當前位置: 華文星空 > 知識

一個人的大腦如果逐漸被新鮮神經細胞替換(替換是緩慢的,不會造成思維的停滯),那更新完畢後他還是他嗎?

2021-07-09知識

這個問題有很多事實基礎不對。

大腦神經細胞原則上不替換,出生後只做減法。「原則上」是指有例外情況,加上這三字只為防杠。例外情況規模很小、很局部,不影響大腦整體生理特征,這裏就不細說了。不替換的原因很簡單,稍微描述神經系統一個局部的生理就可以類推。

鼻腔中的嗅覺感受神經細胞,在胚胎時期形成。剛形成的時候它的軸突還沒伸出去。發育過程中,嗅覺細胞的軸突要逐漸延長,匯整合束,向腦的方向延伸。在腦的底部,軸突末端匯集到一個叫做「嗅球」的古老中樞神經結構,在這裏完成連線和分區,然後嗅球的神經細胞再發出軸突,向更高級的腦皮層連線、對映,形成嗅覺。

這裏問題在於:這個兩級連線從鼻子到腦,軸突延伸長度達到幾厘米,匯聚和分區都非常復雜,胚胎發育時鼻腔中細胞的軸突,嗅球細胞的軸突,它們怎麽知道該往哪個方向長,跟誰連線?

答案是細胞內部靠定位:胚胎每個細胞出生時都像拿了一本手冊,知道自己在哪裏、該怎麽長(不同的長法用基因的啟用、時序和表達劑量規定,就像手冊上的操作流程)。細胞外部靠化學訊號梯度引導。胚胎發育過程中,細胞組織會有非常復雜的化學訊號網(也是流程中各細胞分泌的),引導軸突向訊號濃度梯度的方向延伸生長,直到連上它該連的細胞。這還是簡單的外圍神經系統。大腦內部的神經元連線情況比這更復雜,胚胎發育機制更不明。現在看來它也沒法在胚胎階段就實作高度的精確,而是先發育出一大堆軸突連線,出生後其中不斷有神經元死亡,其中一些連線被廢掉,形成更精確的連線網路。這就像先出粗胚,再精雕細刻。工程原理上顯然更合理,通用性和適應力更強。

明白了它怎麽長出來的,就很容易發現:只能在胚胎期施工。出生了系統就要上線工作了(實際上施工主體在出生前就結束,胎兒有一段上線工作時間),豈能容得軸突亂飛,化學訊號泛濫?沿路的細胞組織也早就長好了各幹各的事,豈能大家來遷就你一根瞎跑亂撞的軸突?

主網在出生前就建好了,不添加新的神經細胞,那麽出生後大腦在發生什麽變化?新思想、新記憶是怎麽產生的?

簡要描述:神經細胞會產生新的樹突,跟已有的其它神經細胞的軸突接觸,形成新的連線。對這些細胞生理不熟悉的,可以試試這個類比:網路幹線建好了,上線之後不能再建。但是我們可以在身邊墻上做更多的插座,插入更多的水晶頭,把很多本地網線連上幹線。

神經元連線概念圖。實際連線情況多半是一根軸突後面連著很多個下級細胞的樹突。圖中其它部份都是顯微鏡尺度,唯獨軸突可以長達一米以上,穿過大半個身體。大腦中的神經元,細胞本體絕大部份在外層的灰質,中間的白質(占大腦大半體積)全是軸突和保護軸突的髓鞘細胞,也就是一大堆攪在一起的線纜。

想想看,老的神經元死了,你怎麽可能補一個代替它?它的軸突很可能從脖子拉到手指尖,一米多長!也可能從大腦的聽覺區連到語言區,軸突混在腦白質那天文數位的軸突線纜堆裏面!你怎麽重新拉過去?就算你能拉過去,原先連線到哪裏?原先一大堆跟它連線的細胞,連線現在都死了。那麽都有誰誰誰,連了幾個樹突,什麽時候連上的,連線對傳導物質的敏感性怎樣,哪裏記載過嗎?有誰給「新來的」留下了路線圖?日誌?

這些連線要素無法精確復制,新增一個神經元就毫無用處,只可能搗亂。所以神經元不替換,只會一批批死去。幼年時靠它們恰到好處的死去慢慢塑造心智,老年時也因為它們不可避免的死去慢慢喪失心智。

那麽這個類比中誰是電腦?

沒有電腦。這才是大腦機制高明到恐怖之處。神經元本身只是個網路元件,沒有CPU,沒有本地儲存,只為生成和支持連線而存在。連線為傳遞神經沖動(電位形式)而存在。而神經沖動是個二值函式,只有沖動(1)和平靜(0)兩種狀態。這些沖動在連線網路中的承繼、分組、時序和互動,本身就是所有的數據。一切思想、記憶、靈魂、意識,都由這些連線承載。智慧的實體,是無數連線構成的大網中,永不止息的沖動之潮。

現在倒回去想想這個問題該這麽問嗎。