脑容量与智商(一个科普:大脑袋不一定聪明!脑容量大一定聪明么?)

说起大脑,会有人认为“脑容量越大越聪明”,在大脑的进化中,脑容量的变大并不与人类智力的提高有着必然正相关性。

在数百万年以至更长的时间内,我们的皮肤和毛发到肌肉和骨骼,都产生了巨大的变化。其中,对我们人类尤为重要的一个演变就是大脑的进化。我们的大脑在进化中变得复杂,并且伴随有新的脑区产生。


祖先的大脑

我们先来比较一下我们祖先古人类和现代人的大脑差异。可以看到,人类进化过程中大脑的容量(也就是“脑容量”)发生了显著增大,约3倍!而现代人,脑容量却略有减小(这可能是由于我们大脑的进化策略发生了改变)。


实际上,眼尖的你还可以发现,在人类进化的过程中,大脑的形状也在发生着改变,尤其是大脑前部的部分(被称为“额叶”)出现了明显的增大。即便是与脑容量相差不大的智人与现代人,大脑的形状上也有差异,智人的大脑更加细长,现代人的大脑更圆一点儿!


图:左边是智人的大脑,右边是现代人的大脑

关键的“额叶”

一般来说,脑容量的增大意味着更多的神经细胞,可以为形成更为复杂的神经网络提供空间和基础,但是,这不是绝对的,脑容量并不与智力成正比,地球上存在着很多动物的大脑容量都比人类的要大。

人类脑容量的增大和智力提高中的一个关键是——“额叶”的增大。


额叶位于我们大脑的前部,是哺乳动物大脑中最大的脑区,负责诸如逻辑推理、问题思考、情感表达、性行为、语言、记忆、道德、社会行为等复杂行为。

其中,额叶的前部,即前额叶,更是在复杂的认知行为、个性表达、决策制定和社会行为中起到决定性作用。我们比较了一下猫、狗、猕猴和人的大脑中,前额叶所占的比例,不难发现,不仅仅人类的大脑体积最大,其前额叶所占的比例也是最大的!


进化中的“新皮质”

事实上,按照生物进化的先后顺序,大脑可以分为三个部分:古皮质(archeocortex)、旧皮质(paleocortex)和新皮质(neocortex)。其中,古皮质往往与嗅觉有关,被认为是进化中最先出现的,而新皮质则往往与多种其他感觉有关(视觉、听觉和触觉等)以及运动控制、空间感知、语言和认知等,被认为是进化中最晚出现的,旧皮质则介于二者之间。

通过比较不同动物的大脑,可以发现:从鱼类到两栖动物(如蛙类等)和爬行动物(如鳄鱼等),再到哺乳动物(如鼠等),直至灵长类动物(如猴,黑猩猩)和人类,就其在脑中的所占比例,古皮质和旧皮质越来越小,而新皮质的则越来越大。


多种多样的大脑

说了这么多,让我们也来看看其他动物的大脑还有哪些不同。

先来看看我们日常最常见到的一种小虫子——果蝇(fruit fly)。果蝇与我们的脑的体积上存在着巨大差异。相比于我们人类大脑具有的860亿个神经元,果蝇只有13万左右的神经元。虽然小,但是果蝇的脑结构却并不简单,核团分布有序,其中也存在着错综复杂的神经连接所形成的神经元网络。


再来看一看鼠、猫、黑猩猩和海豚的大脑。不难看到,这些大脑的形状和体积都有巨大的差异。值得注意的是,这些哺乳动物的大脑相比于身体的比例都比较大,并且,大脑中出现了越来越多的“褶皱”,这使得在有限的颅空间内,大脑中脑皮层的表面积更大,尤其是之前提到的“新皮质”的体积变大。


再来看看两个庞然大物的大脑——非洲象和鲸。

体重约为成年人体重50倍的非洲象的大脑体积大约是人类大脑的3倍,但是,它的大脑其中的相当多数量的神经元位于小脑(很多都用来管理它的大鼻子了),而它大脑皮层中的神经元数量却只有人类大脑皮层的1/3!(难怪大象没有人类聪明)


而鲸的大脑则更大,可达9公斤重!(当然,鲸的自身重量可达100多吨)其中,抹香鲸的大脑是世界上已知动物中最大的大脑。但是,它的大脑在自身体重的占比却远远低于人类(成年人体重约为70公斤,而大脑则可达1.5公斤)。所以,仅靠着硕大的脑子,鲸也没能超过人类。

脑容量

来源:上海科技馆

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