為什麼大腦要分左右兩個半球?

非夢王子


這個問題其實早在我另一個回答關於人為什麼有兩個腎中已經有了解釋了!

對稱的人體

在那篇回答我曾說過從中胚層就決定了骨骼,肌肉,血管,和泌尿,生殖系統等都是軸對稱的。


為什麼就得對稱呢?人體不會做沒有理由的進化,所有的進化都是為什麼更好的生存,同樣對稱的結構可以讓動物體的結構進一步複雜完備提供了條件,使扁形動物達到了器官系統水平,而且由於中胚層的形成促進了新陳代謝的加強。

左右的大腦

至於大腦要分左右的原因除了上面,還有就是大腦功能的偏側化促使了這個趨勢。

什麼叫大腦功能的偏側化?簡而言之就是大腦在功能上產生了一定的分工,意味著出現了專門化和不對稱的情況,這就是大腦功能的偏側化。也就是我們通常說的左腦偏向理性思維,右腦偏向感性思維。


也正是因為如果本身就有左右分離趨勢的大腦就更不可能聚合了,因此大腦就呈現出現在這樣的左右對稱。嚴格意義上說左右大腦的出現導致了大腦功能偏側化的出現,但反過來大腦功能偏側化也促使了兩個半球的分化。


科學認識論


這個問題很有趣。通常我們認為進化而來的器官形態是為了更好地實現其功能,所以對於“為什麼”大腦會分左右半球,我傾向於從這種結構怎麼利於功能實現這個角度來思考。不過以下所說也只是基於部分實驗事實的思考罷了,對於這類問題,目前恐怕沒人能給出肯定答案。

首先,像其它答案中所說的,大腦兩半球之間有胼胝體,它的主要作用是讓左右半球能夠溝通。以前的研究發現,“裂腦人”(出於治療癲癇等疾病的目的切除胼胝體)的左右半球就存在“交流”障礙。如果將一幅畫呈現在他們的左視野(右腦加工該圖片),他們可以用左手畫出這幅圖。但是因為語言中樞主要在左半球,則他們會很難用語言報告看到了什麼。這是因為右腦“看到”的信息無法很好地傳遞到左腦負責語言的部門。由此可知胼胝體對於溝通兩半球的重要性。

那麼為什麼我們的大腦不乾脆長成一個球呢?這樣不是能更好地溝通嗎?我是從這個角度思考的:裂腦人比起普通人來說有什麼認知加工上的優勢?考慮到裂腦人可以算是極端的大腦分為兩半球的例子,那麼也許他們的優勢能夠提示我們大腦進化成這樣的原因。以下簡要描述兩個研究,重點是,分隔開的兩個半球一定程度上保留了獨立進行知覺(及其它層次)加工的能力,可能也使其內部競爭沒那麼大(相對於只有一個大腦球來說)

一,Luck 和其同事在 1994 年進行了一項視覺搜索研究,被試們搜索唯一一個與其它圖形不一樣的東西。如下圖,只有一個是上白下黑,其它都是上黑下白(雖然黑代表藍,白代表紅,不過為了方便我們就直接說黑和白了)。一種情況下,八個圖形分別出現在左右兩側(上方圖)。另一種情況下,八個圖形都出現在同一側(下方圖)。研究者發現,當刺激出現在兩側時,被試從八個圖形中找到目標的速度幾乎是刺激出現在同側時的兩倍。但是普通被試卻沒有這種差異。這說明裂腦人被試在刺激出現在兩側時是同時搜索兩邊的。也就是說,他們的兩個半球同時分別搜索四個,所以總共只用了搜索四個刺激的時間。而當刺激出現在同側時,他們要按順序搜索八個,所以用時也就增長了。

這個研究說明,裂腦人被試可以同時將注意分配給兩個視野進行知覺加工,而普通被試只能將注意集中在一個地方。我想這可能說明我們分化出兩個半球也是為了多少能同時加工不同的地方。雖然比起裂腦人被試,我們更難將注意分散,但是比起大腦是一個球的“人”來說,可能還是容易些。

二,Holtzman(1985)這個實驗也是有些“一心二用”的意味。如下圖,上面一行是被試需要記的東西(目標刺激),下面一行是探測刺激。被試的任務是記住目標刺激中“X”的運動軌跡,然後報告探測刺激中“X”的運動軌跡是否與目標刺激中的一樣。當然,目標刺激先於探測刺激出現。在一種實驗條件下,目標刺激的左右兩側是不同的,也就是說被試要同時記住兩個不同的運動軌跡。研究者發現,裂腦人被試比普通被試記得更好。

直觀來看這個結果是說,裂腦人被試的兩個半球能同時記不同的東西。但為什麼普通人不行呢?普通人不是也有兩個半球嗎?一個可能的原因是,能夠交流的兩個半球不只是會“合作”,也會“競爭”。當他們要記不同的東西的時候,他們之間的內部競爭反而阻礙了對刺激的記憶。而裂腦人因為兩半球溝通不暢,反而不會產生這種競爭。由此看來,兩個半球沒有完全連成一個球也可能是為了保持必要的獨立性。


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