自私的大脑

神经细胞在进化的过程中，不断拉帮结派，最终形成了聪明的大脑。大脑不但聪明，而且还看似非常自私，一路以来，它仿佛就是一个蛮横贪婪的身体资源搜夺者，同时也是一个奴役着其他体细胞的无情统治者，即便在实现统治地位后，它也依然奉行着“猛集权、高筑墙、广积粮、躲后方”的家训。

除了先前介绍过的诸多进化过程之外，身体中的许多生理现象，其实也都显示出一个迹象，就是进化似乎偏好让大脑获得较多的资源。例如血脑屏障、睡眠时清除脑中废物、早产，还有牺牲身体来成就大脑成长等现象，都赤裸裸地显示出大脑得利后的生存进化优势，让大脑仿佛变成了自私的化身。

血脑屏障

大脑就像是身体中的天龙国。既然是天龙国，就得有条护城河来对进出者进行把关。一般的搬运工人红细胞和各种杂鱼，是不能进入天龙国的。只有搬运工人所搬运的货物，水分子、氧气、二氧化碳、血糖以及少数特殊分子，才能进得了天龙国。

大脑的这道护城河，就叫作血脑屏障，也就是血管和大脑之间的一道屏障。最早发现血脑屏障的人，应该可以回推到1905年的诺贝尔生理医学奖得主埃尔利希（Paul Ehrlich）。他在十九世纪末进行了许多染色实验，当他将染剂注入小老鼠的血液后，发现全身所有器官都被成功染色，但只有大脑除外。

在后续的实验中又发现，如果把染剂注入脑中，就只有大脑会被成功染色。因此大脑与血液之间应该有某种屏障才对。可惜当时的显微镜并无法观察到这么细微的事物。一直到了1960年，显微镜放大倍率出现了数千倍的成长，脑血管中的屏障才终于被证实。

这道屏障包含了三层组织：毛细血管上的内皮细胞、内皮细胞外的基底膜，还有在最外层负责支持内皮细胞的胶质细胞。这三层结构，把头颅内的毛细血管包得几乎密不透风。除了少数特殊分子之外，只有微小的水分子、氧气和二氧化碳才能渗透过血脑屏障，就算是重要的养分，例如血糖，也需要通过载体才能穿越。

血脑屏障的主要功能，就是在保护大脑。除了可以阻挡细菌之外，它也可以让大脑不会受到血液中激素的干扰。这道天龙国的专属护城河，可真是羡煞了身体其他部位的所有器官。

睡眠与大脑除污

睡眠的功能是什么？为什么人要花掉三分之一的时间来睡觉？既然人们每天都必须睡觉，那睡觉应该有功能才对吧？毕竟，如果睡觉没有功能，那么熬夜后应该不会有任何不良后果，而且进化上也应该会出现不需要睡眠的生物。但是事实并非如此。熬夜会产生许多负面结果，而且只要是拥有复杂大脑的生物，都需要睡眠。因此我们可以合理推论，睡眠应该扮演着很重要的角色才对。

如果要大家猜测睡眠的功能是什么，大家会怎么说呢？大家最先想到的一种功能，应该就是睡眠可以保存体力。而且睡眠时生物会安安静静地躲在角落中，也能够因此降低它们被猎食的危险。

很可惜，大家最常想到的这个答案可能并不正确。因为生物在睡眠时其实是非常脆弱的。一般来说，睡眠时会失去意识，因此很难侦测到周遭的危险。如果真的需要保存体力并躲避猎食者，那保持意识清醒并安静躲在角落的效果会更好。此外，这个说法也无法解释为什么食物链顶端的猫科动物（例如几乎没有天敌的狮子）会花那么长的时间在睡觉。

睡眠的目的到底是什么呢？目前的主流理论认为，睡眠的功能，可能在于身体的修补、发展与成长。例如当老鼠被剥夺睡眠后，免疫能力会变差，身体疗越伤口的能力也会下降。此外，睡眠也有助于身体的发展与成长。研究显示，当进入脑波变慢的慢波熟睡状态时，体内的生长激素浓度也会上升。如果晚上进入熟睡的时间越长，体内的生长激素浓度也就越高，有助于身体的发育和成长。

除此之外，睡眠可能也有助于巩固记忆。例如当睡眠不足时，工作记忆会受到影响，陈述性记忆和程序记忆的表现也会变差。

但没想到的是，最新的研究显示，睡眠还扮进着一个前所未闻的重要功能：清理脑中废物。美国罗彻斯特大学的生物学家内德加（Maiken Nedergaard）和高曼（Steven A. Goldman）发现，老鼠在睡眠时，脑细胞之间的空隙会增大，脑脊液（在大脑腔室和空隙之中流动的液体）流动量会增加，有助于清理细胞代谢所产生的有毒物质。换言之，睡眠时可能就是脑部进行大扫除的时间。

由于这套大脑专属的废物清除系统是由脑中的胶状细胞所负责主导，而其功能又非常类似身体中的淋巴系统，科学家便因此把它命名为“胶质淋巴系统”（Glymphatic System）。在正常的大脑中，类淀粉蛋白会负责清除许多蛋白质残渣，其中包括β-类淀粉蛋白，当这套系统故障时，β-类淀粉蛋白就可能会聚集并在细胞间形成类淀粉斑，并导致阿尔茨海默病。

总的来说，睡眠时大脑仍然非常忙碌，无论是分泌生长激素、巩固记忆或是清理脑中废物，都会在睡眠时加速运作。所以，把睡眠看成是大脑专属的私人时间，其实一点都不为过。

大脑渴求能量与信息，迫使母亲早产

另外一个关于大脑自私的案例，可以从人类的早产现象看出端倪。这里所谓的人类早产现象，并不是医院中一般见到的早产，而是人类和其他灵长类相比时孕期较短的现象。

若以动物园中平均寿命可达五十岁的黑猩猩来说，其两百四十天的孕期大约占平均寿命长度的1.32%。而人类若以八十岁当成平均寿命，其两百八十天的孕期大约占平均寿命长度的0.96%。相较之下，人类的孕期明显短了许多。换个方式来说，若是以黑猩猩为标准，人类的孕期应该要长达十三个月才对。

为什么人类的孕期会这么短呢？传统的“生产困境假说”（Obstetrical Dilemma Hypothesis）认为，这是因为人类为了直立行走，骨盆已变得比较狭小，但是骨盆太小，就会无法让胎儿的头颅顺利通过产道，为了解决这个“想要直立行走”，但又“不能牺牲胎儿头脑发育”的两难，人类就进化出了早产这个方法，让胎儿在头颅发展过大之前赶快生出来。而事实上，人类胎儿的头颅比率也确实比其他灵长类要小。例如黑猩猩的婴儿出生时，头颅大小约是成年黑猩猩的40%；而人类的婴儿出生时，头颅大小只有成年人的30%。

但是这个假说，最近遭到了挑战。美国罗得岛大学的社会与人类学家邓斯沃斯（Holly M. Dunsworth）怀疑，如果较小的骨盆腔真的有利于行走，那么骨盆较小的男性在行走时的能量消耗和结构运作顺利程度，应该会比骨盆较大的女性表现更佳才对。但是实际的研究数据却没有发现明显的不同。

此外，如果人类婴儿出生时的头颅大小真的达到黑猩猩的标准，也就是达到成年人头颅大小的40%，那母亲的骨盆入口也只需要再扩增三厘米左右。而研究显示，现代妇女有些人的骨盆入口已经达到这个尺寸，而且这个尺寸对于直立行走的表现并没有明显的阻碍。

由此可知，人类的早产现象可能还有其他原因。有鉴于此，邓斯沃斯和同事们便提出了另一个新的“代谢交叉假说”（Metabolic Crossover Hypothesis）。他们认为，早产的原因，应该是母亲的身体无法再负荷来自胎儿与自身的高能量代谢。当负荷达到极限时，胎儿就必须产出，不然就会危及双方的生命。

那么，高能量消耗的源头是谁呢？大家应该不难猜到，答案应该就是胎儿的大脑。虽然目前没有关于胎儿大脑消耗能量的明确数据，但是根据新生儿的基础代谢率来预估 ，刚出生宝宝的大脑大约消耗了全身能量的87%。换言之，消耗巨大能量以至于母亲身体无法负荷而必须早产的元凶，应该就是胎儿的大脑。

此外，瑞士的动物学家波特曼（Adolf Portman）也曾经在二十世纪六十年代提出过一个理论，认为十个月大的胎儿大脑已经有能力可以开始学习，所以提早出生或许大脑就可以及早开始进行学习。人类的早产或许就是因为具有这样的学习优势，才会从进化中脱颖而出。

大脑和身体抢能量，让身体成长变慢

我们先前曾经提到，RNF213基因突变，导致流往大脑的血流量增加。SLC2A1、SLC6A8和CKB基因在大脑中的表现量增强，也使得大脑可以吸收更多葡萄糖和肌酸。但是大家可能会质疑，这些证据并不代表大脑和身体真的在争夺资源，或许身体中的资源原本就过剩，大脑只是把剩余的资源拿去使用而已。

2014年的一篇研究显示，大脑和身体之间似乎真的有“争夺资源”的现象发生 。科学家猜想，如果大脑真的抢夺身体有限的资源，那么当大脑使用越多能量时，身体的成长应该就会越慢。于是他们就测量了人类从婴儿到成年之间各个阶段的大脑葡萄糖代谢量。结果发现，在大脑发育最快速的儿童时期，大脑葡萄糖代谢量约占全身葡萄糖代谢量的43%；相较之下，成人大脑葡萄糖代谢量只约占全身葡萄糖代谢量的20%。

而且更惊人的是，如果把婴儿到青春期之间每个时期的大脑葡萄糖代谢量和身体成长速率进行比较后就会发现，大脑葡萄糖代谢量越大，身体成长速度就会越慢。例如婴儿在六个月大左右，大脑葡萄糖代谢率就开始增加，而此时的身体成长速度也开始逐渐趋缓。到了四岁左右，大脑葡萄糖代谢量达到顶峰的43%，而此时也是身体成长速度最慢的时候。一直要到青春期的前期（男生约12～13岁，女生约9～10岁），大脑葡萄糖代谢率才会平稳变低，而身体也开始出现快速增长。

由此可知，大脑使用能量的速率，几乎完全和身体成长速度呈现负相关。可怜的身体，仿佛只能得到大脑使用能量后的残羹剩饭，真可谓“脑门酒肉香，身有冻死骨”。大脑看似自私的案例，莫过于此。