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如何擁有一個更大的腦子?

3月
25
2019

2019年3月25日14時 全腦魔法師

全腦魔法師

1、腦子越大,越聰明

腦子越大,越聰明。這句話雖然不是絕對地正確,但是卻是揭示了存在於脊椎動物們中的一個較為普遍的規律。特別是對於某一親緣關係較近的群體——比如,我們今天要聊的靈長類(圖2)——而言,這一現象更為明顯。

我們在前文《人的大腦有多大?》中重點介紹了人類有一顆超乎尋常大的大腦。這可能會造成一個誤會,讓讀者以為人類是上天唯一眷顧的族群。事實上,這一現象並不專屬於人類,而是整個靈長類的特徵,我們人類正好是最突出的代表。

圖2. 隨著演技的推進,靈長類出現了大型化的趨勢,於此同時大腦的容量也逐步增加<1>。

那麼,為什麼這些超乎尋常大的大腦會長在靈長類的頭上,我們大腦的容量之間又有怎樣的演化規律呢?要想了解靈長類大腦演化的秘密,我們應該從大腦和靈長類的特性上入手。

2、吃得越多,腦子越大?

我們都知道,大腦是一個高耗能的器官。現代人類的大腦占體重的2%,但是卻消耗著我們攝入能量的20%-25%。因此,在食物匱乏的野生環境中,飲食習慣必然會影響著大腦的大小。
伴隨著演化的推進,靈長類動物的體型和大腦呈現除了大型化的趨勢(圖2),而這些物質的增長都需要能量的支持。更大的體型和更大的大腦都意味著更多的能量使用。

這表明,更高級的靈長類每天需要將更多的時間花在「吃」上。這不僅包括要細嚼慢咽的將食物吞入腹中,更涉及要費盡艱辛地去尋找和處理食物。而實際情況是,在野外的環境中,找食物所花費的時間往往比將其吃下去花費的時間更久。

圖3. 部分靈長類體重、腦容量和每日的進食時間之間的關係。以及按人類的體重和大腦容量所推算出的人類理論上應該在攝食上花費的時間<2>。

研究表明,事實也是如此,伴隨著體重和大腦容量的增加,靈長類動物每天需要花越來越多的時間用於「吃」上。然而,每天只有24小時,除了吃還得睡,還得玩耍,還得保護領地、照顧孩子。因此,每天花費在吃上的時間是應該是有一個極限的。對於現存的靈長類而言,幾乎沒有誰可以每天維持超過8小時的進食時間(圖3)。因此,單從能量攝入的角度而言,靈長類大腦容量的增加也是必然會存在一個極限的。

現實世界中,按普通靈長類的飲食結構和方式而言,大猩猩(Gorilla)的腦容量便是這個極限。
我們知道演化的結果是,人類的大腦容量遠超黑猩猩、大猩猩等類人猿,但我們每天花在吃的時間卻遠遠地少於其他靈長類。這說明,早期人類必然是改善了飲食結構(比如攝入更多的蛋白質)或方式(熟食),找到了更高效的能量獲取方法。

由於火的使用和生產力的提升(狩獵、畜牧、種植等技術的發展),導致了人類的飲食結構和習慣變得更為高效,能夠在更短的時間內獲得大量的能量,這為我們大腦的增長提供了物質和能量的基礎。因此,可以說火的使用的確對於人類的進化具有及其重要的作用。

那麼,是不是攝入的能量越多,大腦就會越大,我們就會變得更聰明呢?

圖4. 在被人類圈養的條件下,非人靈長類動物的能量攝入問題已經被解決了。那麼,今後它們的大腦會變得更大嗎?

Hmm,從實際情況而言,對於體重而言的確如此(圖4)。但是對於大腦的而言,能量的攝入只是一個前提條件,要想讓大腦變得更大、更聰明則還需要其他條件,比如:要多用腦子!

作為人類的我們都明白,腦子的用處可多了!如果有興趣的話,人人都可以列出《大腦的1001種用法》。不過,與我們相比,非人靈長類動物們用腦子的廣度和強度都要差得多。畢竟,他們日常生活中的主要任務就是吃、睡、保護領地和撫育後代。

那麼,有沒有一個比較好的指標,適用於絕大多數的靈長類動物,能夠較好的反應他們的智能水平,並且與大腦的大小呈現出了較強的相關性呢?

3、朋友越多,腦子越大?

的確,科學家們找到了一個不錯的指標:社交能力。

二十幾年前,人類學家羅賓·鄧巴(Robin Dunbar)等人提出了一個有趣的理論:社會腦假說(Social brain hypothesis)。該理論認為人類大腦的進化是為了在龐大而複雜的群體中生存和繁衍,即社交的需求是推動大腦新皮層(Neocortex)增長的主要因素<3-4>。

該理論認為,靈長類動物在共同生活的過程中,個體需要與種族內的每個其他個體建立起某種長期的 「社交關係」 。社會性動物需要面對獨居動物不需考慮的腦力挑戰:它們必須認識自己群里的成員,應付流動變化的關係紐帶、處理衝突、控制或欺騙同胞等等。而負責處理認知、空間推理、語言與抽象思維的大腦新皮層在整個大腦中所占的比例越大,個體能處理的人際關係也就越多,於是平均種族就越龐大。

圖5. 靈長類新皮層大小與社交群體大小之間的關係。以及按人類新皮層大小所推算出的理論群體大小<3>。

因此,在靈長類中,社會群體大小和大腦新皮層的大小之間存在正相關的關係(圖5)。這個理論提出之後,學者們在針對靈長類動物和人類所開展的研究都找到了不少支持的證據<5-6>。

在這個理論的基礎上,以現代人的新皮層大小計算,人類的群體大小上限大致是150人(圖5)。也就是說,我們在日常生活中能穩定維持的「有效社交」大致只有150人。有趣的是,這與人類學家們根據調查所得出的實際數值非常接近(圖6)。並且,有不少研究分析了社交網絡(如facebook)和電子遊戲(如EVE Online)中用戶所能穩定維持的好友數,其上限也基本與150吻合<7>。

圖6. 人類的社交網絡中的朋友結構,及其對應的數目。

那麼,這個社會腦假說是否正確呢?平心而論,這種涉及社會關係的理論或許能夠揭示一個普遍的規律,但是卻很難真正地得到科學的驗證。不過,相反地是,我們也可以通過自己的實際行動來評估這個假說。

後記

「社會腦」是當前神經科學和行為學的熱點研究方向之一。隨著研究的推進,更多的理論假說不斷的被提出。大腦(及其中的新皮層)演化的必然涉及到方方面面的因素,無論是飲食、社會關係還是其他的因素,哪一個方面都不可能完全解釋這一結果。並且,這些因素在不同的動物群體中所占的比重還有較大的差異。對群居性的靈長類而言,社會關係可能占了更大的比重;對於獨居性的動物而言,飲食或其他因素可能會占據更大的比重。


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