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为什么我们会进化出大脑?

从最初的简单到如今我们复杂的大脑,我们的大脑是如何随着时间演变的故事可能会让你大吃一惊。提示:它与“吃”有关。

作者:康纳·菲利 (Conor Feehly)
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图片来源:rozbeh/Shutterstock

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大约在5.5亿年前,动物还没有像我们今天在各种物种中看到的那样,拥有庞大而复杂的大脑。从我们人类的角度来看,很容易认为大脑是为了“思考”而进化的。

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人们通常认为进化是沿着向上的轨迹发展的,从简单的生物到更复杂的生物。由于人类拥有如此庞大的大脑(更具体地说,我们的智慧与脑质量与体质量的比率以及大脑皮层比率有关),人们可能会认为我们是“最”进化的。我们已经根据我们的智慧和理性思考的能力定义了我们在动物界的优越性。如果说我们理应处于进化的巅峰,那么我们的大脑必然是为了思考而进化的,对吗?

实际上,我们两耳之间的内容可能因为更基本的原因而发生了转变。东北大学跨学科情感科学实验室主任、神经科学家兼心理学家丽莎·费尔德曼·巴雷特 (Lisa Feldman Barrett) 提出了一种不同的解释。在她最新的著作《关于大脑的七个半课》中,巴雷特打破了我们长期以来关于大脑实际用途的固有观念。

大脑的起源

巴雷特认为,大约在5.5亿年前,狩猎为今天人类大脑的进化轨迹奠定了基础。动物开始将彼此视为食物,从而形成了捕食者-猎物关系。因此,生物必须进化出更好的方法来感知环境,例如通过振动或影子来探测运动。总的来说,它们需要可靠的方法来辨别某物是食物——还是它们自己会成为食物。

一旦基本的感官知觉进化出来,动物利用身体资源的效率就开始决定它们的成功。如果一个生物体错误地认为某个猎物是食物并追逐它,它就会浪费宝贵的、对生存至关重要的资源。

动物通常依赖水、氧气、葡萄糖、激素、肾上腺素和营养等物质来执行物种生存所需的任务(如奔跑或繁殖)。

这些生物,和我们一样,在任何一个时间点上,都只有一定量的这些资源可以投入到一项任务中。巴雷特称之为“身体预算”。“我认为这个比喻很好地捕捉了你的大脑在权衡投入多少能量、何时投入,并考虑预期回报时,必须不断做出的重要决策。任何行动都应该物有所值,”巴雷特说。

动物可以通过进食、饮水、睡眠和休息来补充它们的“预算”。动物维持这种预算最有效的方式是:预测何时需要提取储备,以及何时有可用的“存款”。它们从身体的感官表面获得帮助,比如每只眼睛的视网膜和每只耳朵的耳蜗。

巴雷特指出:“当你听到一声巨响或感到胸口一阵绞痛时,你的大脑必须猜测其原因。”“如果你的大脑仅仅对感官表面立即呈现的模糊信息做出反应,那么你就会在不确定的海洋中挣扎,手足无措,直到你找出最佳反应。”

她解释说,那对生存来说并不实际。所以,能量效率的目标很可能成为大脑进化的一个主要压力。

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这关乎稳态

在更高效地利用身体预算方面,预测何时需要提取(资源)比简单地对环境压力源做出反应更胜一筹。例如,那些能够在捕食者发动攻击之前通过消耗能量来提高心率并将更多氧气输送到肌肉细胞,从而为捕食者的攻击做好准备的动物,比那些坐等反应的动物更有可能存活下来。

科学家将这个过程——当大脑预见情况并为身体分配适当资源时——称为稳态调节

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在《关于大脑的七个半课》中,巴雷特描述了古代进化压力,如适应捕食者-猎物关系,如何促使生物进化出更大、更复杂的身体。随着更大的“机器”和更复杂的内部系统,身体预算管理成为一项更加精细的任务。

生物需要处理越来越多的变量,例如在评估是否值得从其身体预算中提取(资源)时,需要管理不断发展的循环系统和免疫系统。反过来,它们需要能够处理这些变量的东西。它们需要一个巨大的“大脑”。

是的,没错。大脑的进化并非为了帮助我们思考人生的哲学问题。相反,它们是作为身体预算的控制中心而出现的。当然,人类大脑能够完成一些令人印象深刻的壮举,例如创造语言和登月。我们那些拥有相对较大大脑的同类物种也无疑非常聪明。但感觉、想象和规划的能力都源于大脑简单而崇高的使命——维持我们身体的正常运作。

  • Conor Feehly

    Conor Feehly 是新西兰的科学作家,他撰写关于天文学和神经科学等广泛主题的文章,并关注科学与哲学的交叉领域的研究。他拥有奥塔哥大学科学传播硕士学位。Conor 是《Discover Magazine》的常客,他的作品也出现在《New Scientist》、《Nautilus Magazine》、《Live Science》和《New Humanist》等刊物上。

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