“醉醺醺”的脑科学:世界顶级科学家最想让你知道的大脑功能

这是一本由近40位世界杰出神经科学家撰写的文集,神经学家大卫·林登找到一群杰出的大脑研究者,与他们分别对酒畅谈,每当喝到微醺之时,林登博士总会提出一个相同的问题:”关于大脑功能,你想向世界解释什么?”

是什么决定了我们的性格
· 杰里米·内森斯(Jeremy Nathans)

约翰斯·霍普金斯大学医学院分子生物学和遗传学教授、美国国家科学院成员

众所周知,人在很小的时候就显示出极其明显的个人人格特征。有些孩子外向,有些孩子内向;有些孩子做事很专注,有些孩子则比较容易分心;有些孩子意志坚定,有些孩子则不尽如人意。在很大程度上,人格特征决定了一个人将来会如何——消极或积极,善于社交或独来独往,独裁主义或自由至上,善解人意或性格多疑。这些特征聚集于成千上万人身上,塑造了社会的整体特征。

那么,人格又是由什么决定的呢?它在多大程度上是与生俱来的?又在多大程度上是由后天经历塑造的呢?从本质上来说,这关乎大脑的发育、功能和可塑性,是我们所能提出的关于脑科学最深层的问题。

早在100多年前,英国博物学家弗朗西斯·高尔顿(Francis Galton)就提出了以上这些超越当时的人们认知的问题1。高尔顿将塑造人格、智力及其他精神特征的力量归结为“先天和后天”(nature and nurture)共同作用的结果。在过去的一个世纪中,对动物行为学、心理学及遗传学的研究已经开始结合并集中于此领域的探索上。

达尔文是高尔顿的表兄弟,他对家畜的选择育种很感兴趣。通常选择育种会导致动物外表和行为的改变。考虑到我们有可能从非人类亲缘物种身上获得启发,达尔文的工作便成了一个很好的切入点。狗就是一个很好的例子。养过狗的人都知道,每只狗都有不同的性情、技能和习性,简而言之,这些特征塑造了狗的个性。值得注意的是,这些特征在很大程度上要归因于遗传组分。金毛猎犬的温顺个性、澳大利亚牧羊犬的群居本能及德国牧羊犬的自律,这些特征很大程度上都是选择育种的产物。对于狗主人和饲养员来说,这些行为特征与狗的身体特征一样重要,但两者又存在很大的区别。

野生犬和家犬的最大区别在于家犬更温顺,这源于家犬与人类交往所遵循的基本规则,也是它们在驯化过程中发生的根本变化。这一特征体现在其眼神交流意味发生的戏剧性变化:从敌意变成了友善。德米特里·别里亚耶夫(Dmitri Balyaev)和柳德米拉·特鲁特(Lyudmila Trut)及其同事对西伯利亚银狐进行了一项具有里程碑意义的研究,他们发现,通过对西伯利亚银狐进行三四十代的选择育种,它们的习性和行为就能从野生态转变为驯化态2。20世纪50年代后期,这一项目在新西伯利亚开始执行,最终培育出的狐狸有许多与家犬类似的可爱特征,包括摇尾巴、回应人类的呼唤,以及渴望肢体交流和眼神交流等。

我们从驯化西伯利亚银狐的研究中可以得出一个结论:狐狸种群从野生态到驯化态的转变需要潜在的遗传多样性,而这些遗传多样性早已存在于野生狐狸种群之中。事实上,据研究者观察,仅培育了4代之后,西伯利亚银狐就开始表现出“友好”行为,当然“友好”是根据西伯利亚银狐与人类之间的互动情况来定义的。目前,决定西伯利亚银狐驯化程度的具体基因变化的因素虽然尚不清楚,但现有证据表明,无论基因发生怎样的变化,都会导致激素水平的改变,如糖皮质激素等应激激素水平的降低。

遗传会决定动物的行为特征,那么这一观点在多大程度上适用于人类呢?为了尝试回答这一问题,明尼苏达大学的心理学家托马斯·布沙尔(Thomas Bouchard)于1979年展开了一项雄心勃勃的研究:明尼苏达大学双生子研究。在接下来的20多年时间里,布沙尔和他的同事开始寻找被分开抚养的双胞胎,来判断遗传因素和生活环境对这些双胞胎的心理影响有多大3。这项研究针对的是成长于不同抚养环境下的双胞胎,布沙尔等研究人员对比了同卵双胞胎和异卵双胞胎,同时还与明尼苏达大学的戴维·吕肯(David Lykken)合作,比较了被共同抚养的双胞胎和被分开抚养的双胞胎4

同卵双胞胎,也叫单卵双胞胎,来自单个受精卵,在发育早期分裂形成两个胚胎。这两个胚胎从双亲那里继承了同样的基因,因此他们的性别和遗传背景都相同,也就是说,同卵双胞胎要么两个都是男孩要么两个都是女孩,而不可能是一个男孩和一个女孩。实际上,大约每270个人中就有一人是同卵双胞胎中的一员。

异卵双胞胎,也叫双卵双胞胎,是在两个卵细胞于同一排卵周期被释放后,由两个精子独立受精,然后发育成的两个胚胎。因此,这两个个体之间的相似度与其他普通兄弟姐妹的相似度一样。不过与其他普通兄弟姐妹相比,异卵双胞胎的显著特征是他们同时在一个子宫里孕育且年龄相同。遗传学家有一个不太严谨的说法:异卵双胞胎各自的基因平均有50%都一样5。由于异卵双胞胎独立地继承了X染色体和Y染色体,因此他们可能是同性,即两个都是男孩或都是女孩;也可能是异性,即一个男孩和一个女孩。实际上,大约每115个人中就有一人是异卵双胞胎中的一员。

最简单的双胞胎研究设计如下:首先测量同卵双胞胎或异卵双胞胎可量化的特征,如身高、体重和血压等;然后计算出每对双胞胎之间的差异值,并将同卵双胞胎组和异卵双胞胎组的结果进行比较(由于同卵双胞胎性别相同,因此研究设计将异卵双胞胎限定为同性别类型。)例如,某项研究表明,异卵双胞胎之间的平均身高差异约为4.5厘米,而同卵双胞胎之间的平均身高差异约为1.7厘米,于是,人们将同卵双胞胎之间的平均身高差异小归因于其遗传相似性高。

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