智能的探索与延缓衰老之路

3智能的探索与延缓衰老之路

我们头颅内的大脑和脊髓腔内的脊髓统称中枢神经系统，它包括主管思维、意识、语言、运动控制等功能的大脑皮质，控制躯体平衡和协调运动的小脑。还有与感觉、内分泌调节有关的丘脑、下丘脑，维持基本生命活动呼吸和心脏功能的延脑以及脊髓等。神经细胞是大脑的主要组成及各种功能的发源地，神经细胞的周围还有比神经细胞更多的胶质细胞，它们起着支持神经细胞及交换代谢产物等作用。

神经细胞的功能来自于细胞间的复杂联系，人们把它形容成网络系统。大脑内每个神经细胞上的轴突和树突可与上万个其他神经细胞相联系，对这种错综复杂的网络系统人们还所知甚少，但对神经细胞间相互接触的形式已有较清楚的了解。一般来说，一个神经细胞从它的细胞体上可发出一个长长的神经纤维，称之为“轴突”，如果这个神经细胞是管肌肉活动的，它的轴突就与肌肉纤维相接触，接触的部位称为“终板”，当运动神经细胞兴奋时轴突末梢即释放神经递质乙酰胆碱并作用于“终板”进而引起肌肉收缩。此外，神经细胞的胞体上还像树枝那样，发出数不清的纤维突起，我们把这些较短的神经突起称为“树突”。在脑内，一个神经细胞上的“轴突”及其众多的“树突”与其他上万个细胞的接触点称为“突触”，“突触”之间一般借助神经递质和神经肽等化学物质传递信息并引起神经系统的兴奋或抑制过程。有关神经细胞的结构和相互联系的简单模式见图2-1。

图2-1　神经细胞的树突及突触模式图

在动物界，尤其是哺乳类动物，大脑的结构、神经通路、细胞间信息传递的方式和所利用的化学传递物质等是大致相似的，但人脑则最为发达。单从重量比较，类人猿脑重600～700克，中国猿人约1 000克，现代人脑介于1 200～1 500克之间。若从脑与体重之比来看，人为1/40～1/50，大象大脑绝对重量远大于人类，但却仅及其自身体重的1/500。此外，人脑表面凹凸不平，布满沟回，容纳了特别发达的大脑皮质，使其总面积达2 200平方厘米，这是任何动物所不可比拟的。对每个人来说，并不是大脑重量越大就越聪明，一些科学家的大脑并不比常人重。一些学者认为智力可能与脑细胞多少有关，或与神经细胞间所形成的突触多少有关，也就是每个神经细胞像树枝一样的突起（树突）越多并与其他细胞联系越广泛，其学习记忆能力就越强。近来，又有学者认为，智能与大脑内的胶质细胞多少有关，他们发现，爱因斯坦的大脑重量与一般老百姓没什么差别，但在显微镜下却发现这位著名科学家的脑胶质细胞竟然出奇的多。他们认为，大量胶质细胞向神经细胞提供营养物质及排除代谢产物是维持正常脑功能的保证。

人的大脑具有特别发达的大脑皮质运动区、小脑及联络区。人脑及皮质运动区控制着肢体和手的灵巧动作，手的劳动又促使大脑的进一步发达，我们人类就处于这种良性循环之中。人脑发达的联络区担负着分析外界种种信息及学习记忆能力。此外，人的语言和对语言的理解能力也来自两个联络区（布罗卡区及韦尼克区）。人脑适应于使用语言这一特化现象，也是人脑区别于其他灵长类大脑的重要标志。人脑与灵长类脑另一重要区别还在于脑的发育过程的不同，人脑在胚胎期间已经得到充分的发育，较大的头颅致使孕妇的产程相当痛苦，人出生后脑的生长更为加快，生后9个月增大1倍，3岁时已是出生时的3倍，这期间可能包含神经细胞的继续增殖与分化，细胞间突触的广泛建立以及神经网络的进一步完善等，而黑猩猩的大脑在出生时就基本完成了发育过程，这就决定了它们有限的智力及其潜能。

人的大脑赋予我们无穷的智慧与创造力。毋庸置疑，人们个体间的智力水平是存在差异的，客观的检查可以区分出人的不同“智商”，人的智商不同是多种因素形成的，包括父母的遗传因素、先天和后天的环境及营养因素、神经系统的疾患或后遗症等等。一些种族主义者曾宣扬“种族优越论”，但科学上从未发现某个种族的新生儿遗传素质就一定高于另一种族。相反，所谓的“文明民族”倘若忽略了优生优育，其良好的医护措施却可能使遗传缺陷的个体得以存活下来，甚至延续至后代。但婴儿出生后，环境因素对智力的影响就起着相当重要的作用，这包括对婴幼儿的教育、营养、环境卫生以及避免严重危害神经系统疾病的发生等。其中，营养因素与智力发育密切相关，尤其是蛋白质对婴儿迅速发育生长的大脑来说是至关重要的。有实验表明，给新生动物以低蛋白质饲料喂养，不但整体发育水平低下，而且也严重影响其学习记忆能力，这种智能低下还可继续影响到获得正常饮食的下一代，说明在不涉及遗传的情况下，饮食、环境等外在因素造成的智能损害有可能潜移默化地影响到几代人的体质。

下面再谈谈脑老化的问题。当人们步入老年的行列时，都希望自己能够保持敏捷的思维和记忆能力，使自己活得更充实、更有意义，然而衰老是不以人们意志为转移的客观规律。脑老化可能既有基因调控的作用，也有来自体内外的各种因素对神经细胞的损伤，如环境中的有害物质、地球及宇宙来源的本底辐射线、体内代谢活动产物“氧自由基”和“脂褐质”在细胞内的累积等均可造成细胞结构的破坏，最终导致大脑神经细胞数目的减少、脑内核酸及蛋白质更新率降低、神经树突的减少、神经细胞间传递信息的物质——神经递质的合成及释放量逐渐降低，最终导致学习记忆能力的减退。

研究表明，随年龄的增大，大脑细胞数目会逐渐减少，这是由于脑内不断有神经细胞死亡所致，由于神经细胞不能再生，人的一生中大脑细胞只会逐渐减少，这种自然的减少是不会影响人的智慧和其他能力的，因为人的上百亿个神经细胞是一个巨大无比的储存库，实际利用的不过5%～10%，可以开发利用的细胞是占绝大多数的，何况自然死亡的细胞一生积累下来，也只占脑细胞相当少的一部分。此外，人的学习记忆能力主要依赖于神经细胞间相连接的“突触”数量的多少，而“突触”的数量是随着对大脑的使用程度而增加的，就是老年人也是如此。勤于用脑的老年人，不仅由于突触的增加弥补了细胞数目的减少，而且可以促进神经细胞树突的“发芽”增生，从而增加突触数量，维持大脑的活力（图2-2）。所以，尽管神经细胞数量会有所减少，也不必悲观失望。

中老年的大脑树突分枝仍在增长，反映大脑对衰老神经元有一定的补偿功能，只在90岁的极老年人树突才开始衰退。早老性痴呆病人树突不再增长。

图2-2　脑老化神经细胞结构的改变