是什么使爱因斯坦的大脑如此特别？所有那些特殊的超凡智力藏在什么地方？为了研究如何探索这些问题--寻找什么样的大脑特征--我们可以求助于更基础的东西。尽管爱因斯坦拥有特别的智力，他的大脑和大多数人脑的区别远不及人类和其他动物之间的巨大差别。那么，要探究的最基本问题是，什么使人脑变得如此强大。
我们比星球上任何一个种族占据更多的生态环境。我们操纵了自然环境并创造出有城市、有空间站的我们自己的人文环境。但人类最醒目的特征不是我们建筑的外部世界而是我们丰富的内心世界，这是一个气质优雅，充满希望、恐惧和幻想的世界。不管怎么说大脑赋予我们超越其他动物的革新和想象能力。毋庸置疑，我们是进化的产物，和星球上所有形式的生命一样。但在某个地方，特殊的事情发生了--而人脑是唯一的受益者。
人脑最明显的特征是它的体积--对我们的体重而言，它是巨大的，因此体积是不是我们超凡智力的关键？事实上，这个让人感兴趣的解释过于简单。比如，有的人并没有人类生而有之的特别的脑容量，但功能却完全正常。
一、神经元潜力：丢失脑细胞的忧虑
丹尼尔·莱昂是20世纪早期纽约一家电台的门房。当他突然死于支气管炎的时候，尸解发现了一个惊人的事实。尽管，用他雇主的话来讲，“他没有任何的缺陷和特别，无论在智力或身体上”，但他大脑的重量几乎只有正常成人平均值的一半，仅比黑猩猩的略大。
更令人感叹的是莎伦·帕克的故事。她是一位35岁的有3个孩子的英国护士。莎伦拥有正常的生活，但她远没有一个正常的大脑。她告诉我们她出生时发生的事情，她出生后不久便发现出了问题。因为贯穿大脑和脊髓的脑脊液不能正常引流，她的头变得肿胀起来。她的父母非常着急，并被告知可能让她死去更好些，因为脑水肿通常会导致脑损伤。但是，他们决定让医生做一项新的尝试，即在头部植入一根管子，让液体引流走。正因为这个装置，莎伦继续拥有正常的童年，并且，在规定的时间内通过了所有的学校考试。每隔几年她要去作一些例行检查以明确引流管的位置是否恰当。检查发现她的脑室过度扩张以至于脑皮质成了头颅内很菲薄的一层--只有1厘米厚。但尽管这样，她让那些不熟悉她病例的年轻神经病学家为之震惊。莎伦说：“我说我相当正常，我的生活相当忙碌。我把自己与其他人相比，我找不出任何差别。”
关键问题是莎伦大脑的神经元是否为数不多，或者，更可能的情况是，当她还是个婴儿的时候，随着颅内压的增高，数目完整的正常细胞被挤压在一起了。影像学技术使我们能够回答这个问题。英国谢菲尔德皇家哈兰夏尔医院的保罗·格里菲斯教授给莎伦做了当她进行基本活动和视物时脑功能性核磁共振成像的扫描；她也进行了一套神经生理学测试，结果证实尽管她在认人方面非常困难，但她的智商在正常范围，因此，莎伦的大脑虽然被压缩成很小的容量，但事实上它是正常的。莎伦是个例外而不是惯例，因为脑水肿通常会导致较主要的精神发育缺陷。莎伦逃过了上述糟糕的后果可能是因为她的病变发生在孕后期，这时她大脑的最重要部分已经形成了它们之间的基本连接。
莱昂和莎伦的例子引出了一个令人困惑的问题。面对这么大体积的大脑，如果丢失了一点脑细胞我们为什么会如此忧虑呢？毕竟，一颗大脑袋四处活动起来很重，而且它意味着人必须在发育的早期和无能阶段就生下来，为的是让它能压缩通过母亲的产道。一种观念认为脑袋越大赋予神经元形成更广泛网络连接的潜力。比如大提琴家，支配他们左手的皮质区域较我们其他人大得多，但他们不是生而如此的，而是经常训练刺激了大脑皮质形成了复杂的新连接。
二、魔术成分：智慧的根源
当然，单纯的大脑尺寸不是能力大小的敏感指标。诺贝尔奖获得者法国中说家法朗士死后，人们发现其大脑只有平均值的2/3，而且爱因斯坦的大脑也只有正常尺寸的低限。确实，智商和大脑尺寸之间有关系，但只是微弱的关系，而且现在许多科学家测定的智商是评估人类智能的拙劣方法。智商不能衡量理解或领会事物意义能力的大小。根据经验来理解物体、事件或人物的心理能力可能更多的是智慧--你越聪明，你越明了生命中更多的意义。当然这是智慧，不是智商，才使人类如此特别。
智慧是人类成功生活所必需的。与其他动物相比，我们更依赖经验--不是基因--给了我们生存的能力。正是这种向经验学习的能力使人们能在地球的每个角落生存，从沙漠到极地--这是我们种族独有的特征之一。但智慧肯定不是一个简单的，在我们进化过程中突然出现的魔术成分。这更是一个程度的问题。随着进化，我们的头脑变大，形成更多神经元联系的能力逐渐提高。500万年以前，我们的祖先是类似现代黑猩猩的动物。他们过着简单的生活，没有农业，没有计算机，没有艺术，没有流行的概念，只有一个生存问题。因此，显然寻找智慧根源的地方是与我们关系最亲缘的大脑。
帕特里克·甘农是纽约蒙特西耐医学院的人类学家，他和他的同事在哥伦比亚大学进行黑猩猩大脑的研究。成年雄性黑猩猩大脑的平均体积明显比人脑小，只有约1/3的体积和1/3的神经元数目。但人脑并不是黑猩猩大脑按比例的增加--我们的大脑外层或称皮质上的皱褶更明显。美国生理学家威廉·卡尔文算出了人脑和黑猩猩脑皮质的表面积。如果摊平，黑猩猩的皮质约是一张A4纸的大小。人脑皮质是它的4倍。相比之下，猴子大脑皮质只有明信片大小，而大鼠的只能覆盖一张邮票。
皮质不是由相同的细胞层组成的。尽管，从肉眼看，它的表面没有区域分界，但皮质的某些区域和其他陆地哺乳动物明显不同。在我们进化的过程中，有一个区域与体重不成比例地生长，两倍于和我们一样大小的灵长类动物。它就是额前叶皮质，正如它的名字所示，它位于大脑的前部。它占人脑容量的29％，相比之下黑猩猩的是17％，而猫只有3.5％。
额前叶皮质很早就引起神经科学家的关注，是因为在人类，它的损伤可造成“较高级”过程相当细微的变化。事实上，额前叶皮质不是大脑的必需部分，而是一个奢侈部分，正如那个菲尼亚斯·盖奇的有关着名的例子。19世纪中叶菲尼亚斯在铁路工作，一次爆炸事故使一根铁棒穿过他的大脑前部。尽管额前叶皮质严重受伤，但他恢复了，并以看似正常的方式生活着。唯一明显的变化是他的人格。几个月后，变化更明显，菲尼亚斯已经不是原来的那个人--现在他成了一个“暴躁和世俗”的人。他再也不能和同事们友好相处，他因此放弃了铁路工作，向往更赚钱和安逸的生活，成了一个露天市场的畸形人向众人展示他的伤口。
这桩逸事记得的可能就这些了，但20世纪30年代后期，神经学家在手术台上产生了类似菲尼亚斯的事故。以后的约40年间，美国有35000个病人接受了前额脑皮质切除术来治疗难治性进展性病变，手术中某些来自额前叶皮质的神经通路被切断。大多数从医者放弃了这个技术，但病人仍受着前叶损伤带来的微妙变化。根据前额脑皮质切除病人中所见到的人格改变，人们将额前叶皮质描述成各种不同的功能，如自知力、抽象、自我意识和更了不起的，“构筑和更新对环境的表达能力”。简言之，这个区域看来是我们高级处理的顶峰。
额前叶皮质损伤使人格和能力究竟发生了什么变化？一位叫迈克尔的越战老兵，他的情况和菲尼亚斯有很多相似之处。20世纪60年代后期当迈克尔仍在美国中学的时候便自愿参军。在合格考试中他得了高分，而且晋升很快，不久便赢得了从一等射击到优秀指挥的技能奖章。然后，他被派往越南。他的任务之一是领导一个排的“鼠穴”部队。即先把手榴弹扔在入口处，然后跳进去看是否还有人活着。通过这个方法把敌人从地下隧道赶出。有一个晚上，他巡逻时中了埋伏，一个敌人的手榴弹就在他前面爆炸。他前面和后面的士兵都死了，而迈克尔却活着，事实上他仍有知觉。但是，一块手榴弹碎片进入了迈克尔大脑的右侧额叶。幸运的是，几个小时后他就被急送入手术室。手术切除了所有能切除的组织，但金属片却永久性地留在了迈克尔的大脑中。
事故发生后迈克尔接受了各种医学和神经学测试，都没有发现脑损伤的症状，迈克尔很正常。但是随后他开始有了一些微妙的变化，他的神经心理学医生，马里兰州贝斯达国立神经性疾病研究院的乔丹·格拉夫曼解释道：“我认为迈克尔不能继续任职的主要问题与他的人际交往能力有关。迈克尔有夸大事实的倾向。他容易分心，特别是在社交场合，他常常作不恰当的评论，有时候是很私密很少公开的性方面的评论。而且他常常在把握主题或故事的寓意方面有困难。如果要他看懂说明书，则这些说明书必须描写得非常具体。这个智力水平在正常范围，而且许多测试都优于平均值的人是个不寻常的人。”
迈克尔的母亲举了一个简单的例子，认为“他没有制订计划、遵循计划的能力，他会说‘我们要付账单，我们会省下这些钱’。事情就这么发生了。这就是他的生活，没有规律，没有理由，没有计划”。
尽管智商正常，看来关键问题是迈克尔心里不能记住东西，不能估量后果。换言之，存在“工作记忆问题”。心理学家可通过一种叫威斯康辛卡片分类测试的方法检测人的工作记忆情况。医生将印有不同颜色、形状和图案的卡片交给病人，要求将卡片按相同的颜色或形状或图案分类。完成后过一会儿，改变测试规则，比如病人必须停止按颜色，而是按形状分类。额前叶皮质损伤的病人不能适应新的规则，仍继续先前的旧规则。
三、工作记忆：活跃的额前叶皮质
心理学家拉里·斯夸尔认为归纳额前叶皮质功能最好的办法是“在他们皮质的适当部位植入记得的事件”，即“工作记忆”。但问题是即使额前叶皮质对工作记忆很重要，它也不具有超越这个功能的垄断地位。大脑其他部位的损伤，比如前脑基部，也会造成工作记忆障碍。