人类的大脑为何不断缩小？大概是做社会人的代价吧
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人类的脑部大得异常。如果按脑部与身体的比重计算，人脑占了整个身体重量的 2%，而其他哺乳动物如大象，脑部甚至占不到体重的 0.1%。哪怕是同为灵长类的黑猩猩，脑部体积也不及人脑的一半。也许正是凭着出众的脑容量，人类才从灵长类中脱颖而出。但令科学家十分困惑的是，几千年前人类的脑部竟开始缩小了……
左一为人类，左二为倭黑猩猩，左三为黑猩猩（图片来源：bhavanajagat）
本文转载自公众号“环球科学”
撰文 栗子
审校 二七
人类和黑猩猩，原本有一个共同的祖先。但在大约 600 万年前，演化来到了岔路口。在其中一个分支上，动物的脑部在数百万年间迅猛增大，巅峰时几乎有祖先脑部大小的 4 倍。这群生物，终以智人的名义存活至今。而在另一条岔路上，黑猩猩的脑部体积大约只有人脑的 1/3。
发达的头脑，让人类逐渐拥有了复杂计算和抽象思维的能力，并依靠智慧“统治”了地球。可是，科学家观察人类头骨时惊讶地发现，比起一万多年前的古代人，现代人的脑容量却更小了。
人类的脑部为什么会缩小？这是学界一直试图解开的谜团，不同的学者也曾经提出过各式各样的假说。现在有一群科学家，用蚂蚁的生活方式解释了这个问题。
3000 年前急转直下
想要知道人脑缩小的原因，至少得先弄清楚，人脑缩小究竟发生在什么时期。
来自美国几所大学的科学家聚在一起，观察了 985 块人类（或人类祖先）的头骨化石与骨骼标本。这些样本都来自 10 岁以上的个体，他们的颅骨容积，代表了过去的 1000 万年间脑部的演化情况。
结果发现，自从大约 200 万年前开始，人类祖先的脑容量迅速增大，原本 450 毫升左右的脑容量，几乎翻了两番。直到大约 3000 年前，人类的脑容量开始快速下降：这比从前估计的要晚许多，距离今天也不算遥远，放在我国大致是商周交替的时期。
折线图分三段：从 1000 万年前到大约 200 万年前，人类祖先（指中新世至早更新世的人科成员）的脑容量未有剧烈改变；自大约 200 万年前起，人类祖先（指人属的早期成员）脑容量急剧扩张；大约 3000 年前，人类（指智人）脑容量开始回落（图片来源：原论文）
对于大约 200 万年前开始的那场猛烈的脑部扩张，学界已经有比较充分的解释。其中一个主要原因可能是饮食，200 多万年前我们的祖先开始食用肉类。由于脑部是大量耗能的器官，高热量的肉和骨髓与植物性饮食相比，提供了额外的能量，可以支持更大的脑部去运转。不然，在肠道和大脑争抢资源的情况下，脑部很难迅速增大。
可是一旦问到，最近几千年间人脑为什么会缩小，学界便没有一个广泛认定的答案了。
先前有人认为，脑部缩小是整个身体变小的副产物；还有人提出，脑部变小和人类的“自我驯化”有关。自我驯化是一种假说，指我们的祖先会选择脸部或其他特征看起来攻击性比较低的异性作为伴侣，从而让后代的相貌更温和。
而这一次，研究团队反驳了这些说法。首先，在最近 1 万年间，人类的体重下降幅度约有 5 公斤，按照脑部占的比例计算，对应的脑容量下降只有 22 毫升，而这一时期人类脑容量的实际下降幅度，比 22 毫升的 5 倍还多。并且，体重下降从大约 5 万年前就开始了，而脑容量下降却在大约 3000 年前才普遍出现，很难将这个现象与体重下降关联起来。
另外，虽然人类脑容量的下降幅度的确与最近 1 万年间驯养动物的脑容量下降幅度相近，但人类“自我驯化”很可能始于 30 万年前（也有说法认为始于 8 万年前），远远超出了人类脑容量下降的时间尺度。因此团队认为这个理由很难拿来解释最近数千年尺度上人类脑容量的下降。
古埃及人的社会生活（图片来源：Horus3）
科学家们觉得，还是要从社会生活的角度来看这个问题。他们的观点是，随着社会发展，人们更加依赖集体智慧，因此即使不在自己大脑里储存全部信息，也能维持日常生存；而脑部又是大量耗能的器官，如果能缩小尺寸，也意味着整个身体的能耗降低。
不过，这个假说又能怎样验证呢？
人类的演化故事，让别的动物来讲
科学家想到了另一种高度社会化的动物，就是蚂蚁。
虽然，蚂蚁的脑部不像人类那样复杂，蚂蚁的社会演化路径也与人类有所不同，但蚂蚁社会中有群体决策，有明确分工，它们还会生产食物，而这些同样是人类社会生活的重要内容。并且在现生的蚂蚁当中，保留着相对完整的演化史，比起人类本身更方便研究。
想到这些，团队便觉得可以用蚂蚁当模型，来探索人脑缩小是不是与社会生活有关。
比如，切叶蚁（Atta cephalotes）是一种拥有农业习性的蚂蚁，懂得自己种植真菌。在这种蚂蚁当中，有些负责收割叶子的工蚁，脑中一个名叫“蕈形体”（mushroom bodies）的区域大得不成比例。而科学家发现，在越大的蚁群里，这些工蚁的脑部就越小。
切叶蚁脑部的蕈形体。（图片来源：Wikimedia Commons）
蕈形体，是蚂蚁脑中整合嗅觉信号与视觉信号的地方，对学习和记忆至关重要。
那么科学家的发现意味着，群体认知和分工，都可能让蚂蚁的脑部大小发生改变。换句话说，当知识能在一个群体里共享，或是拥有专业技能的个体在为整个群体服务的时候，大脑也可能变为适应集体生活的高效版：更小尺寸、更低能耗。
类似的道理或许也适用于人类。当狩猎采集为主的生活，逐渐转为农耕为主的生活，人类群落的规模也不断扩大。在一个社会当中，人们的知识能够外化，每个个体不再需要储存那样大量的信息，也可能让脑容量朝着缩小的方向发展。
这项研究的作者之一、波士顿大学的詹姆斯·特拉涅洛（James Traniello）博士说，一群人加在一起，比群体里最聪明的那个人还要聪明，这就是所谓“群体的智慧”（wisdom of the crowds）。
当然，一种理论并不能成为几千年里人类脑部变小的全部原因，且这种理论也还需要更多的数据来验证。不过科学家说，至少时间对得上。
图片来源：Wikimedia Commons
人类最早的农业实践，在大约 12 000 年前发展起来，从此农耕部落开始出现在世界各地。在 10 000-5000 年前，农耕转变为人类最常见的生活方式。而到大约 3000 年前，世界人口估计超过 1 亿，社会已有相当规模。若此时人类脑容量开始全面下降，在研究团队看来解释得通。
我们越来越傻了吗
时至今日，人类的脑部还在不断缩小。当然，这不意味着智力下降，至少在过往的研究当中，脑部尺寸和智力之间的关系并不强。
不过，你可能还是想知道，现代人把大量信息储存在电子产品里面，对大脑功能会不会有影响。2015 年的一项研究，调查了来自欧洲多国的 6000 名成年人的记忆习惯，其中有 1/3 的受访者都表示，当自己要回忆起某个信息时，会首先依靠计算机，而不是努力回忆。其中，英国受访者的这项趋势最为明显，有 80% 的人都说“先上网查”。
搜索工具（图片来源：Tumisu via Pixabay）
对此，英国伯明翰大学的玛利亚·温伯（Maria Wimber）博士十分担心：“人类在每次回忆时，大脑可能都会强化记忆，同时忘记一些无关的混淆项。过往研究也一再表明，主动回忆是创造永久记忆的有效方式，被动重复无法获得同样的效果。可以说，在尝试回忆前直接上网搜索，这种趋势会阻止长期记忆的建立。”
这样的现象被称为“数字健忘症”（digital amnesia）。在认知科学家眼中，背后的原因可以解释为：人对大脑的依赖越少，神经元之间的连接就越少建立，令大脑的发展停滞不前。
总有硅基生物要害朕。
封面图来源：Pixabay
论文信息
【标题】When and Why Did Human Brains Decrease in Size? A New Change-Point Analysis and Insights From Brain Evolution in Ants
【作者】Jeremy M. DeSilva, James F. A. Traniello, Alexander G. Claxton and Luke D. Fannin
【期刊】Frontiers in Ecology and Evolution
【日期】22 October 2021
【DOI】10.3389/fevo.2021.742639
【链接】https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fevo.2021.742639/full
【摘要】Human brain size nearly quadrupled in the six million years since Homo last shared a common ancestor with chimpanzees, but human brains are thought to have decreased in volume since the end of the last Ice Age. The timing and reason for this decrease is enigmatic. Here we use change-point analysis to estimate the timing of changes in the rate of hominin brain evolution. We find that hominin brains experienced positive rate changes at 2.1 and 1.5 million years ago, coincident with the early evolution of Homo and technological innovations evident in the archeological record. But we also find that human brain size reduction was surprisingly recent, occurring in the last 3,000 years. Our dating does not support hypotheses concerning brain size reduction as a by-product of body size reduction, a result of a shift to an agricultural diet, or a consequence of self-domestication. We suggest our analysis supports the hypothesis that the recent decrease in brain size may instead result from the externalization of knowledge and advantages of group-level decision-making due in part to the advent of social systems of distributed cognition and the storage and sharing of information. Humans live in social groups in which multiple brains contribute to the emergence of collective intelligence. Although difficult to study in the deep history of Homo, the impacts of group size, social organization, collective intelligence and other potential selective forces on brain evolution can be elucidated using ants as models. The remarkable ecological diversity of ants and their species richness encompasses forms convergent in aspects of human sociality, including large group size, agrarian life histories, division of labor, and collective cognition. Ants provide a wide range of social systems to generate and test hypotheses concerning brain size enlargement or reduction and aid in interpreting patterns of brain evolution identified in humans. Although humans and ants represent very different routes in social and cognitive evolution, the insights ants offer can broadly inform us of the selective forces that influence brain size.
参考链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1466-8238.2010.00587.x
https://journals.sagepub.com/doi/10.1111/j.1467-9280.2006.01693.x
https://www.eurekalert.org/news-releases/932004
https://www.nationalgeographic.org/article/development-agriculture/
https://theconversation.com/our-dependence-on-digital-devices-may-affect-sleep-and-memory-28464
https://www.psu.edu/news/impact/story/digital-amnesia/
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