三千年前，人类大脑为何神秘变小？解开谜团的线索来自蚂蚁

▎药明康德内容团队编辑

大脑是人体中最复杂的器官。在我们近600万年的进化史中，人脑体积几乎翻了4倍。然而之前的研究发现，人类脑容量在历史上缩小过。到底是什么导致的人脑缩小？这些变化是何时又为什么发生的？一直以来都是困扰人类学家的一大谜团。

近日，科学家们通过观察蚂蚁模型提出了这样的假设：人类大脑进化的模式受到集体智慧（collective intelligence）的影响。换句话说，信息高度共享的社会与高效分工，使人脑为了节省代谢成本，从而缩小了体积。

▲该论文发表在“Frontiers in Ecology and Evolution”杂志上（图片来源：论文页面截图）

“今日关于人类的一个令人惊讶的事实是，与更新世（258.8万-1.17万年前）祖先的大脑相比，我们的大脑更小。然而我们并不知道，人类的大脑为什么后来会神秘地缩小体积。”该论文共同作者、来自达特茅斯学院（Dartmouth College）的Jeremy DeSilva博士解释道。

为了解开这个谜团，一支整合了生物人类学家、行为生态学家和进化神经生物学家的跨学科研究团队，开始着手探索人类的大脑进化史。

▲古人类大脑的进化轨迹（图片来源：参考资料[1]）

首先，研究人员对985个化石和现代人颅盖骨的数据集进行了变点分析。研究人员发现，古人类的大脑在在200万年和150年前更新世期间的两个时间点，都曾发生增大。而在过去的10万年中，人脑体积一直保持稳定，直到3000年前突然缩小。

科学家们进一步发现，人脑体积增加的时间，与考古记录中人类的早期进化和技术进步轨迹相吻合。例如，人脑增大的时期，人类获得了更好的饮食变化（如会使用火烹饪食物），以及更大的社群规模。

那到底为什么后来人脑会神秘地缩小呢？

该论文共同作者、来自波士顿大学（Boston University）的James Traniello博士说道：“在我们复杂的进化史中，人类大脑的体积曾经迅速增大过。因此，3000年前人脑体积的缩小更显得出乎意料。”

▲人类脑容量在进化过程中的几个变化点时间推断（图片来源：参考资料[1]）

蚂蚁成为了人类学家研究社会性在大脑进化中作用的关键模型。蚂蚁和人类的社会有所区别，但在很多重要方面十分相似，如群体规模、集体智力、劳动分工、以及食物生产（农业），这可以帮助科学家们理解影响人脑进化的潜在因素。因此，跨学科研究团队通过蚂蚁社会找到了线索。

针对多种蚂蚁（ Oecophylla织叶蚁、Atta切叶蚁或Formica普通花园蚁 ）的工蚁，研究人员通过它们的大脑大小、结构和能量使用的计算模型和模式进行了分析，发现大脑的体积大小，可能会选择性适应群体水平的认知和分工。

图片来源: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ant_Receives_Honeydew_from_Aphid.jpg#/media/File:Ant_Receives_Honeydew_from_Aphid.jpg

研究分析结果意味着，在一个知识共享的社会群体中，人类脑容量的缩小是由于对集体智慧的依赖增加。研究人员认为，群体认知降低了支持个人智力和决策的某些方面对神经结构的需求。

在蚂蚁身上，有证据表明大脑体积的增加会增加新陈代谢成本。容量更小的大脑，需要的能量也更少。人类在3000年前开始高度共享知识，社会知识外化，让个体不需要储存大量信息，人类大脑可能会为了变得更有效率而缩小脑容量。

具体而言，随着群体规模的增加，人类与社会环境复杂的相互作用导致了对大脑需求的增加。然而，由于大脑的代谢需求，社交网络大小和大脑结构之间的反馈回路可能存在限制。如果群体决策产生的适应性群体反应，即“集体智慧”，超过了个体决策的认知准确性和速度，那么人脑大小可能会为了节省代谢成本而缩小。

另一研究通过多学科建模方法，确实证明了大脑相对较小的个体，可以通过社会互动，达到与大脑较大但独居的个体相当的行为表现水平。

科学家们期待在未来能获得更多数据的出现，以验证假设。

参考资料:

[1] DeSilva,J. M., et, al. (2021). When and Why Did Human Brains Decrease in Size? A New Change-Point Analysis and Insights From Brain Evolution in Ants. Frontiers in Ecology and Evolution, 9. https://doi.org/10.3389/fevo.2021.742639

[2] When and why did human brains decrease in size 3,000 years ago? New study may have found clues within ants. Retrieved October 22, 2021, from https://www.newswise.com/articles/when-and-why-did-human-brains-decrease-in-size-3-000-years-ago-new-study-may-have-found-clues-within-ants

[3] Human Brains Decreased in Size 3,000 Years Ago, New Study Says. Retrieved Oct 25,2021, from http://www.sci-news.com/othersciences/anthropology/human-brain-size-10198.html

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