这是进化论的一大悖论。人类已经证明，拥有一个大脑袋是在进化中取得成功的关键，然而这种类型的大脑在其他动物中却极为罕见。大多数动物的大脑都很小，似乎不需要更多的神经元。
这是为什么呢？大多数生物学家都同意的答案是：大脑运行所需的能量是昂贵的。而且，考虑到自然选择的作用方式，其收益根本不会超过成本。
但这仅仅是大小的问题吗？我们大脑的组织方式是否会影响其能量成本？发表在《科学进展》（ScienceAdvances）上的一项新研究提供了一些有趣的答案。
我们所有的器官都有能量成本，但有些器官的能量成本很低，有些则很高。例如，骨骼需要的能量相对较少。虽然骨骼占我们体重的15%，但它们只消耗我们新陈代谢的5%。大脑则是另一个极端，其重量约占人体重量的2%，但其运作却需要消耗人体总能耗的20%。这还是在没有特别紧张思考的情况下，甚至在我们睡着的时候也是如此。
对于大多数动物来说，这样一个能量密集型大脑所带来的好处根本不值得。但是，由于某种至今未知的原因--这也许是人类进化史上最大的谜团--人类找到了克服大脑袋带来的代价并从中获益的方法。
当然，人类必须承担更大的大脑成本，但这些成本是否因为我们认知的特殊性质而不同呢？与动物的典型日常活动相比，思考、交谈、自我意识或加法运算的成本是否更高？
要回答这个问题并不容易，研究人员从一些已知要素入手。在整个大脑和所有物种中，神经元的基本结构大致相同。人类和其他灵长类动物的神经元密度也是一样的，因此神经元不太可能是智力背后的驱动力。如果是这样的话，某些拥有大脑袋的动物，如虎鲸和大象，可能会比人类更"聪明"。
他们还知道，在人类进化过程中，新皮层--大脑外层最大的部分，即大脑皮层--比其他部分发展得更快。这个区域包括前额叶皮层，负责涉及注意力、思考、计划、感知和偶发记忆的任务，所有这些都是高级认知功能所必需的。
这两项观察结果让研究人员开始思考，大脑不同区域运作的能量成本是否有所不同。
研究小组使用一种技术扫描了0人的大脑，该技术可同时测量葡萄糖代谢（一种能量消耗指标）和大脑皮层神经元之间的交换量。然后，他们就能研究这两个要素之间的相关性，看看大脑的不同部位是否消耗不同程度的能量。
令人惊讶的结果神经生物学家将对这些结果的细节进行分析和探索，但从进化论的角度来看，这些结果已经值得深思。研究人员发现，大脑不同区域的能量消耗差异很大。就能量而言，大脑的各个部分并非都是平等的。
人脑中发育最完善的部分所消耗的能量比预期的要多。新皮质所需的能量比控制我们运动的网络高出约67%。
这意味着，在人类进化过程中，我们大脑的新陈代谢成本不仅随着大脑的成长而增加，而且还在加速增加，新皮层的发育速度比大脑其他部分更快。
为什么会这样？神经元毕竟是神经元。新皮质与高级认知功能直接相关。
通过这一区域发出的信号由血清素、多巴胺和去甲肾上腺素（神经调节剂）等大脑化学物质介导，这些化学物质在大脑中形成回路，帮助维持一般的唤醒水平（神经学意义上的唤醒，即清醒）。这些回路对大脑某些区域的调节作用大于对其他区域的调节作用，它们控制并改变神经元之间的沟通能力。
换句话说，它们使大脑保持活跃，以便储存记忆和进行思考--这是一种普遍较高水平的认知活动。我们的高级认知活动水平越高，能量消耗也就越高，这也许并不奇怪。
归根结底，人类大脑进化到如此先进的认知水平，似乎不仅仅是因为我们的大脑大，也不仅仅是因为我们大脑的某些区域发展得不成比例，还因为连接性得到了改善。
许多拥有大脑袋的动物，如大象和虎鲸，都具有很高的智慧。但是，似乎也有可能拥有一个大脑袋，却没有发展出人类水平认知的"正确"回路。
这些发现有助于我们理解为什么大脑袋如此罕见。大大脑可以让人类进化出更复杂的认知能力。然而，这并不是一个简单的以相同速度增加大脑大小和能量的问题，而是一个需要承担额外成本的问题。
这并没有真正回答终极问题：人类是如何突破大脑能量的天花板的？正如进化论中经常出现的情况一样，答案就在于生态学--能量的最终来源。要想生长和维持一个巨大的大脑--无论它是用于何种社会、文化、科技或其他活动--都需要可靠、优质的饮食。
为了了解更多信息，我们需要探索过去的一百万年，也就是我们祖先大脑真正发育的时期，以研究能量消耗与认知之间的关系。#科普#转载请注明：http://www.uzngq.com/zllcbx/12991.html
