人腦有何特別之處?
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0:01 - 0:03人類的腦有什麼特別的呢?
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0:03 - 0:06為何是我們研究其它動物的腦
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0:06 - 0:08而不是我們的被研究呢?
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0:08 - 0:09人腦擁有什麼
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0:09 - 0:11其它動物的腦沒有的呢?
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0:11 - 0:14十幾年前我開始
對這類的問題感興趣 -
0:14 - 0:17那時的科學家自認已知差異所在
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0:17 - 0:19即便可依據的證據非常少
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0:19 - 0:21許多科學家認為所有哺乳類的腦
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0:21 - 0:23包括人類的頭腦
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0:23 - 0:24都有著相同的構造
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0:24 - 0:25有著一定數量的神經元
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0:25 - 0:28而數量與腦的大小成正比例
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0:28 - 0:30這表示同樣大小的兩個腦
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0:30 - 0:33例如這兩約400公克的
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0:33 - 0:36應有差不多數量的神經元
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0:36 - 0:38如果神經元是腦裡面
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0:38 - 0:41訊息處理的最小單位
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0:41 - 0:42那這兩腦的主人
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0:42 - 0:45應該有著差不多一樣的認知能力
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0:45 - 0:47然而一個是黑猩猩的
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0:47 - 0:50另一個是乳牛的
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0:50 - 0:52或許乳牛有著
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0:52 - 0:54心靈極豐富的內在美
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0:54 - 0:58聰明到不讓我們發現這些
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0:58 - 1:00但我們吃牠們
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1:00 - 1:01我想大部分的人會同意
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1:01 - 1:03黑猩猩比乳牛更有能力處理
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1:03 - 1:06複雜、精細且有彈性的行為
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1:06 - 1:08所以這意味著
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1:08 - 1:10「所有腦都有相同的構造」的想法
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1:10 - 1:12不完全正確
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1:12 - 1:13但先讓我們繼續下去
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1:13 - 1:15如果所有腦的構造都是一樣的
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1:15 - 1:18你比較動物之間不同大小的腦
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1:18 - 1:20那較大的腦就該有較多的神經元
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1:20 - 1:23腦愈大的話
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1:23 - 1:26其主人也該有較強的認知能力
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1:26 - 1:28所以世上最大的腦
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1:28 - 1:30都該有最強大的認知能力
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1:30 - 1:32但壞消息來了
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1:32 - 1:34我們人類的腦不是最大的
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1:34 - 1:36這聽起來有點傷腦筋
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1:36 - 1:39我們人類的腦大約是 1.2~1.5 公斤
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1:39 - 1:42但大象的腦是 4~5 公斤
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1:42 - 1:45而鯨的腦重達 9 公斤
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1:45 - 1:49這就是為何科學家總是說
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1:49 - 1:52我們的腦一定是特別
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1:52 - 1:54這有便於解釋我們的認知能力
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1:54 - 1:57我們的腦一定是很非比尋常
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1:57 - 1:59排除在一般規則外
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1:59 - 2:03牠們的腦或許更大但我們的更好
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2:03 - 2:04舉例來說
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2:04 - 2:07我們的腦比它應該有的樣子更大
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2:07 - 2:09而且依我們身軀的大小來看
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2:09 - 2:11它有著超過應有的大腦皮質數量
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2:11 - 2:12這些「過多」的大腦皮質讓我們
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2:12 - 2:15做出比操控身軀更多有趣的事情
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2:15 - 2:17因為通常腦的大小
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2:17 - 2:19跟身材的大小有關係
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2:19 - 2:22主要會說「我們的腦
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2:22 - 2:24比它應有的樣子更大」
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2:24 - 2:26是來自於
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2:26 - 2:27我們跟大猩猩作的比較
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2:27 - 2:30大猩猩的身材比我們大上二到三倍
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2:30 - 2:32所以牠們的腦也該比我們的大才對
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2:32 - 2:34事實上卻相反
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2:34 - 2:37我們的腦比大猩猩的大上三倍
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2:37 - 2:39從能量消耗的角度來看
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2:39 - 2:42人類的腦也是很特別的
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2:42 - 2:44雖然腦只佔身體重量的 2%
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2:44 - 2:48光是它就消耗了身體
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2:48 - 2:50每天需要25% 的能量
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2:50 - 2:54也就是一天 2,000 卡路里中的 500 卡
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2:54 - 2:56都是花在腦的運作上
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2:56 - 2:59人腦不僅比它應有的大小還大
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2:59 - 3:01且還消耗掉更多能量
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3:01 - 3:02所以說它是特別的
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3:02 - 3:05這也是一開始困擾我的地方
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3:05 - 3:07在生物學上我們尋找規則
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3:07 - 3:09可以大體上適用於所有的動物和生命
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3:09 - 3:11但為什麼演化的規則
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3:11 - 3:15適用於所有生物,但不包括我們呢?
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3:15 - 3:17或許問題就在於
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3:17 - 3:19「所有腦的構造都是一樣的」這個假設上
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3:19 - 3:21或許兩個大小相近的腦
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3:21 - 3:23其實可以有著非常不同數量的神經元
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3:23 - 3:25或許一個非常大的腦
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3:25 - 3:27並不需要比一般大小的腦
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3:27 - 3:29需要更多的神經元
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3:29 - 3:32或許不管人腦的大小
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3:32 - 3:34都比其他生物擁有最多的神經元
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3:34 - 3:37尤其是在大腦皮質這部分
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3:37 - 3:38這些讓我想到一個
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3:38 - 3:40待解答的重要問題:
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3:40 - 3:42人類的腦有多少神經元?
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3:42 - 3:45答案可如何與其它動物做比較呢?
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3:45 - 3:47你可能聽過或在哪讀到
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3:47 - 3:49我們有一千億個神經元
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3:49 - 3:51十前年我問我的同事
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3:51 - 3:53知不知這數字哪來的
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3:53 - 3:55結果沒人知道
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3:55 - 3:56我翻閱所有的文獻
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3:56 - 3:58想找出這數字最原始的出處
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3:58 - 4:00但我也沒辦法找到
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4:00 - 4:03看來似乎沒有人真正算出過
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4:03 - 4:04人類的腦究竟有多少個神經元
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4:04 - 4:07其它的腦也一樣沒數出來過
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4:07 - 4:10所以我用自己的方法來數
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4:10 - 4:12這方法基本上是
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4:12 - 4:16把大腦溶解在一碗湯裡
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4:16 - 4:18就像這樣
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4:18 - 4:21你拿出一個或部分的腦
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4:21 - 4:22用某種溶劑溶解它
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4:22 - 4:24破壞掉細胞壁
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4:24 - 4:26但保留細胞核完整
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4:26 - 4:30這樣你就有自由懸浮的細胞核
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4:30 - 4:31看起來就會像這樣
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4:31 - 4:33一碗清湯
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4:33 - 4:35這碗湯內有一隻鼠腦
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4:35 - 4:37所有的細胞核
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4:37 - 4:40這碗湯的好處就在於因為它是一碗湯
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4:40 - 4:43你可攪動它
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4:43 - 4:44讓細胞核均勻散布在液體中
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4:44 - 4:46然後只需要在顯微鏡之下
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4:46 - 4:51觀察這碗湯中四到五個樣本
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4:51 - 4:53數算細胞核的數量
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4:53 - 4:55就可得知這個腦有多少個細胞了
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4:55 - 4:56這既簡單又直接
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4:56 - 4:58而且迅速
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4:58 - 5:00所以我們利用這方法
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5:00 - 5:02計數十種不同物種的神經元
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5:02 - 5:04得到的結果是
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5:04 - 5:06所有的腦都不具有相同的構造
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5:06 - 5:09以嚙齒動物和靈長類為例
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5:09 - 5:11較大隻的嚙齒動物腦中
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5:11 - 5:13其神經元的平均大小變大
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5:13 - 5:15腦就可迅速變大
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5:15 - 5:18腦變大的速度比增加神經元快
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5:18 - 5:20但靈長類的腦
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5:20 - 5:22可在神經元沒有變大的情況下增加數量
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5:22 - 5:24這使得增加腦的神經元數量上
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5:24 - 5:26變得非常有效率
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5:26 - 5:27結果顯示同樣大小的腦
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5:27 - 5:31靈長類的神經元數量都會超過嚙齒類的
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5:31 - 5:32而且腦愈大
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5:32 - 5:34這差異就顯得愈大
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5:34 - 5:36那我們的腦呢?
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5:36 - 5:38平均來講
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5:38 - 5:40我們有 860億個神經元
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5:40 - 5:43其中的 160億都在大腦皮質裡
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5:43 - 5:45如果你認為大腦皮質
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5:45 - 5:48的功能中心是像
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5:48 - 5:51認知 、邏輯 、抽象理解力
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5:51 - 5:54那腦皮層中的160億就比其他
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5:54 - 5:57任何大腦皮質擁有最多的數量了
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5:57 - 5:58我認為這是我們人類卓越的認知能力
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5:58 - 6:02最簡單的解釋了
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6:02 - 6:05同樣重要的是這860億個神經元意味著什?
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6:05 - 6:06因為我們發現到
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6:06 - 6:09腦的大小和神經元數量的關係
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6:09 - 6:10可以用數學的方式描述
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6:10 - 6:13我們可計算出
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6:13 - 6:15如果人腦的構造像嚙齒動物的會怎麼樣呢?
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6:15 - 6:19若嚙齒動物的腦有 860億的神經元
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6:19 - 6:22體重就會重達 36公斤
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6:22 - 6:24這是不可能的事情
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6:24 - 6:25這麼大的一個腦
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6:25 - 6:27會被自己的重量壓垮
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6:27 - 6:28要這麼重大的腦
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6:28 - 6:32搭配一個 89公噸的身體
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6:32 - 6:34是件讓我難以想像的東西
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6:34 - 6:37這為我們今天下一個很重要的結論
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6:37 - 6:39我們不是嚙齒動物
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6:39 - 6:43人腦沒有嚙齒動物搬的大腦
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6:43 - 6:45比起老鼠我們的看起來特別多了
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6:45 - 6:47但這樣比較並不公平
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6:47 - 6:50因為我們知道我們不是嚙齒動物
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6:50 - 6:51我們是靈長類
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6:51 - 6:54所以跟其它的靈長類動物作比較才正確
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6:54 - 6:55所以計算一下的話
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6:55 - 6:58你會發現一般靈長類動物
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6:58 - 7:00擁有860億的神經元
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7:00 - 7:03腦就會重約 1.2公斤
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7:03 - 7:05搭配重達 66公斤的身軀
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7:05 - 7:07看起來似乎合理
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7:07 - 7:09這剛好是我自身的例子
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7:09 - 7:12這結果雖然一點也不意外
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7:12 - 7:15但還是下了一個很重要的結論:
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7:15 - 7:16我是靈長類動物
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7:16 - 7:19你們全部也是靈長類動物
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7:19 - 7:21達爾文也是
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7:21 - 7:24我猜想達爾文也會很喜歡這項結論
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7:24 - 7:26他的腦跟我們一樣
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7:26 - 7:29構造都是與其它靈長類相同的
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7:29 - 7:31沒錯,人腦或許較卓越
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7:31 - 7:34但在神經元的數量方面就沒什特別的
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7:34 - 7:36它不過是大的靈長類的頭腦
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7:36 - 7:39我想這是一個非常謙虛和中肯的想法
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7:39 - 7:42提醒我們在大自然中扮演的角色
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7:42 - 7:45為何它會消耗如此多的能量?
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7:45 - 7:46有人已經估算出
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7:46 - 7:48人類和其它動物的腦
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7:48 - 7:49所消耗的能量
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7:49 - 7:51現在了解每種腦有多少神經元
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7:51 - 7:53我們就可做些計算
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7:53 - 7:55結果發現人類和其它動物的腦
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7:55 - 7:58消耗方式差不多一樣
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7:58 - 8:01每天平均每 10億個神經元消耗 6卡
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8:01 - 8:03一個腦所消耗的能量
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8:03 - 8:05和它的神經元數量
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8:05 - 8:07成了一個簡單的線性關係
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8:07 - 8:09所以人腦消耗的能量
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8:09 - 8:13就跟你估算的一樣多
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8:13 - 8:15所以人腦為什麼
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8:15 - 8:17會消耗許多能量
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8:17 - 8:19單純是因為它有較多神經元的關係
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8:19 - 8:20作為靈長類
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8:20 - 8:23比起身體大小類似的動物
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8:23 - 8:24我們擁有更多的神經元
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8:24 - 8:28腦也就消耗較多能量
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8:28 - 8:31這單純是因為我們是靈長類動物的關係
不是因為我們特別 -
8:31 - 8:32最後一個問題:
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8:32 - 8:35我們是如何有這麼多的神經元?
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8:35 - 8:37明確地說
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8:37 - 8:39如果大猩猩身體比我們大
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8:39 - 8:42為何沒有較大的腦和更多的神經元呢?
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8:42 - 8:45當理解到擁有許多神經元的同時
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8:45 - 8:47也就需要燃燒更多的能量時
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8:47 - 8:49我推測或許這就是原因-
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8:49 - 8:51大猩猩無法同時供給能量
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8:51 - 8:54應付龐大的身軀和大量的神經元
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8:54 - 8:55我們計算過
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8:55 - 8:57一方面計算出
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8:57 - 8:59大猩猩一天從食物中
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8:59 - 9:00獲得多少能量
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9:00 - 9:02另一方面計算
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9:02 - 9:04特定大小的身軀要消耗多少能量
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9:04 - 9:07還有一定數量的神經元所消耗的能量
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9:07 - 9:09然後我們一併查看
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9:09 - 9:11如果牠一天進食固定的時數
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9:11 - 9:12牠可以提供多少能量
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9:12 - 9:15給多大的身軀和多少的神經元數量
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9:15 - 9:17我們發現到
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9:17 - 9:18因為神經元消耗太多
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9:18 - 9:22這是身軀大小和神經元數量之間的妥協
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9:22 - 9:25一個靈長類一天進食八小時
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9:25 - 9:28可提供最多 530億個神經元的能量
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9:28 - 9:29但同時牠的身軀無法超過
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9:29 - 9:3125公斤
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9:31 - 9:33如果增加體重
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9:33 - 9:35則須捨棄神經元
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9:35 - 9:37所以只能單單擁有龐大的身軀
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9:37 - 9:39或只能單單擁有大量的神經元
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9:39 - 9:40如果你像靈長類一樣進食
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9:40 - 9:43你無法同時有這兩項
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9:43 - 9:45跳脫這限制的其中一個方法
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9:45 - 9:48是每天花更多時間進食
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9:48 - 9:49但這會提高危險
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9:49 - 9:52所以這方法行不通
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9:52 - 9:54以大猩猩和紅毛猩猩為例
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9:54 - 9:55為了養活大約 300億個神經元
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9:55 - 9:58每天要花8.5小時進食
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9:58 - 10:02這已經是它們所能做的了
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10:02 - 10:03每天進食九小時
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10:03 - 10:07應是靈長類的極限
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10:07 - 10:08那我們呢?
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10:08 - 10:10我們有 860億個神經元
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10:10 - 10:13體重約 60~70公斤
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10:13 - 10:17我們每一天應該都要
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10:17 - 10:20花超過九小時在進食上
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10:20 - 10:22但這不可行
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10:22 - 10:24如果我們像靈長類一樣的吃
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10:24 - 10:26我們就不會在這裡了
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10:26 - 10:28那我們是怎麼辦到的?
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10:28 - 10:31如果我們的腦真的需要大量的能量應付
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10:31 - 10:33而且又不能花每個
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10:33 - 10:37清醒的時刻在進食上
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10:37 - 10:38另一個替代方式就是
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10:38 - 10:40從同樣的食物中
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10:40 - 10:42用某種方式得到更多能量
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10:42 - 10:46很神奇的
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10:46 - 10:49這完全符合我們的假設-
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10:49 - 10:51150萬年前我們的祖先
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10:51 - 10:54發明了烹煮
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10:54 - 10:56烹煮是利用火
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10:56 - 11:00在我們身外先消化好食物
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11:00 - 11:02煮過的食物較軟 易咀嚼
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11:02 - 11:05能在嘴裡完全嚼碎
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11:05 - 11:07好讓胃能夠完全消化
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11:07 - 11:08供你吸收
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11:08 - 11:12這樣就能在較短的時間內獲取更多的能量
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11:12 - 11:15所以烹煮讓我們有更多的時間
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11:15 - 11:17利用我們的時間和神經元
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11:17 - 11:18從事更多有趣的事情
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11:18 - 11:20這樣就不用為了
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11:20 - 11:22老是要找食物,趕著吃
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11:22 - 11:23然後花掉一整天的時間
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11:23 - 11:25也因為烹煮的關係
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11:25 - 11:28讓這一度為了應付巨量神經元
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11:28 - 11:31消耗能量過度的腦
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11:31 - 11:33變成現在主要的資產
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11:33 - 11:36讓我們可以同時提供能量給大量神經元
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11:36 - 11:39也能花時間利用它們從事有趣的事
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11:39 - 11:41所以我認為這說明了為何人腦
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11:41 - 11:44能夠在演化中迅速變大
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11:44 - 11:48即便仍使用靈長類的腦
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11:48 - 11:50也因為烹煮可養活這大腦的關係
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11:50 - 11:53我們很快速地從生食發展到養殖
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11:53 - 11:56農、文明、雜貨店
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11:56 - 11:58電力、電冰箱
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11:58 - 11:59現今的這一切
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11:59 - 12:01讓我們可以在
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12:01 - 12:04喜歡的速食店內一次消費
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12:04 - 12:07支撐一整天所需的能量
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12:07 - 12:09而過去的解決之道
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12:09 - 12:11卻成了當今的問題
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12:11 - 12:17很諷刺地,我們在生食中尋求解答
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12:17 - 12:19那人類的優勢是什麼?
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12:19 - 12:21我們擁有什麼
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12:21 - 12:23其它動物沒有的呢?
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12:23 - 12:26我們的大腦皮質成了答案
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12:26 - 12:27它擁有最多的神經元
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12:27 - 12:29我想這為我們卓越的認知能力
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12:29 - 12:31提供了簡單好懂的解釋
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12:31 - 12:34那是什麼讓我們做其它動物做不到的呢?
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12:34 - 12:36我認為最基本的方式
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12:36 - 12:39讓我們擁有卓越大腦
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12:39 - 12:41且含大量神經元的大腦皮質
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12:41 - 12:44只有歸於兩個字- 烹煮
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12:44 - 12:47其它動物不會煮食物,只有人類會
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12:47 - 12:50我認為這就是為何我們身為人類
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12:50 - 12:53研究人腦改變我對食物的看法
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12:53 - 12:54現在我看著我的廚房
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12:54 - 12:56都跟它敬禮
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12:56 - 12:57我感謝我的祖先
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12:57 - 12:59發明這些讓我們得以成為人類
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12:59 - 13:01謝謝大家
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13:01 - 13:08(鼓掌)
- Title:
- 人腦有何特別之處?
- Speaker:
- 蘇珊納· 賀古拉奴 · 霍札 (Suzana Herculano-Houzel)
- Description:
-
人腦令人感到困惑——對照我們的身體,它大的古怪,十分耗能量,大腦皮質密度又異常地高。這是怎麼回事呢?神經學家蘇珊納 賀古拉奴·霍札 (Suzana Herculano-Houzel) 戴上她的偵探帽,帶領我們解開這個謎題。經由製作「腦湯」,她下了一個驚人的結論。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:31
Geoff Chen edited Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? | ||
Geoff Chen edited Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? | ||
Geoff Chen approved Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? | ||
Geoff Chen edited Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? | ||
Geoff Chen edited Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? | ||
Jen-Huei Wu commented on Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? | ||
Jen-Huei Wu edited Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? | ||
Jen-Huei Wu accepted Chinese, Traditional subtitles for What is so special about the human brain? |
Jen-Huei Wu
abstract reasoning= 抽象理解力,抽象思考=abstract thinking
impossible brain= "不現實的腦" sounds strange