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大腦是如何演化

圖文 更新时间:2024-11-25 00:07:32

大腦是如何演化(了解大腦進化演變)1

了解大腦運作的基本原理,對提升自己和幫助他人都大有益處。如果你學會了識别什麼是有效(和無效)的大腦習慣,在與他人交流時,你就能識别他們的大腦習慣。跟着我從大腦的“思維進化”去了解大腦。

蘇聯的一位學者伊凡耶夫裡莫夫認為:“一旦我們人類的科學發展能夠更深入地了解和開發大腦,人類将會為儲存在腦内的巨大能力所震驚。如果人類迫使大腦發揮出一半的功能,那麼将可以輕而易舉地學會40種語言,背誦整部百科全書,拿到12個博士學位。”

人類的大腦有三層腦,它們功能各異,一層包裹一層。随着我們日益成熟,我們會在這三層大腦之上構建思維系統。第一層位于大腦的最裡層,是最古老的一層大腦“本能腦”也被認為是“爬行腦”。第二層大腦是大腦邊緣系統,人們常常稱之為“情緒腦”。第三層比較年輕的打腦皮層,人們稱之“智慧腦”。

大腦是如何演化(了解大腦進化演變)2

“爬行腦”

大約三億六千萬年前,原始魚類開始進軍陸地,水陸交界處出現了兩栖類,并進一步進化出可以完全脫離水域的爬蟲類。為了适應陸地生活,爬行動物演化出了最初的“本能腦”。這個小小的腦幹突出部分位于脊柱頂端,它的主要功能是保證身體的安全。本能腦的結構很簡單,隻有一個原始的反射模塊,可以讓爬行動物對環境快速做出本能反應,比如遇到危險就戰鬥或逃跑,遇到獵物就捕食,遇到心儀的異性就追求等。

“情緒腦”

到了大約2億年前,哺乳動物開始登場。它們為了更好地适應環境,不僅讓體溫保持恒定,還進化出了情緒。有了情緒的加持,哺乳動物就能在惡劣的環境中趨利避害,大大提升了其生存優勢,比如恐懼情緒可以讓自己遠離危險,興奮情緒可以讓自己專注捕獵,愉悅情緒可以增強同伴間的親密度,傷心情緒能引來同情者的關愛等。這也是為什麼我們喜歡把貓或狗當成寵物,因為這些動物很容易和我們産生情感上的交流,懂得取悅和照顧我們。

“智慧腦”

直到距今約250萬年前,人類才從哺乳動物中脫穎而出,在大腦的前額區域進化出了“新皮層”。這個新皮層直到7萬~20萬年前才真正成形,成為一個無與倫比的腦區,它讓我們産生語言、創造藝術、發展科技、建立文明,從此在這個星球上占據了絕對的生存優勢。

本能腦為你指出保持身體安全的方法,情緒腦給你提供情緒上的幫助,大腦皮層則為你規劃願景。

沒有三腦的協同,成功就極為困難。想象一下,如果三腦為了奪取身體控制權而戰,哪個會取勝?情緒腦會推翻大腦皮層的合理規劃,本能腦則會要求身體安全壓過情感。想象一下,如果三腦都想要不同的結果,會出現怎樣的混亂!想象一下,如果每部分腦都想勝過其他腦,赢得身體的控制權,你怎麼可能有協調一緻的行動?

限制大腦發展的六道難關

大腦進化的最大推手之一——“基因突變”

第一道難關:腦血流量不足

人腦的重量隻占體重的2%,但是卻消耗全身20%的血氧和25%的葡萄糖。這些能量,大多被用在腦神經細胞的電生理活動,以及腦中的廢物清理程序上。由于大腦需要消耗巨大的能量,因此大腦能否順利運轉、成長和進化的關鍵,就在于身體有沒有辦法滿足大腦的耗能需求。在人類、黑猩猩和大猩猩尚未分家之前,人科動物祖先的大腦和現今其他非人靈長類的大腦可能差異不大,大約隻消耗全身8%的能量。此時的大腦,并非不想要能量,但是由于受到大腦血流量的生理限制,出于無奈,也隻能接受這樣的條件。一直到一千萬年到一千五百萬年前的RNF213基因可能發生了正向變異,并因此導緻了頸動脈的直徑擴張, 讓流往大腦的血流量大增。

第二道難關:大腦無法從血液中有效獲取能量

血液中除了氧氣之外,最重要的物質就是葡萄糖。在突破上述第一道難關之後,進入大腦的血流量已經大幅增加,但是此時的大腦卻面臨到一個嚴重的問題:無法有效獲取血液中的葡萄糖。這就好比是眼前有一片魚蝦富饒的大海,但由于沒有适當的漁獵設備,身手再厲害的漁夫也隻能悻悻然地望洋興歎。幸好,這個問題也在及時的基因突變後迎刃而解。 這一次,前來救駕的是一個叫作葡萄糖轉運子的SLC2A1基因。

第三道難關:大腦容量太小

大腦獲得了足夠的血流量、血氧和葡萄糖之後,資源豐沛,不但可以輕松應付認知運算和新陳代謝所需的耗能,甚至還有了擴充的本錢。但是有擴充的本錢,還得要有擴充的機會才行。在大約600萬~700萬年前,人類祖先剛剛與黑猩猩分道揚镳,此時至少有三個基因變異,剛好援助了人類大腦的擴增。第一個基因,就是名為ASPM的“異常紡錘狀小腦畸形症相關”基因。第二個基因,是ARHGAP11B基因。第三個基因,是HAR1序列。

第四道難關:頭顱肌肉形成緊箍咒

在大腦獲得了大量血流、氧氣、養分,并且開始擴增之後,最後一道限制大腦增長的桎梏,大家一定猜不到是什麼。這項桎梏,沒想到竟然是用來保護大腦的頭骨和頭顱肌肉。當時的頭骨和頭顱肌肉結構十分強健,雖然它們提供的保護功能極佳,但是卻同時宛如是孫悟空頭上的緊箍圈一樣,牢牢束緊着大腦,讓大腦毫無增長的空間。那究竟頭顱空間和腦容量爆發的起因為何呢?原來,這個腦容量大躍進現象的起點,可能和某一個基因突變有關,而且最令人訝異的是,這個基因竟然和負責咀嚼的咬合肌有關。咀嚼肌群變小之後,可能意外釋放了該肌群對頭骨的束縛,使得腦容量獲得了擴充的機會。

第五道難關:神經網絡聯結不足

随着基因突變所帶來的前四道救援,腦細胞數量和腦容量都已經逐漸擴增。但是較多的腦細胞和較大的腦容量,并不一定就有較高的智商。最近的腦造影研究顯示,腦細胞和腦區之間的聯結方式和強度, 似乎和智商的關聯度更高。在人類大腦的進化過程中,要如何突破這場困境呢?是否曾經有過基因變異而導緻神經聯結出現變化?答案是有的! 這個基因就是SRGAP2基因。

SRGAP2基因所制造的蛋白質, 與神經遷徙和神經分化等功能有關。它可以延緩神經細胞成熟的時間,并且增加神經脊的數量和密度。神經脊是位于神經細胞樹突上的突起物,與來自其他神經細胞的突觸相聯結。當神經脊的數量和密度增加時,也就形成了更多的神經聯結。

第六道難關:智慧不足

在前五道“基因突變”的援助下,大腦獲得了更多的血流量和能量、腦細胞和大腦皺褶增加、腦容量變大,而且神經細胞之間的聯結也獲得了增強。但是想要發展出各種較高階的認知能力,包括簡單的語言和溝通能力,則需要更進一步的推力才行。

在大約五十萬年前,人類的FOXP2基因出現變異,讓語言能力變強,也讓人類的認知能力更向前邁進了一步。

事物越複雜,其需要進化的時間就越長。人腦是高度複雜的,所以經過了很長時間的進化。此外,因為每一代都是對上一代的改進,而不是全新的改變,所以有些東西看起來似乎不合邏輯。

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