」？人脑是不是地球上最聪明的大脑？
对于我个人来说，我不是很喜欢「鄙视链」这样的概念，这种说法，可以说是人类为了所谓的「自尊」而搞出来的东西。
但我很喜欢大脑和脑科学的一点就是，当你去看不同生物的大脑和它们的智能时，越看你越发现，脑是多么的神奇！这个大千世界以及各种各样的生物，又是多么的奇特和奇妙哇。这一节，我们就来聊聊人脑与其他生物大脑上的差别。
- 人脑的特性
如果将人类的大脑与其他动物相比，你觉得人脑最大的不同是什么？一个很直觉的反应可能是「人脑比较大」。但是仔细一想你就会发现，这个特点是站不住脚的，因为地球上有很多体型体重都比我们大得多的哺乳类动物。比如大象、鲸鱼，它们那么庞大的身躯，难不成大脑只有葡萄干那么小吗？显然是不可能的。
根据统计，人脑平均质量约为 1.3 公斤，不到 3 斤。但是非洲象的大脑有 4.2 公斤，鲸鱼的大脑也可以达到 9 公斤，它们的脑都比人脑更重更大。
那么，还有人可能会说，既然这样，应该把这个生物的体重也算上，计算一下大脑占身体的比重，我们不比绝对质量，比相对重量，这样人类的大脑就有优势了吧？确实，人类的大脑重量大约是体重的 2 % ，非洲象只有 0.1%，蓝鲸和抹香鲸甚至都掉到 % 以下去了。
可是，计算了相对比例以后，又有一批生物排到前面来了，那就是啮齿类动物。刚才我们说，人类的大脑占体重的 2% 左右，但是有些鼠类的脑，可以占到它们体重的 10%。所以，电影《疯狂动物城》里的黑帮老大被设定为一只啮齿类动物，可以说是非常合适啦。开个玩笑。
虽然在这些最显而易见的指标上，不太容易看出，人脑有什么特性。但是如果你把哺乳类动物的大脑都摆在面前，从鸭嘴兽、到袋鼠这种有袋类，再到鼠类、猫、狗，再到恒河猴、黑猩猩、人类，还有鲸鱼海豚这种海洋哺乳类动物，你用肉眼就可以发现，这些大脑之间有着特别明显的差别。
从外观上来看，鸭嘴兽还有鼠类，这种动物的脑皮层是比较光滑的；到了猫、狗，再到灵长类的黑猩猩，尤其是到了人类以后，大脑的表面看起来就非常崎岖，充满了我们之前说过的脑皮层的褶皱。
事实上，有研究者比较过不同动物之间脑皮层里的神经元数量，结果发现，人类的脑皮层拥有最多的神经元，也就是我们第一讲中讲过的 亿个左右。尽管非洲象的大脑质量比我们大许多，但是它脑皮层里的神经元和我们人类差不多，也是 1000 亿个左右。
将你的大脑皮层想象成一张巨大的白纸。当大脑皮层里的神经元数量暴增，但头颅的容积并没有暴增的时候，怎样才能将这张巨大的白纸，塞进有限的空间里呢？当然是揉成一团了。
基本上，人类和许多动物大脑皮层的褶皱，就是起到了这样的作用。褶皱，使得有限空间内的表层面积增加了，可以容纳的神经元数量也就增多了。
- 智能的代价
在上一讲中，我们提到，大脑皮层也被称为新皮层，人脑的新皮层是非常发达的。在 2007 年，美国的两个科学家就提出了一个关于皮层和智能之间关系的理论，叫做「顶叶-额叶整合理论」。
这个理论认为，人类的智能，和大脑皮层几个脑叶中的一些重点区域，所组成的脑灰质和脑白质网络，有着密切关系。到了 2012 年，有一个研究团队进一步在 《当代生物学》，也就是《 Curret Biology 》这个期刊杂志上，发表了一个大规模的脑研究。
这个研究，是专门来看一个人大脑皮层的褶皱程度，和他的认知能力之间，到底有没有关联。他们扫描了 440 个健康的成年人，以及 662 名健康儿童的大脑图像，还给他们每个人都做了一系列认知能力测试。然后，他们分析计算了大脑各个区域的褶皱程度，将这个褶皱程度和认知能力做关联。结果发现，在之前那个「顶叶-额叶整合理论」里提到的脑区，褶皱程度越高，认知能力越强。
为什么大脑褶皱对人类的智能这么重要呢？其根源并不在皮层褶皱本身，而是在于它背后所代表的东西。在 2005 年，有两位德国科学家发表了一篇研究论文，叫做《脑与智能的演化》。他们比较了好几种动物的大脑和它们的智能，其中也包括人类，然后他们提出，我们人类的智能可能和我们比较强大的 IPC 能力有关。
什么是 IPC 能力呢？就是 iformatio roceig caacity，意思是信息加工的能力，简称 IPC。他们认为，人类和其他大多数哺乳类动物相比，脑皮层的表面积增加了，神经元的数量变多，这导致皮层里的神经元密度增加，神经元和神经元之间的距离减小了。所以，人脑的神经元彼此之间距离更近，传递信息的速度也就更快了。
但是，人脑有了这么高的 IPC 能力，其实也是要付出代价的。
从能量消耗的角度看，人脑这个器官只占体重的不到 2% ，但却要消耗总代谢能量的 20% ，远远超出其他器官。
从性价比的角度看，通过「三体脑论」，我们知道，人类最外层的「新脑」，也就是新皮层，是最为发达的，但是这部分新脑其实和我们直接的生存关系是最微弱的。爬虫脑和古脑涉及到的脑区中，有的直接关乎于呼吸、心跳等中枢，当它们出现问题时，才是最威胁人类生命的时刻。比如，医院的神经外科经常会收治脑出血的病人，如果这个病人的出血点在新脑，也就是最外面的脑皮层，那最多也就是手麻、偏瘫；但如果出血点在脑干，也就是爬虫脑和古脑的区域，这样的病人很多都会陷入昏迷，甚至需要上呼吸机。所以，如果从生存的角度看，爬虫脑和古脑是我们的必需品，新脑则是我们生存的奢侈品。
我们的整个大脑就像是一辆特别耗油的车，养护的能量成本也特别高，这对我们的生存提出了更高的挑战。
首先，我们会面临食物方面的挑战，因为我们要养这个耗油的大脑，就需要给它补充营养；其次，我们人类在出生的时候，婴儿大脑并不是发育完全的，因为如果发育完成，这个头部就过于庞大，无法顺利通过母亲的产道，所以人类婴儿在出生以后，生活不能自理，需要一个漫长的、被成年人照料的时期，那么，在这个时期，婴儿的存活、照料，以及照料者的食物获取，就是一个挑战了。
- 社会脑假说
在 1988 年，英国利物浦大学的教授 Roi Duar 就发表了一篇论文，提出了一个理论，叫「社会脑假说」。
他认为，包括人类在内的灵长类动物，之所以拥有新皮层相对比较发达的大脑，是为了尽可能适应我们在社交方面的认知需求。
所谓社交需求，包括了我们所有的社会行为、语言、人与人之间的合作、形成社会族群等等。而这些社交行为，就能较好地解决我们，因为要养护这个大脑，所面临的挑战。
比如，一个人寻找食物的效率比较低下，大家就可以搭帮结伙、共享食物资源的信息，今天你帮了我，明天我帮你；比如，照料婴儿的母亲无法外出觅食，婴儿的其他亲属、和团体内的其他成员就可以帮助这位母亲寻找食物，等等。
Duar 进一步认为，我们的大脑既然是为了适应这种社交需求，它就会有一个最佳工作范围，比如说，普通人脑能维持得较为稳定的社会关系的数目是多少呢？根据在一些原始部落里的调查研究，他提出了 100-200 这个稳定社会关系的数字，也就是说，他认为，我们的大脑能够比较好的 hold 住的人际关系，最多也就是差不多 150 个人左右，比较稳定的社会族群人数最多也就是 150 个人。再多了，大家就只是泛泛之交，有时候可能连名字都想不起来了。
Duar 教授提出的这个「社会脑假说」有着巨大的影响力，尤其是在近些年，随着互联网和社交媒体的兴起，有很多人都在好奇，人类互相交往的方式早已经和原始部落那个年代非常不同了，我们的大脑难道还是只能 hold 住 150 个人吗？
于是，在 2011 年，美国印第安纳大学的一组科学家，用 Twitter 的用户数据做了一个研究，结果他们发现，用户在 Twitter 上维持着比较活跃互动关系的人数，依然还是 Duar 所说的 100-200 人范围。
紧接着，在 2012 年，又有一组英国的科学家，他们想考察一下，人们在互联网上社交的好友，是否和他们的大脑特质有关联。于是，他们找来 120 多名大学生，不光扫描了他们的大脑，还记下了他们的 Faceook 账号，以及他们分别在 Faceook 上有多少个好友，还有其他各种数据。结果发现，一个人的在线社交网络越大，他的大脑，在被认为和「社会认知与关联记忆」有关的脑区里的灰质密度就越高。这二者之间是相互关联的。
- 总结
回顾一下，在这节课的开始，我们先把人脑和其他动物的大脑进行了一些比较，发现人脑在形态和质量上，虽然不算绝对值的最大，但却是信息处理能力最快最强的之一。我们的脑有着很高的 IPC ，也就是高度的信息处理能力，这主要体现在我们大脑的新皮层上。
但是随之而来的，是能量消耗方面的巨大代价。那我们还要这个奢侈的大脑干什么呢？「社会脑」的假说应运而生，它提醒了我们，人类大脑一个很重要的功能就是社会功能，我们可以通过社交和社群，解决大脑高耗油等一系列的问题。
我们人类正是因为具有这种团结在一起的能力，以及有这样一个特别适应社会功能和认知的大脑，才形成了团体、社群，有了语言，有了文字，有了文明。
- 互动
结合刚刚讲到的研究和发现，你可以想象一下，在这个新时代，我们有了互联网、社交媒体，还有了人工智能。这些高科技，和我们在原始部落里，面对真实世界的人类进行社交时，又有哪些不同？出现了哪些新的现象？而这些，又对我们的大脑和认知提出了哪些新挑战？
我们会在大脑社交的课程中，进一步讨论这个话题。
好啦，咱们下一讲见~
- 导言
在上一讲中我们提到，虽然人类没有绝对值最大最重的脑，也没有相对值最大最重的脑，但是人类大脑中的神经元又多又密、 IPC 很高，所以，人类虽然没有鹰的眼睛、豹的速度、熊的力量，却还是能在地球上活得不错。
那么，人类的大脑是否就能傲视群雄、鄙视所有其他动物的大脑了呢？是不是只有人类才有语言、推理、欺骗、模仿、使用工具、自我意识等等一系列高等智能呢？最开始，许多人都是这样认为的。但是这些年，随着越来越多的实验证据和科学论文的发表，让我们看到，不论是不是哺乳类，动物们都展示出了各种各样的高强能力。
前几年，我去到波士顿水族馆玩，水族馆的工作人员向我展示了章鱼的智能。
馆员先递给我一个类似九连环那样的锁，让我解开，我折腾了一会儿就决定放弃了。结果，类似的东西扔给水族缸里的章鱼，三下五除二就被它解决了。我可能也是比较笨，总之是给人类丢脸了，白长了一个高 IPC 的大脑。
除了章鱼之外，其实还有很多动物，拥有着一些、我们人类或许都没有的智能维度。我在这里想给大家特别分享一个神奇的物种，这个物种其实我原本并没有留意，因为我一直都是以研究人脑为主的。
但是，在给研究生课程进行备课准备的时候，总是要涉及一些其他动物的大脑和人脑进行比较的知识。就在这个过程中，我逐渐留意到了这个物种，它们在大脑的很多方面，都拥有着足以匹敌人类的指标。
你或许已经猜到了，没错，就是鲸鱼和海豚。
- 聪明的鲸鱼
其实，我们平时说的鲸鱼和海豚，都是属于鲸目的。只不过海豚长牙，是齿鲸；像是座头鲸和蓝鲸这种，我们传统意义上称为鲸鱼的，都是不长牙的须鲸。
我首先注意到的，是鲸豚类大脑的外观。之前我讲过，像鸭嘴兽、猫、狗等等，很多哺乳类动物的大脑褶皱并不明显，到了灵长类动物，像是黑猩猩这样的大猿，以及我们人类这里，大脑才密密麻麻布满了褶皱。原本我以为，人类大脑的褶皱应该是最为密集和丰富的了，然而，当我看到鲸豚的大脑时，我发现自己错了。从外观上来看，他们的大脑褶皱一点也不比人类少。
再从皮层神经元的数量上看，现在已有的数据是，伪虎鲸的脑皮层神经元也是 1000 亿这个数量级。而更大的鲸鱼，对于它们大脑的数据，目前我们都还是欠缺的，所以，现在科学界并不能推算出，鲸鱼大脑的 IPC 和我们人类相比到底如何。
- 镜像测试
从智能这个角度看，我们人类的一些智能，貌似鲸豚类都可以有。我举个最有代表性的例子，就是对自我意识的测试。做这种测试，一般采用的方法叫「镜像测试」，简单地说，就是看这个生物能不能从一面镜子里，认出那个镜像是自己。
很多动物、包括我们人类刚出生不到 2 岁的小宝宝，都会认为镜子里出现的不是自己，而是另一个同类。但是智能比较高的生物，就会具有自我意识，比如我们这些已经长大了的人类，就能顺利通过这个镜像测试，认出镜子里的那个人是自己。
除了人类以外，还有一些生物也能通过镜像测试，比如大象、黑猩猩、还有鲸豚。当年我看到这样的研究论文时，实际上是持保留态度的，因为那毕竟是别人的研究，我又没亲眼见过。我当然希望自己也能实验一下，获取第一手资料。
在北京海洋馆有两头白鲸，养在一个很大很大的玻璃幕墙里，人可以在外面看得到。我就决定，拿一面镜子去亲自做个实验。当时我手边只有一块大约 40 厘米乘以 40 厘米见方的镜子，比我们一般背的双肩包面积还小。到了海洋馆以后，我先在其它水族箱试了试，包括养鲨鱼的水族箱，我把镜子冲着它们贴在缸壁上，结果没有一条鱼理我。
然后我就去到养白鲸的那个大缸。如果你曾经去过可能知道，那个玻璃缸有五六米高，很大很宽，两头白鲸就飘在水面上，把呼吸孔露在外面。参观白鲸的人都是站在最下面的，有老有小，大家离白鲸很远，这个距离就好比是白鲸在三楼的水面上呼吸，人站在一楼仰头观看。
一楼的人群们都希望能吸引白鲸下来，但是两头白鲸完全不为所动。我好不容易挤进去，站在一个角落，然后就掏出了这面镜子，贴到了缸壁上。没过多久，其中一头白鲸无意中转到了这个方向，然后它很快就一个猛子扎下来，到了一楼。它完完全全地把一侧的眼睛贴到了我这面镜子上，我可以很明显感觉到它非常好奇。但是这个行为并不能说明它认出了镜子里是自己，它很可能以为镜子里面是另一头白鲸。
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紧接着，只过了一小会，这头白鲸就游走了，我当时还以为它是对照镜子不感兴趣了。没想到，这头白鲸只是游到了几米开外，然后就转回身来，对着镜子，一会儿动动左边，一会儿动动右边，扭扭尾巴，还背过身去，把头转回来看镜子。这一系列的行为，完全就像是一个小女生，在对着镜子摆 oe ，而且这个行为在动物行为中，也是非常经典的自我镜像行为。
这时候我才意识到，原来这面 40 厘米的镜子对于 4 米长的白鲸，实在太小了，它应该是发现贴近了看不全，才决定退到远一点的地方，这样就能照见自己的全身了。在这期间，另一头白鲸原本是背对着我们，但是不久之后，也一个猛子扎下来照镜子。要知道，白鲸的智商在鲸豚类里并不是最出类拔萃的，而这两头白鲸应该是第一次见到镜子，就完美通过了镜像测试，给我留下了非常深刻的印象。
通过这次现场实验，让我对鲸豚类的智能逐渐好奇起来。
- 全息立体的 3D 语言系统
于是后来，我关注了更多鲸豚类的研究。逐渐，我意识到一种可能性，就是鲸豚类在某些方面的智能，或许和我们人类已经不在一个维度了。这个猜想目前最主要的体现，在于鲸豚类的语言。
早在上世纪中叶，科学家们就开始研究海豚的语言。在 1961 年，《科学》杂志上登载了一篇论文，内容就是对两条海豚之间的对话进行研究。人们逐渐发现，海豚似乎至少能同时用两个声道进行交谈。它们既会用哨音来交流，也可以用「哒哒」的声音交流，就像是两个频道在同时播放。而在两条海豚之间，它们似乎可以同时用哨音和「哒哒」声沟通，哨音在说一件事，「哒哒」声同时在说另一件事。你能想象，这样的交流是种怎样的体验吗？
除此之外，海豚还有个声呐系统。它们通过发出声波，可以对空间中物体的形状、位置、远近都进行比较准确的定位，这远比我们人类从听觉中能获取的信息多得多。
近年来，一些脑科学家对海豚的大脑结构进行了研究，他们普遍发现，海豚跟听觉相关的大脑颞叶，整体呈现出了扩张的趋势。2015 年，一组来自英国和美国的科学家报告了他们对海豚大脑白质结构的研究成果，他们发现，海豚大脑听觉区的结构和陆地哺乳动物的大脑不同，而且在海豚的大脑中，从丘脑通往视觉区和听觉区的白质纤维有很大重叠，说明有可能对于鲸豚类来说，它们的听觉与视觉相连，一起处理与回声相关的信息。
我把这段话简单翻译一下，意思就是，对于鲸豚类来说，它们或许可以通过声波，在大脑中直接重建出三维的立体视觉图像。
对于我们人类来说，我们利用听到的声音，可能最多只知道这个发声物体的个头多大、距离多远，如果你对这个声音本身很熟悉，或许你还能认出这个声音的主人是谁。那么，你想象一下，假如你是一只海豚，你可以将声波直接转化为相对精准的视觉信息，你能知道这个东西长什么样子，甚至还能了解它的内部构造，这是一种多么奇妙的体验。
对于这个能力，在 2 年前的一部迪士尼动画电影《海底总动员 2 》中，有一段特别好的演示。在影片大约第 54 分钟开始，水族馆里有一头白鲸，开始展现它利用声波以及回声，来探测空间和物体信息的能力。当然，这里面难免有艺术夸张的成分，但是，这个小片段非常形象地向我们展示了，鲸豚能将听觉信息转化为比较精准的视觉信息的可能性。大家要是感兴趣，可以去看一看。
最近，我还看到一种说法，有些研究者提出了一种更大胆的猜想。他们认为，鲸豚之间的语言，甚至远比我们想象的复杂。它们不光能把声波转化为视觉信息，因为它们本身能发出比较复杂的声波，所以很有可能，它们直接把回声定位的音波作为语言来交流。
换句话说，就是它们不光可以把声波转化为大脑中的三维视觉图像，还有可能，它们可以把脑海中的三维图像通过声波传递给自己的同类。如果事实的确如此，你可以试着想象一下，两条海豚之间的对话是一种什么样的体验？
我们人类如果走在街上，突然冒出来一个陌生人，把你的手机抢走了，你去警察局报案的时候，可能要费尽力气去描述这个人的样貌，他是圆脸、寸头、细长眼睛、中等身高等等，然后，人物肖像画师又要根据你的语言描述，把这个人的外貌特征画出来。如果海豚的声呐语言确实存在的话，一条海豚如果被一只鲨鱼袭击了，它在和同伴诉苦的时候，可以很明确地直接把这条鲨鱼的三维图像，通过声波，传递给小伙伴们。
当然，这些目前都只能算是研究者的猜想，相关的实验数据和研究，做起来是非常有挑战性的。因为太大的鲸鱼人类无法饲养，小一些的海豚，还存在着是否愿意配合实验、乃至于研究伦理等一系列的问题。
- 总结
总结一下，我们这一讲主要在谈论其它动物的智能与大脑，尤其是海豚和鲸鱼。仔细想想，鲸豚类的生活环境和我们人类是截然不同的，它们生活在水里，我们生活在陆地上。生物的大脑与坏境之间，本来就有着密切的联系，大脑要如何处理、加工、具象化环境信息，才能更好地适应外部环境，这是对每一种生物大脑的挑战。
每种动物都有其相对独特的生存环境和习性，每种动物也有其独特的大脑，很有可能，每种动物都有其不同的智能展现方式。甚至有些动物的智能，比如鲸豚类的语言，已经超越了我们的想象。
- 互动
受此启发，在思考关于大脑升级的问题时，我也经常会问我自己，人脑以及人类智能前进的方向是什么呢？我们人类是否会展开另一个崭新维度的智能？这些开放性的问题，也留给大家一起思考吧。
我们下一讲见~