现代人为何比古人聪明?大脑血流量率增长或是主因

数十年来，人类学家始终对人类智商方面的进化感到好奇。科学家们研究的主要对象多来自考古发现，比如火和工具的使用情况等。此外，还有科学家对化石头骨进行研究，寻找人类智商进化的内部证据。与300万年前的古猿祖先相比，人类的脑容量已经增加了3.5倍。人们普遍认为，智商高低与脑容量大小有关，理由是哺乳动物大脑中神经细胞的数量似乎与脑容量大小直接相关。

而罗杰·西摩（Roger S. Seymour）等人的研究主要集中于大脑血流量率（rate of blood flow）方面，它与代谢率密切相关，因为血液供应实际上供应的就是氧气。如果流向大脑的血液停止运行，你会在数秒内晕过去。通常情况下，每秒钟大约有7毫升血液流向大脑。值得注意的是，无论你是醒着、睡着还是在解决数学问题，这个数值都不会有太大变化。

流向大脑的认知部分的血液需要经过两个颈动脉，左右各一条。这些动脉的大小与流经它们的血流量率有关。就像水管工需要安装更大的水管，以便向更大的建筑提供更多供水那样，血液循环系统会不断调节血管大小，以与内部的血流量率相配合。反过来，这又与器官需要的氧气数量息息相关。

如果我们能够测量向大脑等器官提供氧气的动脉大小，我们就可以计算出平均血流量率。这条原则已经被发现了100多年，其优点在于非常简单。我的顿悟时刻终于出现了。我意识到动脉大小可通过其穿过骨头孔洞的大小来衡量。这意味着，大脑的血流量率可通过测量人类化石头骨中颈动脉管的大小确定。

这是个绝妙的主意，我的学生万亚·波斯奥西克（Vanya Bosiocic）将它变成研究课题。她前往澳大利亚和南非博物馆查阅资料，并获准对珍贵的古人类头骨进行测量。我们发现，在过去300万年中，在12种人类祖先中，通往大脑的颈动脉管增大的速度远比我们预想的快得多。

人类的脑容量增加了2.5倍，血流量率提高了5倍，从每秒的1.2毫升增至7毫升。这预示着，我们的大脑对氧气的渴望是人类祖先的6倍，这可能是因为我们的认知能力更强，所以需要的能量也更密集。由于人类大脑中的神经细胞数量与大型灵长类动物差不多，我们发现人类大脑中的物质更加活跃，这可能是因为神经元之间的联系更紧密所致。

每次联系都被称为突触，可以将电子脉冲从1个细胞传递给其他细胞，这个过程通常需要某个细胞释放化学物质。脉冲之间的物质循环只会消耗少量能量，但大脑中包含着800亿个神经细胞，而每个细胞都与其他细胞进行数以千计的突触，总体能量消耗依然非常庞大。

人体将其总静息代谢率的20%到25%分配给大脑，而其他灵长类只有8%到10%，其他哺乳动物只有3%到5%。为此，我们可以将大脑视为相当耗能的超级计算机。与电子计算机进行类比很形象，计算机的能力越强，其需要支持运行的能量就越多，需要输送能源的电缆就越粗。这与大脑的原理相似，认知能力越强，代谢率越高，血流越多，血管就越大。

在生物领域，人类大脑的进化是独一无二的。我们查看了34种活体灵长类动物的颈动脉管，它们代表着向大型猿类和智人进化的方向。在这些灵长类动物中，它们的体型都有所增高，脑容量也不断加大，但体型增长速度更快。灵长类大脑血流量增长幅度几乎与脑容量增加速度一致。

只有智人的血流量增长比脑容量增长速度更快，这预示着大脑不仅在容量方面在进化，在使用方面也在不断进步。这标志着，我们的祖先正变得越来越聪明。（小小）