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谁都想要一个更大更聪明的大脑。 这从 “右脑开发”、“聪明药”之类的广告漫天飞舞便可见一斑。可惜的是,这些培训和药物基本都不靠谱,大多是一些坑人钱财的玩意。那么,有没有什么办法可以真正地帮我们长一长脑子呢?
理论上说,这应该是有的,毕竟我们的脑子也曾经不断长大过(封面图)。这次我们将带着这个疑问,淌入历史的长河,从灵长类动物的演化中探寻一点点线索。
灵长类种类繁多,包括我们熟知的狐猴、旧大陆猴、新大陆猴、长臂猿和猩猩等(图1)。灵长类与其它哺乳类动物相比,身手灵活、智力发达,故被以“灵长”来命名,具有“万物之灵,众生之长”的意思。除了身体形态的不同(比如大拇指灵活,能与其他趾/指对握),灵长类还有其他明显的行为特征,比如,大多为杂食性,选择食物和取食方法各异;还具备很强的社会性,喜欢群居在一起,形成不同的部落、族群。
1、脑子越大,越聪明
脑子越大,越聪明。这句话虽然不是绝对地正确,但是却是揭示了存在于脊椎动物们中的一个较为普遍的规律。特别是对于某一亲缘关系较近的群体——比如,我们今天要聊的灵长类(图2)——而言,这一现象更为明显。 我们在前文《人的大脑有多大?》中重点介绍了人类有一颗超乎寻常大的大脑。这可能会造成一个误会,让读者以为人类是上天唯一眷顾的族群。事实上,这一现象并不专属于人类,而是整个灵长类的特征,我们人类正好是最突出的代表。
那么,为什么这些超乎寻常大的大脑会长在灵长类的头上,我们大脑的容量之间又有怎样的演化规律呢?要想了解灵长类大脑演化的秘密,我们应该从大脑和灵长类的特性上入手。
2、吃得越多,脑子越大?
我们都知道,大脑是一个高耗能的器官。现代人类的大脑占体重的2%,但是却消耗着我们摄入能量的20%-25%。因此,在食物匮乏的野生环境中,饮食习惯必然会影响着大脑的大小。 伴随着演化的推进,灵长类动物的体型和大脑呈现除了大型化的趋势(图2),而这些物质的增长都需要能量的支持。更大的体型和更大的大脑都意味着更多的能量使用。
这表明,更高级的灵长类每天需要将更多的时间花在“吃”上。这不仅包括要细嚼慢咽的将食物吞入腹中,更涉及要费尽艰辛地去寻找和处理食物。而实际情况是,在野外的环境中,找食物所花费的时间往往比将其吃下去花费的时间更久。
研究表明,事实也是如此,伴随着体重和大脑容量的增加,灵长类动物每天需要花越来越多的时间用于“吃”上。然而,每天只有24小时,除了吃还得睡,还得玩耍,还得保护领地、照顾孩子。因此,每天花费在吃上的时间是应该是有一个极限的。对于现存的灵长类而言,几乎没有谁可以每天维持超过8小时的进食时间(图3)。因此,单从能量摄入的角度而言,灵长类大脑容量的增加也是必然会存在一个极限的。
现实世界中,按普通灵长类的饮食结构和方式而言,大猩猩(Gorilla)的脑容量便是这个极限。 我们知道演化的结果是,人类的大脑容量远超黑猩猩、大猩猩等类人猿,但我们每天花在吃的时间却远远地少于其他灵长类。这说明,早期人类必然是改善了饮食结构(比如摄入更多的蛋白质)或方式(熟食),找到了更高效的能量获取方法。
由于火的使用和生产力的提升(狩猎、畜牧、种植等技术的发展),导致了人类的饮食结构和习惯变得更为高效,能够在更短的时间内获得大量的能量,这为我们大脑的增长提供了物质和能量的基础。因此,可以说火的使用的确对于人类的进化具有及其重要的作用。
那么,是不是摄入的能量越多,大脑就会越大,我们就会变得更聪明呢?
Hmm,从实际情况而言,对于体重而言的确如此(图4)。但是对于大脑的而言,能量的摄入只是一个前提条件,要想让大脑变得更大、更聪明则还需要其他条件,比如:要多用脑子!
作为人类的我们都明白,脑子的用处可多了!如果有兴趣的话,人人都可以列出《大脑的1001种用法》。不过,与我们相比,非人灵长类动物们用脑子的广度和强度都要差得多。毕竟,他们日常生活中的主要任务就是吃、睡、保护领地和抚育后代。
那么,有没有一个比较好的指标,适用于绝大多数的灵长类动物,能够较好的反应他们的智能水平,并且与大脑的大小呈现出了较强的相关性呢?
3、朋友越多,脑子越大?
的确,科学家们找到了一个不错的指标:社交能力。
二十几年前,人类学家罗宾·邓巴(Robin Dunbar)等人提出了一个有趣的理论:社会脑假说(Social brain hypothesis)。该理论认为人类大脑的进化是为了在庞大而复杂的群体中生存和繁衍,即社交的需求是推动大脑新皮层(Neocortex)增长的主要因素[3-4]。
该理论认为,灵长类动物在共同生活的过程中,个体需要与种族内的每个其他个体建立起某种长期的 “社交关系” 。社会性动物需要面对独居动物不需考虑的脑力挑战:它们必须认识自己群里的成员,应付流动变化的关系纽带、处理冲突、控制或欺骗同胞等等。而负责处理认知、空间推理、语言与抽象思维的大脑新皮层在整个大脑中所占的比例越大,个体能处理的人际关系也就越多,于是平均种族就越庞大。
因此,在灵长类中,社会群体大小和大脑新皮层的大小之间存在正相关的关系(图5)。这个理论提出之后,学者们在针对灵长类动物和人类所开展的研究都找到了不少支持的证据[5-6]。
在这个理论的基础上,以现代人的新皮层大小计算,人类的群体大小上限大致是150人(图5)。也就是说,我们在日常生活中能稳定维持的“有效社交”大致只有150人。有趣的是,这与人类学家们根据调查所得出的实际数值非常接近(图6)。并且,有不少研究分析了社交网络(如facebook)和电子游戏(如EVE Online)中用户所能稳定维持的好友数,其上限也基本与150吻合[7]。
那么,这个社会脑假说是否正确呢?平心而论,这种涉及社会关系的理论或许能够揭示一个普遍的规律,但是却很难真正地得到科学的验证。不过,相反地是,我们也可以通过自己的实际行动来评估这个假说。想不想了解这个假说的可靠性?想的话,就请大家填写一下这份问卷吧:
如何拥有一个更大的脑子?mp.weixin.qq.com后记
“社会脑”是当前神经科学和行为学的热点研究方向之一。随着研究的推进,更多的理论假说不断的被提出。大脑(及其中的新皮层)演化的必然涉及到方方面面的因素,无论是饮食、社会关系还是其他的因素,哪一个方面都不可能完全解释这一结果。并且,这些因素在不同的动物群体中所占的比重还有较大的差异。对群居性的灵长类而言,社会关系可能占了更大的比重;对于独居性的动物而言,饮食或其他因素可能会占据更大的比重。
参考资料:
[1] Sousa, A.M.M., Meyer, K.A., Santpere, G., Gulden, F.O., and Sestan, N. (2017). Evolution of the Human Nervous System Function, Structure, and Development. Cell 170, 226-247.
[2] Fonseca-Azevedo, K., and Herculano-Houzel, S. (2012). Metabolic constraint imposes tradeoff between body size and number of brain neurons in human evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences.
[3] Dunbar, R. I. M. (1998). The social brain hypothesis. Evolutionary Anthropology, 6(5), 178-190.
[4] Dunbar, R.I., and Shultz, S. (2007). Evolution in the social brain. Science 317, 1344-1347.
[5] Sallet, J., Mars, R. B., Noonan, M. P., Andersson, J. L., O’Reilly, J.X., Jbabdi, S., Croxson, P. L., Jenkinson, M., Miller, K. L., & Rushworth, M. F. S. (2010). Social network size affects neural circuits in macaques. Science, 334(6056), 679-700.
[6] Dunbar, R. I. M. (2011). The social brain meets neuroimaging. Trends in Cognitive Sciences, 16(2), 101-102.
[7] Kanai, Ryota, et al. "Online social network size is reflected in human brain structure." Proc. R. Soc. B (2011): rspb20111959.
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