人腦的表面為什么有許多裂溝或者說(shuō)褶皺？

這些裂溝（腦溝）能夠增加大腦皮層的表面積。像老鼠一類懼光動(dòng)物，它們的腦表面則是光滑的。

腦所做的大部分工作都是由腦表面最外幾層細(xì)胞完成的。事實(shí)上，腦的大部分體積主要是用來(lái)安置點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接配線的。

因此，如果你想用腦處理大量信息，最好的辦法不是通過(guò)增大顱腔的直徑來(lái)增大腦的表面積，而是多長(zhǎng)些裂溝。

我們知道，計(jì)算機(jī)的元件是安裝在配線板（平面）上的，配線板上的配線（連接線）構(gòu)成電路網(wǎng)絡(luò)。在此平面上，一般說(shuō)來(lái)，信號(hào)從一個(gè)連接點(diǎn)傳遞到另一個(gè)連接點(diǎn)，之間必須要經(jīng)過(guò)許多其他連接點(diǎn)。這就是下面回答中說(shuō)到的“短程連接”。所謂“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接配線”，則是下面回答中說(shuō)到的“長(zhǎng)程連接”，是指信號(hào)不經(jīng)過(guò)其他連接點(diǎn)而由一個(gè)連接點(diǎn)通過(guò)單獨(dú)一條連接線（捷徑）直接傳遞到目標(biāo)連接點(diǎn)。例如用一根跨線從一塊配線板上的某個(gè)連接點(diǎn)直接連接到另一塊配線板上的某個(gè)連接點(diǎn)就是長(zhǎng)程連接。把大腦表面比喻為球面配線板，就不難理解上面回答中所說(shuō)的“腦的大部分體積主要是用來(lái)安置點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接配線的”——長(zhǎng)程連接的跨線從球面上一點(diǎn)通過(guò)腦內(nèi)空間連接到球面上的另一點(diǎn)。——譯者

的確，腦表面的裂溝最大限度地增加了大腦皮層的表面積。然而真正的問(wèn)題是，為什么要增加表面積。

原來(lái)，如果需要的是大量的短程連接的話，那么，比較合理的安排就是把處理信息的單元安放在一層薄片中——差不多就是一個(gè)二維曲面，而把第三維留作長(zhǎng)程連接。

假如神經(jīng)元是均勻地分布在腦的全部體積內(nèi)的話，那些長(zhǎng)程連接就有可能變短，但是這種連接要占據(jù)腦內(nèi)運(yùn)算單元之間的空間，將會(huì)使短程連接變長(zhǎng)，結(jié)果反而需要增大腦的總體積。

還有一個(gè)原因，表面積增大有利于散失腦活動(dòng)所產(chǎn)生的熱量?！缎驴茖W(xué)家》編者

腦組織在工作時(shí)要消耗大量的能量，從而產(chǎn)生熱量，必須要讓這些熱量散失掉。你可以用手摸摸自己的頭，一定會(huì)感到它比大腿熱。

低等脊椎動(dòng)物的腦的表面就沒(méi)有多少褶皺，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)說(shuō)來(lái)沒(méi)有多少熱量需要散失。

人類有一個(gè)很大的腦，可以做大量的工作。我們的腦的表面還多了許多褶皺，增加了表面積，有助于腦血管散失掉因進(jìn)行繁重的思考所產(chǎn)生的額外熱量。倘若在進(jìn)化過(guò)程中我們得到的是一個(gè)更加復(fù)雜和體積更大的腦的話，那么它就必須要比現(xiàn)在的腦有多得多的褶皺，才能夠散失掉所產(chǎn)生的多得多的熱量。

許多有智力的脊椎動(dòng)物都有一個(gè)比較大的腦，同時(shí)大腦皮層上的褶皺也比較復(fù)雜。因此，盡管海豚和鯊魚兩者的大小差不多，但是比起鯊魚來(lái)，海豚的腦要明顯地大得多，而且褶皺也更復(fù)雜。

貓和兔，身體的大小也差不多，但是貓是食肉動(dòng)物，生活方式更為復(fù)雜，想必需要更高的智力，所以貓的腦有褶皺，而兔子卻沒(méi)有。

動(dòng)物身體的大小也是一個(gè)必須要考慮的因素。老鼠和兔子也顯示有一定的智力，但是它們的腦就幾乎沒(méi)有裂溝。然而大象和鯨，這兩種動(dòng)物腦表面上的裂溝甚至比人腦還要復(fù)雜。

然而奇怪的是，這兩種動(dòng)物有如此大面積的大腦皮層，可是它們的皮層神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量并不是很多。這是因?yàn)?，大型?dòng)物的神經(jīng)細(xì)胞的體積也比較大，因而要占據(jù)更大的空間。

對(duì)神經(jīng)細(xì)胞體積較大的解釋是，在這兩種大型脊椎動(dòng)物腦內(nèi)，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的比例要顯著地大于其他脊椎動(dòng)物。結(jié)果，它們的大腦皮層——具有層狀結(jié)構(gòu)——需要有褶皺才容納得下這些數(shù)量不算很多的神經(jīng)元。然而體形較小的動(dòng)物，這個(gè)數(shù)量的神經(jīng)元，大腦皮層無(wú)需褶皺就能夠容納。