古猿和现代人类大脑结构差不多,为什么思考能力相差十万八千里?

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人类无疑是伟大的生物,从灵长类动物不断进化而来,如今的我们,有各自独特的文化,用不同语言交流,并将脚步踏向太空!

拥有这些,最主要原因就是我们拥有一个超越其他生物的大脑,我们也以大脑的巨大而闻名,平均而言,灵长类动物的大脑体积几乎是同等体型哺乳动物的两倍。

人类大脑进化过程!

在近700万年的时间里,人类大脑的体积增长了两倍,其中大部分的增长发生在过去的200万年里。

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确定大脑随时间的变化是很难的,因为没有古猿的大脑来称重。然而,研究人员可以测量古猿头骨的内部,一些罕见的化石保存了头骨内部的天然铸型。

就是这些研究早期头骨的方法为研究人员提供了关于古代大脑体积的证据,以及一些关于大脑主要区域相对大小的细节。

在人类历史的前三分之二的时间里,我们祖先的大脑大小基本在今天其他猿类的范围之内。

著名的露西化石,南方古猿,他们头骨内部在400 - 550毫升,而黑猩猩头骨内部约400毫升,大猩猩的在500和700毫升之间。

在这段时间里, 与猿类相比,南方古猿的大脑结构和形状开始显示细微变化。例如,大脑皮层开始扩张,重新组织其功能,从视觉处理转向大脑的其他区域。

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在人类进化的最后三分之一阶段,几乎所有的活动都发生在大脑大小上。

能人(最早的智人)的脑容量出现了适度的跳跃,包括与语言相关的前额叶布罗卡氏区(Broca’s area)的扩张。

180万年前,第一具直立人头骨化石的脑容量大约略大于600毫升。

从这里开始,我们的物种脑容量开始了缓慢的上升,50万年前达到了1000多毫升。早期智人的脑容量已经在今天的人类范围内,平均为1200毫升或更多(现代人在1500毫升左右)。

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为什么人类能够拥有巨大的大脑呢?

原因也是多方面的,但是最根本的因素是,我们吃的越来越好了!

大脑需要额外的能量,每克大脑消耗的能量比每克身体消耗的能量还要多。大脑越大,神经元越多,消耗的能量也越多。

和人类相比,类人猿的典型饮食是生食,因此它们无法为比现在更多的神经元供能。要做到这一点,它们需要花费更多的时间来觅食和喂食,所以猿类不可能进化出和人类一样大的大脑。

我们的祖先学习了烹饪,克服了这种限制。煮熟的食物比生的食物提供更多的热量,而且更容易咀嚼和消化。

这些早期的厨师可以从相同的进食时间中获得更多的能量。这反过来又刺激了更多的神经元和更大的大脑。

有研究给出了一个灵长类大脑神经元、体重和进食时间之间的关系(不过这项研究被认为没有考虑到具体吃什么食物,因为不同食物有不同能量)。研究情况如下图:

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进食时间和神经元

也就是说,如果灵长类动物每天最多进食10小时,那么它的大脑最多可容纳1130亿个神经元,在这种情况下,它的重量不超过64公斤。

(相比之下,我们的大脑大约有860亿个神经元。)

基因和文化进一步影响智商!

研究表明,人类大脑发育的基因控制较松,使我们比灵长类同胞更灵活地学习和适应环境。

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新皮质是大脑最外层的一层,其特征是弯曲的脑沟,即大脑褶皱,这一区域赋予了所有灵长类动物异常的智力。

无论是黑猩猩还是人类,这一大脑区域在出生后的几年里都在继续生长和组织,使我们能够学习和发展社交能力。

大脑根据环境线索进行重组的能力被称为可塑性,正是这种灵活性使我们能够学习我们出生时从未知道的东西,比如系鞋带或者微积分问题等等。

基因对黑猩猩大脑组织的影响比人类要严格得多,这使得环境在我们的神经发育中发挥了更大的作用。

研究人员推测,出生时大脑发育不全可能有助于增强我们的神经可塑性。

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与刚出生的黑猩猩相比,人类的婴儿出生时大脑发育较差,这让我们更加无助,但却允许更多的大脑发育发生在出生后,外部世界可以在其中发挥更大的作用。

这项研究于2015年11月发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)网络版上。

另外,研究人员发现大脑形状的变化强调了与深度规划、沟通、解决问题和其他更高级的认知功能相关的区域。

由于我们的文化和语言的复杂性,饮食需求和技术能力的不断提升,我们的大脑适应了这些变化。

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最后

具有某种进化讽刺意味的是,过去1万年人类实际上缩小了自己的大脑。农业人口中有限的营养可能是这一趋势的一个重要驱动因素。

然而,在过去的100年里,随着儿童营养的增加和疾病的减少,工业社会的脑容量出现了反弹。

在这里要说明的是,大脑的大小并不是决定智商的唯一指标,因为人类的大脑既不是最大的,也不是全身所占比例最多的。

虽然不能预测未来的进化,但与技术和基因工程的更大融合可能会把人类大脑推向未知。

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