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,并將腳步踏向太空!
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700萬年的時間里,人類大腦的體積增長了兩倍,其中大部分的增長發(fā)生在過去的200萬年里。
確定大腦隨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內(nèi)部,一些罕見的化石保存了頭骨內(nèi)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(guān)于古代大腦體積的證據(jù),以及一些關(guān)于大腦主要區(qū)域相對大小的細節(jié)。
在人類歷史的前三分之二的時間里,我們祖先的大腦大小基本在今天其他猿類的范圍之內(nèi)。
著名的露西化石,南方古猿,他們頭骨內(nèi)部在400 - 550毫升,而黑猩猩頭骨內(nèi)部約400毫升,大猩猩的在500和700毫升之間。
在這段時間里, 與猿類相比,南方古猿的大腦結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)向大腦的其他區(qū)域。
在人類進化的最后三分之一階段,幾乎所有的活動都發(fā)生在大腦大小上。
能人(最早的智人)的腦容量出現(xiàn)了適度的跳躍,包括與語言相關(guān)的前額葉布羅卡氏區(qū)(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。
從這里開始,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(jīng)在今天的人類范圍內(nèi),平均為1200毫升或更多(現(xiàn)代人在1500毫升左右)。
為什么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(jīng)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(xiàn)在更多的神經(jīng)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(xué)習了烹飪,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(jīng)元和更大的大腦。
有研究給出了一個靈長類大腦神經(jīng)元、體重和進食時間之間的關(guān)系(不過這項研究被認為沒有考慮到具體吃什么食物,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(jīng)元
也就是說,如果靈長類動物每天最多進食10小時,那么它的大腦最多可容納1130億個神經(jīng)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(jīng)元。)
基因和文化進一步影響智商!
研究表明,人類大腦發(fā)育的基因控制較松,使我們比靈長類同胞更靈活地學(xué)習和適應(yīng)環(huán)境。
新皮質(zhì)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(qū)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(qū)域在出生后的幾年里都在繼續(xù)生長和組織,使我們能夠?qū)W習和發(fā)展社交能力。
大腦根據(jù)環(huán)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?qū)W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?qū)谛尚纱竽X組織的影響比人類要嚴格得多,這使得環(huán)境在我們的神經(jīng)發(fā)育中發(fā)揮了更大的作用。
研究人員推測,出生時大腦發(fā)育不全可能有助于增強我們的神經(jīng)可塑性。
與剛出生的黑猩猩相比,人類的嬰兒出生時大腦發(fā)育較差,這讓我們更加無助,但卻允許更多的大腦發(fā)育發(fā)生在出生后,外部世界可以在其中發(fā)揮更大的作用。
這項研究于2015年11月發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)網(wǎng)絡(luò)版上。
另外,研究人員發(fā)現(xiàn)大腦形狀的變化強調(diào)了與深度規(guī)劃、溝通、解決問題和其他更高級的認知功能相關(guān)的區(qū)域。
由于我們的文化和語言的復(fù)雜性,飲食需求和技術(shù)能力的不斷提升,我們的大腦適應(yīng)了這些變化。
最后
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(nóng)業(yè)人口中有限的營養(yǎng)可能是這一趨勢的一個重要驅(qū)動因素。
然而,在過去的100年里,隨著兒童營養(yǎng)的增加和疾病的減少,工業(yè)社會的腦容量出現(xiàn)了反彈。
在這里要說明的是,大腦的大小并不是決定智商的唯一指標,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(yù)測未來的進化,但與技術(shù)和基因工程的更大融合可能會把人類大腦推向未知。