人类大脑最特别的地方在哪里?
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0:01 - 0:03对于人类的大脑来说,什么是最特别的?
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0:03 - 0:06我们为什么要研究其他的动物?
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0:06 - 0:08而不是他们研究我们?
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0:08 - 0:09有没有什么是人类大脑可以做的
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0:09 - 0:11而其他的大脑不能做的?
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0:11 - 0:14十年前,我对这些问题产生兴趣
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0:14 - 0:17科学家认为他们知道大脑不同的组成部分
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0:17 - 0:19即使那些都是基于一些非常小的证据,
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0:19 - 0:21很多科学界认为所有的哺乳动物的大脑,
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0:21 - 0:23包括人类的大脑
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0:23 - 0:24是由同样的东西组成,
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0:24 - 0:25一系列的神经元和大脑的大小
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0:25 - 0:28总是成为成正比
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0:28 - 0:30这个以为着,两个同样大小的大脑
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0:30 - 0:33就看这两个,有大概400克,
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0:33 - 0:36应该有同样数量的神经元
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0:36 - 0:38如果我们说神经元是大脑
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0:38 - 0:41功能信息处理的单位
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0:41 - 0:42然后,这些两个大脑各自的拥有者
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0:42 - 0:45应该有的相近的认知能力。
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0:45 - 0:47然而,其中一个是黑猩猩,
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0:47 - 0:50和另一种是一头母牛。
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0:50 - 0:52现在也许牛有很丰富的
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0:52 - 0:54精神生活,并且很聪明
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0:54 - 0:58他们选择不会让我们意识到这一点,
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0:58 - 1:00但我们吃他们。
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1:00 - 1:01我想大多数人会同意
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1:01 - 1:03相比于牛来说,黑猩猩具有更加复杂
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1:03 - 1:06和细节,以及灵活的行为。
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1:06 - 1:08所以这是第一个征兆显示
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1:08 - 1:10"所有的大脑的构成方式都是一样的"
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1:10 - 1:12不是特别正确的。
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1:12 - 1:13我们不妨继续这个比喻
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1:13 - 1:15如果所有的大脑由相同的方式组成
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1:15 - 1:18你要将大脑大小不同的动物拿来做比较,
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1:18 - 1:20大一点的大脑对于小一点的大脑来说
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1:20 - 1:23应该具有等多的神经元,
并且越大的大脑, -
1:23 - 1:26它的主人应该更有认知能力。
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1:26 - 1:28所以最大的脑应该具有
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1:28 - 1:30最好的认知能力。
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1:30 - 1:32这里有个坏消息要说:
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1:32 - 1:34我们的大脑,不是最大的一个。
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1:34 - 1:36看起来相当棘手。
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1:36 - 1:39我们的大脑重量 1.2 和 1.5 公斤之间
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1:39 - 1:42但大象脑子称之间四、 五公斤
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1:42 - 1:45鲸鱼大脑可重达 9 公斤
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1:45 - 1:49这就是为什么科学家们用来诉诸说
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1:49 - 1:52我们的大脑肯定是非常特别地
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1:52 - 1:54来解释我们的认知能力。
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1:54 - 1:57它必须是真的非同寻常,
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1:57 - 1:59一个例外情况。
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1:59 - 2:03他们的大脑可能会更大,但我们的更好,
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2:03 - 2:04并且我们的可以变得更加好,例如,
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2:04 - 2:07在这似乎比它应该更大
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2:07 - 2:09与很多大大脑皮层比我们应该有的
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2:09 - 2:11对于我们的身体的大小。
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2:11 - 2:12因此,这样将会给我们额外皮质
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2:12 - 2:15去做更多有趣的事情,而不是只主管我的身体。
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2:15 - 2:17这是因为大脑的大小
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2:17 - 2:19通常遵循身体的大小。
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2:19 - 2:22所以说这句话的主要原因就是
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2:22 - 2:24我们的大脑已经比它应有的大小大出好多了
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2:24 - 2:26其实是来自于比较我们自己
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2:26 - 2:27和巨猿。
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2:27 - 2:30大猩猩可以是比我们大两到三倍
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2:30 - 2:32因此,他们的大脑也应该比我们的大
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2:32 - 2:34但相反,它的大脑比我们的小。
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2:34 - 2:37我们的大脑是比大猩猩脑大三倍。
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2:37 - 2:39人类的大脑似乎也很特别
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2:39 - 2:42在于它使用的能源的量。
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2:42 - 2:44虽然它的重量只有全身的2%,
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2:44 - 2:48但是它单独使用
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2:48 - 2:50你身体每天所需能量的25%
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2:50 - 2:542000卡路里里面的500卡路里
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2:54 - 2:56仅仅只是为了让你的大脑的工作。
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2:56 - 2:59所以,人类的大脑已经比应有的大小大出很多了
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2:59 - 3:01它消耗了更加多的能量,对于他应该消耗的来说
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3:01 - 3:02所以它很特殊。
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3:02 - 3:05这是这个故事开始让我感到疑惑。
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3:05 - 3:07在生物学中,我们发现规则
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3:07 - 3:09一般情况下,适用于所有的动物和生活
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3:09 - 3:11那么为什么进化的规则
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3:11 - 3:15应用到了其他生物,但不是我们?
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3:15 - 3:17也许这个问题是一个基础的假设
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3:17 - 3:19所有的大脑都是由相同的方式组成。
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3:19 - 3:21也许两个大小相似的大脑
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3:21 - 3:23实际上可以由数目不同的神经元组成。
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3:23 - 3:25也许是一个非常大的大脑
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3:25 - 3:27不一定需要具有更多的神经元
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3:27 - 3:29对于一个更具规模适度的大脑。
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3:29 - 3:32也许,相比于其他大脑来说,人类的大脑具有
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3:32 - 3:34最多的神经元,无论其规模大小,
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3:34 - 3:37尤其是在大脑皮质中。
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3:37 - 3:38所以这对我来说成为了
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3:38 - 3:40对于这个答案来说最重要的问题
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3:40 - 3:42人类大脑有多少神经元
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3:42 - 3:45和其他动物比较起来怎样?
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3:45 - 3:47现在,您可能会听到或读到过
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3:47 - 3:49我们有 1000 亿个神经元
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3:49 - 3:5110 年前,我就问我的同事们
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3:51 - 3:53他们是否知道这个数字是从哪里来的。
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3:53 - 3:55但没人知道。
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3:55 - 3:56我通过深入细致的研究文献
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3:56 - 3:58试图找出该数字的原始参考
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3:58 - 4:00但我找不到它。
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4:00 - 4:03这似乎其实没有人去真正的数过
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4:03 - 4:04人类大脑里面的神经元数量,
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4:04 - 4:07或者其他任何的大脑里面神经元的数量。
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4:07 - 4:10所以我想出了我自己的方式来统计大脑里面的细胞,
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4:10 - 4:12它最重要的一个步骤是
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4:12 - 4:16那大脑溶解在试剂里。
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4:16 - 4:18它的工作方式:
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4:18 - 4:21你带一个大脑或部分的大脑,
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4:21 - 4:22让它溶化在洗涤剂里,
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4:22 - 4:24洗涤剂会破坏细胞膜
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4:24 - 4:26但保持细胞核不变,
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4:26 - 4:30所以你最终会看到细胞核悬浮
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4:30 - 4:31看起来像这样,
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4:31 - 4:33像一碗清汤。
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4:33 - 4:35这汤包含所有细胞核
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4:35 - 4:37曾经是一个老鼠的大脑。
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4:37 - 4:40现在,这个液体的魅力在于因为它是液体,
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4:40 - 4:43可以摇晃它,并使这些细胞核
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4:43 - 4:44在液体中均匀分布
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4:44 - 4:46所以,现在通过在显微镜下观察
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4:46 - 4:51只需四个或五个
这种细胞核均匀分布的样本 -
4:51 - 4:53你可以数数原子核,并能够知道
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4:53 - 4:55有多少脑细胞了。
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4:55 - 4:56这样很简单,非常直接,
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4:56 - 4:58并且,这样的速度也很快。
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4:58 - 5:00所以我们使用了这种方法来计数神经元
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5:00 - 5:02目前为止计数了几十个不同的物种,
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5:02 - 5:04结果发现,所有的大脑
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5:04 - 5:06是由不同的方式组成的。
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5:06 - 5:09以啮齿类动物和灵长类动物为例:
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5:09 - 5:11在大一些的啮齿类动物大脑里,
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5:11 - 5:13神经元的平均尺寸在增加,
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5:13 - 5:15所以,大脑非常迅速地膨胀
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5:15 - 5:18尺寸增长比获得神经元更加快
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5:18 - 5:20但灵长类动物的大脑得到神经元
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5:20 - 5:22而不需要神经元平均尺寸增大
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5:22 - 5:24这是一种非常经济的方法
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5:24 - 5:26在你大脑里添加神经元
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5:26 - 5:27结果是灵长类动物的大脑
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5:27 - 5:31和啮齿动物相同大小的脑相比, 总有更多的神经元
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5:31 - 5:32和大脑越大
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5:32 - 5:34这种差异性將越來越大
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5:34 - 5:36那么,我们的大脑又是如何呢?
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5:36 - 5:38我们发现我们平均有
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5:38 - 5:40860 亿个神经元
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5:40 - 5:43其中有 160 亿个存在于大脑皮质里
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5:43 - 5:45而且如果你认为大脑皮质
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5:45 - 5:48是下列功能的基础,
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5:48 - 5:51意识,逻辑和抽象推理,
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5:51 - 5:54那么,这160 亿个神经元
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5:54 - 5:57对大脑皮质来说是最重要的
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5:57 - 5:58我想这是最简单的說明
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5:58 - 6:02对于我们卓越的认知能力。
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6:02 - 6:05但,就和 860 亿神经元的意义一样重要
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6:05 - 6:06因为我们发现了
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6:06 - 6:09大脑的大小和其神经元数目之间的关联
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6:09 - 6:10是可以用数学模型来计算的
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6:10 - 6:13我们可以计算出人类大脑
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6:13 - 6:15如果被作成像是一个啮齿类动物的大脑会如何。
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6:15 - 6:19所以,有着 860 亿神经元的啮齿类动物大脑
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6:19 - 6:22将重 36 公斤。
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6:22 - 6:24那是不可能的。
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6:24 - 6:25巨大的大脑將会被
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6:25 - 6:27它自己本身的重量所挤压,
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6:27 - 6:28这个不可能的大脑將会适用于
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6:28 - 6:32一个89吨的身体 。
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6:32 - 6:34我不认为它看起来跟我们一样。
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6:34 - 6:37因此,这已经带給我们的一个非常重要的结论,
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6:37 - 6:39我们不是啮齿类动物。
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6:39 - 6:43人类的大脑不是一个大老鼠的大脑。
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6:43 - 6:45和一只老鼠相比,我们看起来可能特别些,是的
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6:45 - 6:47但这样的比较不公平,
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6:47 - 6:50我们知道我们不是啮齿类动物。
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6:50 - 6:51我们是灵长类动物,
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6:51 - 6:54因此和其他的灵长类动物做正确的比较。
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6:54 - 6:55這里还有,如果你自己来算一下,
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6:55 - 6:58你会发现一般的的灵长类动物
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6:58 - 7:00有着860 亿神经元
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7:00 - 7:03将会有一个约 1.2 公斤的大脑
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7:03 - 7:05这似乎刚刚好,
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7:05 - 7:07在大约66 公斤身体中,
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7:07 - 7:09在我的研究是完全正确的
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7:09 - 7:12我们对此一点儿也不惊讶
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7:12 - 7:15但这仍是令人难以置信的重要结论:
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7:15 - 7:16我是灵长类动物。
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7:16 - 7:19而且,你们全部都是灵长类动物。
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7:19 - 7:21达尔文也是。
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7:21 - 7:24我认为达尔文会很欣赏这个研究结论。
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7:24 - 7:26他的大脑,像我们一样,
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7:26 - 7:29和其它灵长类动物的大脑一样。
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7:29 - 7:31所以,人类的大脑可能是显著的,是的
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7:31 - 7:34但它特别之处不在于其神经元的数目。
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7:34 - 7:36它只是一个大的灵长类动物的大脑。
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7:36 - 7:39我想这是个非常谦卑和发人深省的思考
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7:39 - 7:42提醒了我们在自然界的位置。
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7:42 - 7:45为什么我们的大脑消耗这么大的能量,然后呢?
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7:45 - 7:46有些人已经想通了,
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7:46 - 7:48人类的大脑能消耗多少能量
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7:48 - 7:49和其他物种的大脑消耗多少能量
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7:49 - 7:51而现在,我们知道
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7:51 - 7:53每个大脑中有多少神经元,我们可以算一算。
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7:53 - 7:55结果是,人类
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7:55 - 7:58和其他物种的大脑消耗相同的能量
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7:58 - 8:01平均每日,每十亿个神经元消耗六个卡路里的热量。
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8:01 - 8:03所以一个大脑全部精力的消耗
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8:03 - 8:05是简单的,线性函数
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8:05 - 8:07可计算其神经元的数目
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8:07 - 8:09结果发现,人类的大脑
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8:09 - 8:13消耗的能量就跟你预期的一样
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8:13 - 8:15所以,为什么人类的大脑
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8:15 - 8:17消耗如此多的能量的原因容易理解,
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8:17 - 8:19因为它有大量的神经元,
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8:19 - 8:20还有,因为我们是灵长类动物
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8:20 - 8:23在一个特定大小的身体里,
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8:23 - 8:24人类比任何其他的动物,有着更多的神经元
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8:24 - 8:28我们的大脑的相对消耗量是很大的,
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8:28 - 8:31但只是因为我们是灵长类动物,不是因为我们是特別的。
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8:31 - 8:32最后一个问题,
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8:32 - 8:35我们为什么有数量巨大的神经元,
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8:35 - 8:37特别是,如果巨猿
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8:37 - 8:39比我们更大,
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8:39 - 8:42那为什么他们沒有一个有着更多神经细胞,比我们还大的大脑呢?
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8:42 - 8:45当我们意识到这个有多珍貴,
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8:45 - 8:47在大脑中有大量的神经元,我想,
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8:47 - 8:49可能有一个简单的原因。
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8:49 - 8:51他们只是不能负担
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8:51 - 8:54一个大型的身体以及多量的神经细胞共存所需的能量。
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8:54 - 8:55所以我们算过
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8:55 - 8:57一方面,我们计算着
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8:57 - 8:59一个灵长类动物每一天获取多少能量
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8:59 - 9:00借由吃生的食物,
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9:00 - 9:02另一方面,有多少能量
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9:02 - 9:04在一个特定大小的身体中消耗
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9:04 - 9:07和有多少能量在含有特定数量神经元的大脑中消耗
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9:07 - 9:09然后我们找到一个结合
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9:09 - 9:11身体尺寸和大脑神经元数目
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9:11 - 9:12灵长类动物能夠负担得起
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9:12 - 9:15如果它每天花一定数量的时间在吃上面。
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9:15 - 9:17然后, 我们发现到
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9:17 - 9:18因为神经细胞太珍貴了,
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9:18 - 9:22有一个权衡出先在身体大小和神经元的數量之间。
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9:22 - 9:25所以, 一个灵长类动物每天吃八个小时
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9:25 - 9:28能够负担最多 530 亿神经元,
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9:28 - 9:29但是,它的身体不能
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9:29 - 9:31超过25 公斤。
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9:31 - 9:33任何比这更重的重量
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9:33 - 9:35它必须放弃一些神经细胞。
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9:35 - 9:37所以,它不是一个庞大身体
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9:37 - 9:39就是一个大数量的神经元。
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9:39 - 9:40当你吃的像灵长类动物时,
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9:40 - 9:43你不能负担任何一方。
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9:43 - 9:45一个方法超出此种代谢限制是
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9:45 - 9:48每一天花更多的时间在吃饭上面,
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9:48 - 9:49但是,这样是很危险的
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9:49 - 9:52某种程度上,它是不可能发生的。
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9:52 - 9:54大猩猩和红毛猩猩,例如,
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9:54 - 9:55能夠负担约 300 亿个神经元
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9:55 - 9:58它们每天花八个半小时吃饭,
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9:58 - 10:02这似乎是它们所能做的一切。
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10:02 - 10:039 个小时的每日饲喂
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10:03 - 10:07是灵长类动物的实际限制。
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10:07 - 10:08那我们呢?
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10:08 - 10:10根据我们的860 亿神经元
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10:10 - 10:13和 60 到 70 公斤的体重,
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10:13 - 10:17我们应该要花超过九个小时
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10:17 - 10:20每天在吃饭上
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10:20 - 10:22这是不可行的。
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10:22 - 10:24如果我们像灵长类动物一样吃,
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10:24 - 10:26我们不应该在这里。
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10:26 - 10:28我们怎么在这里呢?
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10:28 - 10:31好吧,如果我们的大脑消耗的能量跟他
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10:31 - 10:33应该所消耗的一致,并且如果我们不能把每天
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10:33 - 10:37醒着的时间都花在吃饭上,
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10:37 - 10:38然后这个唯一的选择,真的,
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10:38 - 10:40是以某种方式
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10:40 - 10:42从相同的食品上获取更多的能量。
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10:42 - 10:46引人注目的是,这和我们的祖先
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10:46 - 10:49早已发现的完全匹配
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10:49 - 10:51在一百五十万年前,
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10:51 - 10:54他们发明了烹饪。
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10:54 - 10:56要做饭就得使用火
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10:56 - 11:00在食物进入你身体前预先消化食物。
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11:00 - 11:02煮熟的食物比较软,所以他们更容易嚼烂
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11:02 - 11:05在你的嘴里完全粉碎
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11:05 - 11:07这就使他们能够完全被消化
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11:07 - 11:08并且被你的肠道所吸收,
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11:08 - 11:12这使得它们在更少的时间内带来更多能源。
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11:12 - 11:15所以烹饪让我们有更多的时间,
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11:15 - 11:17去用我们的神经元
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11:17 - 11:18做更多有趣的事情
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11:18 - 11:20而不是只想着食物,
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11:20 - 11:22寻找食物,并吞噬下食物
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11:22 - 11:23花去整整一天。
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11:23 - 11:25所以由于烹饪,曾是
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11:25 - 11:28一个沉重的负担,这个大,
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11:28 - 11:31且极其昂贵的,有着一大堆神经元的大脑,
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11:31 - 11:33现在能够成为一项重要资产,
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11:33 - 11:36现在,我们可以为给予神经元提供能量
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11:36 - 11:39并且把时间用在去做一些有趣的事情。
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11:39 - 11:41因此,我认为这就解释了为什么人类的大脑
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11:41 - 11:44在进化过程中增长如此之快,
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11:44 - 11:48当所有剩余的只是一个灵长类动物的大脑。
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11:48 - 11:50与这么大的大脑现在可以负担地起烹饪,
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11:50 - 11:53我们去迅速地进步着,从生食到文化,
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11:53 - 11:56农业、 文明、 杂货店、
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11:56 - 11:58电力、 冰箱、
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11:58 - 11:59所有这些事物,现今
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11:59 - 12:01使我们能够得到我们需要的所有能量
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12:01 - 12:04一整天所需的所有能量
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12:04 - 12:07来自于你最喜欢的快餐食品。
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12:07 - 12:09所以曾是一种解决办法
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12:09 - 12:11现在成为了这一问题,
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12:11 - 12:17讽刺的是,我们在生食中寻找解决方案。
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12:17 - 12:19那么人类的优势是什么?
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12:19 - 12:21我们有什么东西
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12:21 - 12:23是其他动物没有的吗?
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12:23 - 12:26我的答案是我们有最大数量
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12:26 - 12:27神经元存在于大脑皮层中,
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12:27 - 12:29并且我认为这能最简单地解释
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12:29 - 12:31为什么我们有卓越的认知能力。
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12:31 - 12:34还有就是我们做了什么是没有其他动物做的,
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12:34 - 12:36我认为
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12:36 - 12:39使我们能够达到这么多的,
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12:39 - 12:41最多数量的神经元存在于大脑皮质中的基本原因是
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12:41 - 12:44两个词,我们做饭。
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12:44 - 12:47没有其他动物烹饪它们的食物。只有人类才做。
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12:47 - 12:50而且我认为,这就是我们是怎么成为人类的。
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12:50 - 12:53研究人类大脑改变我对食物的想法。
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12:53 - 12:54现在我看看自己的厨房,
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12:54 - 12:56然后我向它鞠躬,
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12:56 - 12:57然后我谢谢我的祖先想到
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12:57 - 12:59这个有可能使我们成为人类的发明。
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12:59 - 13:01谢谢。
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13:01 - 13:08(掌声)
- Title:
- 人类大脑最特别的地方在哪里?
- Speaker:
- 苏珊娜·郝库蓝诺-赫佐尔
- Description:
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人类的大脑是一个迷 -- 对于我们的身体来说,它是出奇地大。它的重量和那一个奇形怪状的密集的大脑皮层消耗了大量的能量。但是:为什么?神经学家苏珊娜带上她的侦探帽,带领我们探索这个神秘的大脑。通过制作“大脑汤剂”,她得到了一个惊人的结论。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:31
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