人腦為什麼這麼「大」?

by:時時
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和其他物種相比,人類大腦佔身體的比例非常大。那又為什麼人類會需要一顆不成比例的「大」腦呢?最近,有研究人員試著用電腦找出答案。

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你知道人類的腦袋和其他物種相比,我們的大腦佔身體的比例很大嗎?

Photo: Deutsches Zentrum für Neurodeg

人腦為什麼這麼大

以動物來說,人類(智人)的腦袋真的是非常大,人腦尺寸大約是其他哺乳類動物的六倍之大,和猿人、直立人相較之下,智人的腦袋也是他們的三倍大,而且人體內有 20%的能量都是被我們的大腦消耗掉的。

我們的大腦如此之大,又需要提供大腦這麼多的能量來照顧它,那為什麼在演化的過程中我們會有這麼大的腦袋呢?

第一種:人類需要社交活動

為了要解釋人類的大腦為什麼會發展到這麼大,目前在科學界有 3種假設。

第一種稱為「社交智商模型」(social-intelligence model):人和人之間的互動關係複雜,不管是互助合作也好,相互競爭也罷都需要大量的腦力,才會讓我們的大腦長得這麼大。

第二種:為了求生存

第二種類型是「生態智商模型」(ecological-intelligence model),這個假設是指人類為了最基本生存需求──我們需要找食物吃,卻又不會變成別人的食物──而讓我們的大腦越來越大。

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圖為義大利畫家里奇(Sebastiano Ricci) 1725年所畫的〈色狼與農民〉(The satyr and the peasant),目前收藏於羅浮宮。

Photo: jean louis mazieres

第三種:傳承生活經驗

最後一種「文化智商假說」(cultural-intelligence hypothesis)就是結合了上述兩種模型,它認為人類大腦的演化是因為互相學習、代代相傳生存所需的知識和人際間社交需求而演化出來的結果。    

人類生物學教授藍漢(Richard Wrangham)就曾在《生火:烹飪造就人類》(Catching Fire: How Cooking Made Us Human)一書中提到,當人類學會煮食物來吃的時候,我們就更容易獲得熱量,比起其他物種來說也就有更多時間發展出一個更大的腦。

用電腦模擬找答案

雖然這三種假設聽起來都很合理,但要如何證明哪一個假說才是對的呢?

最近一篇刊載在《自然》期刊的論文當中,聖安德魯斯大學(St. Andrews University)的 2名研究員岡札雷斯-佛雷洛(Mauricio Gonzalez-Forero)和葛德納(Andy Gardner),他們利用電腦模擬比較了類人猿和我們的化石祖先,腦袋尺寸和社會群體大小之間的關係。

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岡札雷斯-佛雷洛和葛德納用電腦模擬計算出來的結果發現,人類的大腦會這麼大的原因和環境比較有關。

Photo: Gerard Stolk

設計4種可能情境

岡札雷斯-佛雷洛和葛德納設計了另一套折衷的電腦計算模型,他們想要測試看看在個體競爭(我對抗你)、群體競爭(我們對抗你們)、個體-生態競爭(我對抗大自然)和群體-生態競爭(我們對抗大自然)等 4種挑戰情境當中,哪一種情境或情境組合下,最有可能讓人類的大腦發展成這麼大。

環境大於社會因素

電腦統計出來的結果發現,影響人腦大小的因素有 60%是來自於一個人解決在環境遇到的問題──例如像覓食、料理或儲存食物、製作工具等──另外有 30%是人們互助合作共同解決在生活中遇到的問題──例如:一起打獵──最後的 10%才是人和人之間的競爭。

也就是說,人腦的大小比起社會性因素,環境壓力的影響力更高。

模型只是有助理解

華盛頓大學醫學院的神經生物學家鮑倫芬德(Amy Bauernfeind)表示,模型總是現實生活的簡化,單從這個模型所能得出的結論很有限。

她進一步解釋道,電腦模型有助於讓我們理解關於演化的假設,但不是直接觀察演化的證據,所以光從模型很難做出明確的結論。

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這次的研究沒有考慮到文化層面的因素,也許互相學習、把知識傳承下去也是人類的大腦會這麼大的關鍵因素。

Photo: Thomas Hawk

太強調在能量需求上

佛羅里達州立大學(Florida State University)的大腦演化學家福克(Dean Falk)則認為,這次的電腦模擬沒有考慮到語言的出現也會推動大腦發展的可能性。他也指出,這次的電腦模擬可能過度著重在能量需求和大腦生長之間的關係。

沒有考慮到文化

岡札雷斯-佛雷洛也說,這次的研究結果發現人類大腦會這麼大的主要因素是和環境有關,那為什麼是人類的腦袋變大而不是其他物種?

他也強調,這次的電腦模擬並沒有考慮到文化層面上的影響,他希望在未來的實驗上可以將文化因素納入考量。

學習可能也是一種文化

VOX也認為,有這麼多的物種在具有挑戰性環境中生活著,但只有人類能夠發展出用智慧手機訂比薩的智力。

VOX認為這種能夠學習、教導別人的能力也許也是文化的一部分。當我們累積了一定的知識,我們還需要互相合作、分享這些知識,才能讓我們更容易在具有挑戰性的環境下生存。


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參考資料:
01 Study offers new look at why our brains evolved to be so big
02 Why do humans have such huge brains? Scientists have a few hypotheses.
03 Why Are Our Brains So Big, Anyway?