最強大腦：為什麼人類比其他物種更聰明（簡體書）

為什麼在進化過程中最終勝出的是人類而不是類人猿？人腦成為“最強大腦”究竟是自然選擇，還是人類刻意為之？通過多年的深入研究，作者蘇珊娜•埃爾庫拉諾•烏澤爾指出：烹飪是對人類進化起決定性作用的元素。如果沒有掌握烹飪技巧，如今的人類很可能每天花費超過8小時的時間在叢林中狩獵，以獲得食物。

 

蘇珊娜的觀點建立在對不同物種大腦神經元數量研究的基礎上，憑藉計算神經元數量的高超能力，她發現人腦既是典型的靈長類動物大腦，也是進化中極為特殊的異類。認知能力的高低取決於大腦皮層中神經元數量的多少，人腦中數量極為巨大的神經元數量使人類在進化過程中一躍成為萬物之靈。

 

人類的大腦是一個謎——它的重量只有體重的2%，可它工作時消耗的能量卻占身體每天所需能量的25%。這些能量都去哪兒了？我們的大腦和老鼠、鯨魚、大猩猩的大腦相比，最特別的地方在哪裡？
為了回答這些問題，作者蘇珊娜·埃爾庫拉諾-烏澤爾提出了一種嶄新的研究方法：比較不同物種的大腦神經元數量。通過大量細緻的研究，蘇珊娜得出結論：人腦之所以耗能巨大，是因為其大腦中與認知能力密切相關的神經元數量遠大於其他物種。
為什麼只有人類擁有巨大的神經元數量？由於神經元數量越多，大腦的重量越大，對應的身體重量也越大，蘇珊娜大膽推測：在進化過程中，可用卡路里量的有限性強迫大型類人猿在身體重量和腦子重量的之間做出選擇。人類因為掌握了烹飪技術而使在短時間內攝入大量卡路里以支持大腦運轉成為可能。其他物種則不得不犧牲神經元數量，將攝入的卡路里用於維持身體運轉。
那麼，烹飪是否是對人類進化起決定性作用的唯一元素？人類是否將永遠擁有“最強大腦”？關於大腦，還有許多問題等待我們回答，還有許多未知的領域等待我們探索……

蘇珊娜•埃爾庫拉諾•烏澤爾

神經學家，美國范德堡大學心理學與生物科學系副教授，TED大會演講人。蘇珊娜從經常被大眾忽略的神經元數量入手，以一種全新的理論解釋了為什麼人類比其他物種更聰明。

前 言 我們當然特別，難道不是嗎

 

 

人類真了不起。相對於我們的身體來說，我們的腦子顯得不合比例—足足大了 7 倍。不難理解，這樣的腦子經歷了極其漫長的演化。相對於整個腦子的大小，人類大腦皮層的面積是最大的，前額葉部分也是最大的。人腦每天消耗驚人的能量，占整個身體全天能量消耗的 25%。在演化史上，它的增大過程僅耗費了很短的時間，把我們的近親類人猿遠遠甩在身後—它們孱弱的腦子僅是人類腦子的 1/3。因此人腦是特殊的，對嗎？

錯！根據來自我們實驗室的新證據（這些你將在之後的章節中有更多的瞭解），人腦非常卓越，但是並不特殊。它不是演化規則的例外，不能被稱作獨特。但是，我們似乎擁有這個世界上最有能力的腦子—我們使用它來研究其他生物的腦子，而不是被其他生物作為研究的物件。如果我們的腦子不是演化規則的例外，那麼人類的優勢體現在哪裡呢？

本書希望你拋下長久以來認為人類特別的偏見，以演化和顯示人腦獨特認知能力不同來源的新證據的視角，重新審視我們的腦子：我們的腦子異於其他生物腦子的原因，不在於我們是演化的例外，而在於演化的基本規則—我們的腦子中有大量的神經元，其數量多到人類之外的任何其他生物都無法負擔。我將論證人類的優勢在於：第一，我們是靈長類動物，這類動物的腦子是以一種相比於其他動物來說非常經濟的縮放規則建造的，這讓較小的體積能容納大量的神經元；第二，作為靈長類，我們的祖先在 150 萬年前學會了一種目前其他生物還無法掌握的新技能—烹飪，這讓其後代能負擔起快速增長為天文數字的神經元數量；第三，歸功於人腦的快速擴張（由於能效提高而節省了能量，豐富得令人眼花繚亂的烹飪技術也支撐了這種擴張），人類大腦皮層擁有的神經元數量冠絕眾生，而大腦皮層正是大腦中負責尋找模式、邏輯推理、為最壞情況做好準備、發展技藝並傳授給後人等功能的部分。

將人腦與其他大小各異的動物腦子比較是最震撼人心的體驗—它提醒我並沒有證據支持人類在其演化歷史中，或者在任何意義上是“被選中的”這樣的說法。我希望，對人腦的重新思考，能讓我們作為一個物種，對自己在地球上的位置有更為清楚的認識。雖然我們的大腦並不特別或例外（因為它跟其他靈長類遵循同樣的演化規則），但確實在認知能力上極為傑出。而且，神經元數量上的優勢給了人類改變自己未來的潛力—無論是好的還是壞的。

前 言 我們當然特別，難道不是嗎 // IX

 

| 第一章 | 人類統治

人類至尊：演化的進程 // 005

比應有的結果更具優越性的人腦 // 011

腦化指數 // 016

腦化指數的問題 // 018

唯一的特別是處處特別 // 020

 

| 第二章 | 腦之湯

所有的腦子都是以同樣的方式構建的嗎 // 027

沒有實驗室如何計算細胞數量 // 031

答案在湯中 // 033

 

| 第三章 | 有腦子嗎

像我們一樣的靈長類 // 045

非洲的大小哺乳動物 // 049

 

| 第四章 | 腦子不是以同種方式構建的

齧齒類和靈長類之外 // 067

神經元縮放規則的不同意味著什麼 // 076

靈長類動物的優勢 // 080

做個靈長類意味著什麼 // 086

 

| 第五章 | 卓越，但不特殊

溶解人腦 // 092

按其他靈長類動物構建腦子的方式 // 095

人類演化：類人猿與古人類 // 098

 

| 第六章 | 屋子裡的大象

大象的腦之湯 // 114

到底是什麼影響了認知能力 // 116

鯨目動物的情況 // 121

 

| 第七章 | 擴展的是哪個皮層

相對于剩餘腦區的大腦皮層擴展 // 137

前額葉皮層擴展了嗎 // 140

 

| 第八章 | 身體的因素

更大的體型意味著更大的神經元嗎 // 162

 

| 第九章 | 需要多少能量

運行一個腦子的代價 // 175

先講點兒歷史 // 177

回到未來 // 179

更大的神經元，更高的神經膠質細胞/神經元比例 // 185

一個神經元消耗多少 // 192

那麼，它消耗多少呢 // 194

那麼為什人腦消耗這麼多 // 201

 

| 第十章 | 腦子還是肌肉：魚與熊掌不可兼得

能量輸入 = 能量輸出 // 210

卡路里攝入的限制 // 213

腦子還是肌肉 // 218

 

| 第十一章 | 為烹飪向你的神經元致謝

更多能量，更少時間 // 229

為什麼烹飪能提供這麼多能量 // 234

生食者的情況是怎樣的 // 238

那麼，什麼是人類的優勢呢 // 239

 

| 第十二章 | 但是，大量的神經元還不夠

作為認知原材料的更多神經元 // 245

現代技術革命 // 255

 

後 記 我們在自然界中的位置 // 259

致謝 // 263

一直以來，我們視人類的認知能力為所有動物中的翹楚。但人類不是最年輕的、最後演化出的物種。我們的腦子有一些獨一無二的特性，使它的認知能力足夠思考自身的構建方式，並思考自身超過其他所有腦子的原因。如果是我們把其他動物放於顯微鏡下觀察，那麼人類的腦子一定有什麼東西是其他動物的腦子沒有的。

重量無疑是最明顯的候選參數—如果腦子是產生意識的區域，那麼更重的腦子就應該意味著更發達的認知能力。但是，這樣屋子裡的大象就是大象自己了：它跟鯨目動物一樣，腦子比人類的更大，但是在行為的複雜性和靈活性上不如我們。此外，認為更大的腦子擁有更強的認知能力，這就預設了腦子的構建方式是一致的，至少腦子大小和神經元數量的關係一致。但是我們已經看到，靈長類動物的腦子跟其他動物的腦子構建方式不一樣。

現在我的同事和我已經知道大腦由多少個神經元構成，我們可以重新定義更多的腦子，並測試這種定義的適用性。如果神經元是產生認知意識的源頭，那麼單純的神經元數量也許應該最先被考慮，這樣就不用考慮腦子的尺寸，有更多的神經元應該就意味著更強的認知能力。很多認知能力過去被視作人類特有的，而現在人類和其他動物的認知差異被認為是程度的差別，也就是可以量化的差別。我們使用的工具的複雜性令人印象深刻，甚至能設計製造其他工具的工具，但是大猩猩也會使用樹枝挖白蟻，烏鴉不僅能編織繩索來獲取食物，而且會把它藏起來備用。心理學家愛琳•佩普伯格（Irene Pepperberg）的非洲灰鸚鵡亞曆克斯會造詞形容物件，黑猩猩和大猩猩雖然由於解剖學構成上的限制不會說話，也能學會使用手語溝通。黑猩猩還能理解層次序列：在展示給它們幾個數位之後，它們能按照數位增大的方式依次觸摸標有對應數位的方塊，其處理速度跟受過高度訓練的人一樣快。黑猩猩跟其他靈長類動物一樣會評估其他個體的精神狀態，從而會表現出欺騙行為。甚至連鳥類都能知悉其他個體的精神狀態，喜鵲會在圍觀者在場時囤積食物，並在圍觀者離去之後立即取回食物再藏到秘密的地方。黑猩猩和大猩猩、大象、海豚以及喜鵲能在鏡子中認出自己，識別出置於自己頭部的標記物。

以上是證明人類外物種認知能力的基本證據，但是這樣的觀測孤例並不能用於物種間的比較—如果我們想要找到使一些物種的認知能力讓其他物種難以望其項背的原因的話。此外，我們還會碰到目前最大的問題：如何以適用於不同物種的認知能力度量方式，比較大量不同物種的認知能力？當然，數字不是每個問題的解決方案，但有些時候數字是很有效的。

由於認知能力的複合性，一種跨物種認知能力比較的方法是這些各自獨立測定過的方法複合，從而構建一個數字來代表“通用認知”，也就是可在不同物種間比較的參數。這種元分析方法的適用範圍只限於在體型、生活習性和興趣（靈長類擁有靈巧手指並喜愛蜜餞水果，設計給它們的與蜜餞水果有關的任務顯然不適用於狗或者大象）相近的物種間比較，它被羅伯特• 迪納爾（Robertdeaner）和合作者所用， 在 2007 年為 人類外靈長類物種設計了一個通用認知度量。有趣的是，他們 發現在與腦子相關的參數中，與通用認知係數的變化最同步的 是腦子重量和大腦皮層重量，而不是腦化係數或相對大腦皮層 重量。也就是說，對於人類外靈長類動物而言，腦子越大或者 大腦皮層越重，其認知能力就越強。我們已經知道，更大的靈長類動物的腦子，其構成需要更多神經元，這樣一來，相對於腦化係數，單純的神經元數量應該是更好的認知能力指示參數，至少在人類外物種中是成立的。

一個類似的研究擴展到了更豐富的物種，該研究是 2014 年由埃文• 麥克萊恩（evanmacLean）領導的國際小組做出的。通過使用相反的策略，將物種間通用的測試限制在兩個，這些來自 12 個國家的研究者對各自瞭解和方便採樣到的被試動物進行了這兩項測試，這些動物大部分是靈長類，也包括一些小型的齧齒類、亞洲象以及各種鳥類。測試檢測了自我控制力，這是一種依賴前額葉皮層的認知能力，前額葉負責整個大腦皮層相互之間的關聯。其中一個測試是在被試動物從視野內不可見的 A 點獲取食物之後，在其注意下，將食物移動到 B 點，然後檢查被試動物是否能控制自己不再去 A 點尋找食物。對於人類旁觀者來說，現在食物顯然應該在 B 點獲取，而不是 A 點—但這是由於我們有人腦，而其他動物沒有。大部分動物需要一定數量的嘗試之後才會改變策略去 B 點尋找食物。現在，與自我控制測試表現最具相關性的參數是大腦容量，除了非洲象之外—雖然體型在所有被試動物中最大，但它在該測試中表現極差。其中可能的原因包括“它不關心任務或者食物”和“它喜歡通過不執行任務來讓它的觀察者惱怒”。我認為，訓練猴子執行對人類來說非常簡單的任務極為困難，原因在於它們對任務的簡單性感到失望：“算了吧，想讓我做那種事情？給我點兒有挑戰性的事情做！給我玩電子遊戲！”

不過，對我來說最有趣的可能性在於，非洲象的前額葉皮層中神經元不足，不夠解決測試中那樣的自我控制決策問題。過去我們已經認知到，靈長類和齧齒類動物的腦子構建方式是不同的，對於各自的體型，神經元的數量關係也不同。我們預測到，如果其腦子的構建方式跟齧齒類動物一樣，非洲象的大腦皮層將僅含有 30 億個神經元，其小腦中將含有 210 億個神經元，作為比較，我們的大腦皮層和小腦分別含有 160 億個神經元和 690 億個神經元。如果非洲象的腦子以靈長類動物的方式構建，那麼它的大腦皮層將含有 620 億個神經元，小腦中含有 1 590 億個神經元，這些數值是非常巨大的。但是，大象既不是齧齒類動物也不是靈長類動物，它屬於非洲獸總目，跟我們研究過的小型動物象鼩、金鼴一樣。根據研究，它們的腦子縮放的方式非常像齧齒類動物。