人類無疑是偉大的生物,從靈長類動物不斷進化而來,如今的我們,有各自獨特的文化,用不同語言交流,并将腳步踏向太空!
擁有這些,最主要原因就是我們擁有一個超越其他生物的大腦,我們也以大腦的巨大而聞名,平均而言,靈長類動物的大腦體積幾乎是同等體型哺乳動物的兩倍。
人類大腦進化過程!
在近700萬年的時間裡,人類大腦的體積增長了兩倍,其中大部分的增長發生在過去的200萬年裡。
确定大腦随時間的變化是很難的,因為沒有古猿的大腦來稱重。然而,研究人員可以測量古猿頭骨的内部,一些罕見的化石保存了頭骨内部的天然鑄型。
就是這些研究早期頭骨的方法為研究人員提供了關于古代大腦體積的證據,以及一些關于大腦主要區域相對大小的細節。
在人類曆史的前三分之二的時間裡,我們祖先的大腦大小基本在今天其他猿類的範圍之内。
著名的露西化石,南方古猿,他們頭骨内部在400 - 550毫升,而黑猩猩頭骨内部約400毫升,大猩猩的在500和700毫升之間。
在這段時間裡, 與猿類相比,南方古猿的大腦結構和形狀開始顯示細微變化。例如,大腦皮層開始擴張,重新組織其功能,從視覺處理轉向大腦的其他區域。
在人類進化的最後三分之一階段,幾乎所有的活動都發生在大腦大小上。
能人(最早的智人)的腦容量出現了适度的跳躍,包括與語言相關的前額葉布羅卡氏區(Broca’s area)的擴張。
180萬年前,第一具直立人頭骨化石的腦容量大約略大于600毫升。
從這裡開始,我們的物種腦容量開始了緩慢的上升,50萬年前達到了1000多毫升。早期智人的腦容量已經在今天的人類範圍内,平均為1200毫升或更多(現代人在1500毫升左右)。
為什麼人類能夠擁有巨大的大腦呢?
原因也是多方面的,但是最根本的因素是,我們吃的越來越好了!
大腦需要額外的能量,每克大腦消耗的能量比每克身體消耗的能量還要多。大腦越大,神經元越多,消耗的能量也越多。
和人類相比,類人猿的典型飲食是生食,因此它們無法為比現在更多的神經元供能。要做到這一點,它們需要花費更多的時間來覓食和喂食,所以猿類不可能進化出和人類一樣大的大腦。
我們的祖先學習了烹饪,克服了這種限制。煮熟的食物比生的食物提供更多的熱量,而且更容易咀嚼和消化。
這些早期的廚師可以從相同的進食時間中獲得更多的能量。這反過來又刺激了更多的神經元和更大的大腦。
有研究給出了一個靈長類大腦神經元、體重和進食時間之間的關系(不過這項研究被認為沒有考慮到具體吃什麼食物,因為不同食物有不同能量)。研究情況如下圖:
進食時間和神經元
也就是說,如果靈長類動物每天最多進食10小時,那麼它的大腦最多可容納1130億個神經元,在這種情況下,它的重量不超過64公斤。
(相比之下,我們的大腦大約有860億個神經元。)
基因和文化進一步影響智商!
研究表明,人類大腦發育的基因控制較松,使我們比靈長類同胞更靈活地學習和适應環境。
新皮質是大腦最外層的一層,其特征是彎曲的腦溝,即大腦褶皺,這一區域賦予了所有靈長類動物異常的智力。
無論是黑猩猩還是人類,這一大腦區域在出生後的幾年裡都在繼續生長和組織,使我們能夠學習和發展社交能力。
大腦根據環境線索進行重組的能力被稱為可塑性,正是這種靈活性使我們能夠學習我們出生時從未知道的東西,比如系鞋帶或者微積分問題等等。
基因對黑猩猩大腦組織的影響比人類要嚴格得多,這使得環境在我們的神經發育中發揮了更大的作用。
研究人員推測,出生時大腦發育不全可能有助于增強我們的神經可塑性。
與剛出生的黑猩猩相比,人類的嬰兒出生時大腦發育較差,這讓我們更加無助,但卻允許更多的大腦發育發生在出生後,外部世界可以在其中發揮更大的作用。
這項研究于2015年11月發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)網絡版上。
另外,研究人員發現大腦形狀的變化強調了與深度規劃、溝通、解決問題和其他更高級的認知功能相關的區域。
由于我們的文化和語言的複雜性,飲食需求和技術能力的不斷提升,我們的大腦适應了這些變化。
最後
具有某種進化諷刺意味的是,過去1萬年人類實際上縮小了自己的大腦。農業人口中有限的營養可能是這一趨勢的一個重要驅動因素。
然而,在過去的100年裡,随着兒童營養的增加和疾病的減少,工業社會的腦容量出現了反彈。
在這裡要說明的是,大腦的大小并不是決定智商的唯一指标,因為人類的大腦既不是最大的,也不是全身所占比例最多的。
雖然不能預測未來的進化,但與技術和基因工程的更大融合可能會把人類大腦推向未知。
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