
在所有的人類器官中,人腦的衰老是最隱蔽的,科學家們只能通過間接的手段加以測量,比如磁共振成像。問題是MRI的成像結果非常復雜,人類僅憑肉眼很難做出客觀的判斷,于是美國賓夕法尼亞大學的一群科學家決定借助人工智能技術,通過機器學習來代替人眼做判斷。
但機器學習需要大數據,于是這群科學家花了八年時間收集了1150個健康中青年志愿者的大腦MRI圖像,以及8992名老年人的大腦MRI圖像。科學家們用這些數據訓練計算機學會了如何辨別衰老的大腦,從中發現了五種不同的大腦衰老模式。
這五種模式包括腦組織的體積和結構變化,其中尤以體積變化最為明顯。一個人從嬰兒到成年人的過程伴隨著腦組織體積的不斷增大,這就是成熟的標志。腦組織體積到達頂峰之后又會逐漸縮小,這就是衰老的標志。此前研究發現,達峰越晚的腦組織衰老得越快,比如人類的前額葉是最晚成熟的腦組織,同時也是最早開始衰老的腦組織。
那么,到底什么樣的腦組織成熟得晚呢?德國杜塞爾多夫大學的進化生物學家菲利克斯·霍芬斯塔德決定從進化的角度研究一下這個問題。已知黑猩猩是和人類親緣關系最近的物種,人類的祖先是在大約700萬年前才和黑猩猩的祖先分道揚鑣的。于是霍芬斯塔德和同事們設法獲得了189個年齡在九歲到50歲之間的黑猩猩的大腦MRI圖像,再和480個年齡在20歲到74歲之間的人類大腦MRI圖像做對比,發現黑猩猩大腦和人類大腦的灰質部分的體積都是從30歲左右開始逐漸縮小的,兩者極為相似。
人腦灰質內體積縮減幅度最大的是前額皮層,其中就包括最晚成熟的前額葉皮質。這部分腦組織被認為是人腦的命令和控制中心,包括語言、記憶、決策和風險控制在內的高等級思考大都在這里進行。相比之下,黑猩猩大腦灰質內體積縮減幅度最大的卻是位于中部的紋狀體,這部分腦組織主要負責與獎賞機制有關的習慣性行為模式的形成,屬于較低等級的大腦功能。
另外,人腦和黑猩猩大腦中負責視覺處理和動作控制的那部分腦組織的衰老速度都很慢,而這兩種功能的等級都要更低一些,應該屬于最早進化成型的腦組織。
眾所周知,人類和黑猩猩的最大不同就是智力等級的差異。人類的語言、分析和決策能力都要遠高于黑猩猩,這部分腦組織肯定是最晚才被進化出來的。于是霍芬斯塔德得出結論,腦組織的衰老和進化密切相關,越晚進化出來的腦組織衰老得越快,符合此前科學家們提出的“晚進先出”假說。
換句話說,人類為了成為萬獸之王,進化出了高級智慧,其代價就是負責高級智慧的這部分腦組織衰老得非常快,這就解釋了為什么人類比黑猩猩更容易患老年癡呆癥。
也許這就是大自然的一種自我平衡機制吧,總得給那些不夠聰明的動物留一條生路。
(多洛雷斯摘自微信公眾號“三聯生活周刊”)