三千年前,人类的大脑为什么会神秘地变小?解开谜团的线索来自蚂蚁。

                                               

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大脑是人体中最复杂的器官。在我们近600万年的进化史中,人类大脑的体积几乎翻了两番。但之前的研究发现,人类的脑容量在历史上是有萎缩的。到底是什么原因导致大脑萎缩?这些变化是什么时候发生的,为什么会发生?一直是困扰人类学家的一大谜团。

最近,科学家通过观察蚂蚁模型,提出了人类大脑进化模式受集体智慧影响的假说。换句话说,高度信息共享的社会和高效的劳动分工,为了节省代谢成本,缩小了人类大脑的体积。

关于当今人类的一个令人惊讶的事实是,我们的大脑比更新世(258.8万-1170万年前)的祖先要小。然而,我们不知道为什么人类的大脑会神秘地缩小。”论文的合著者,达特茅斯学院的杰里米·德西瓦博士解释道。

为了解开这个谜团,一个融合了生物人类学家、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探索人类大脑的进化史。

首先,研究人员对985个化石和现代人类头骨的数据集进行了变点分析。研究人员发现,在更新世的两个时间点,即200万年前和150年前,古代人类的大脑变大了。在过去的10万年里,人类大脑的大小一直保持稳定,直到3000年前突然萎缩。科学家进一步发现,脑容量增大的时间与考古记录中人类的早期进化和技术进步相吻合。例如,在大脑增大时期,人类实现了更好的变化(比如用火烹饪食物)和更大的群落规模。

那为什么后来人脑会神秘萎缩?

论文的合著者,来自波士顿大学的詹姆斯·特拉尼耶洛(James Traniello)博士说:“在我们复杂的进化史中,人类大脑的大小迅速增加。因此,3000年前人类大脑体积的减少就更加出人意料了。”

Ant已经成为人类学家研究社会性在大脑进化中的作用的关键模型。与人类社会不同的是,蚂蚁在许多重要方面都非常相似,如群体大小、集体智力、分工、食物生产(农业)等,这可以帮助科学家了解影响人类大脑进化的潜在因素。于是,跨学科研究团队通过蚂蚁社找到了线索。对于各种蚂蚁(Oecophylla编叶蚁、Atta切叶蚁或Formica普通园蚁)的工蚁,研究人员分析了它们的大脑大小、结构和能量使用的计算模型,发现大脑大小可能选择性地适应群体水平上的认知和分工。

分析结果表明,在一个知识共享的社会群体中,人脑容量的减少是由于对集体智慧的依赖增加。研究人员认为,群体认知减少了对神经结构的需求,以支持个体智力和决策的某些方面。在蚂蚁身上,有证据表明脑容量的增加会增加代谢成本。较小的大脑需要较少的能量。3000年前,人类开始高度共享知识,社会知识外化,个人不需要存储大量信息。为了变得更有效率,人类的大脑可能会减少它的大脑容量。具体来说,随着群体规模的增大,人类与社会环境的复杂互动导致对大脑的需求增加。然而,由于大脑的代谢需求,社交网络的大小和大脑结构之间的反馈回路可能存在局限性。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精度和速度,那么为了节省代谢成本,人类大脑的体积可能会缩小。

另一项研究证明,大脑相对较小的个体可以通过多学科建模,通过社会互动,实现与大脑较大但独自生活的个体相同水平的行为表现。科学家们期望在未来获得更多的数据来验证这一假设。

                       
                       
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