人腦的高超智慧創造了燦爛輝煌的現代文明。人類之所以超越其它生物，最根本的原因在于大腦的進化，同樣大腦的進化也決定著人類的今天和未來。大腦是經過長期生物進化過程才發展起來的，進化的主導力量是自然選擇，并通過多次遺傳與變異的發育過程使神經系統不斷發展和演變。

著名的神經科學家、1906年諾貝爾獎獲得者Santiago Ramón y Cajal曾說過：“只要大腦的奧秘尚未大白于天下，宇宙仍將是一個謎” 。人類的大腦包含大約860億個神經元，是世界人口的十幾倍，這樣數量龐大的特異細胞群體構成人體的“CPU”，接受外界的刺激也反饋我們的情感認知。神經元又通過其特化的結構——突觸連接進行信息傳遞，大腦約含一萬億個突觸連接，構成復雜的神經網絡。額葉、頂葉、枕葉和顳葉是構成大腦的重要“部件”。額葉負責高級認知功能，如思考、規劃、決策和情緒調節等；頂葉負責體感知覺、視覺和空間信息的整合；顳葉主要負責語言功能和聽覺感知，參與長期記憶和情感；枕葉主要負責視覺感知和處理。這些“部件”構成人體的中央控制器。人類大腦皮層約占大腦總質量的80%。那么，大腦是怎么進化來的呢？

考古學研究表明，人類是由生活在距今約380萬-210萬年前非洲的南方古猿（Australopithecus）進化而來。南方古猿身高約1.2米，體重約30公斤，腦容量約為500毫升。南方古猿具有一些與猿類相似的特征，例如靈活的手臂和長尾巴。然而，他們也具有一些與人類相似的特征，例如直立行走。大約在250萬年前，由于氣候以及環境的變化，只有少數的南方古猿進化為能人（Homo habilis）。能人的大腦比南方古猿大得多，平均為650-800毫升，是第一個可以制備并使用工具（包括石塊、骨頭和木頭等）的原始人類。同時，能人生活在社會關系較為復雜的小群體中，可通過簡單的語言相互交流。距今約200萬年前，能人進化為直立人（homo-erectus）。直立人腦容量達到約1000毫升，使用較為復雜的語言和石器，可以控制和利用火種，并出現了從非洲到歐洲和亞洲的古人類第一次大遷徙。尼安德特人是是直立人的后代。尼安德特人是腦容量進化最快的“前輩”，腦容量達到約1500毫升，使用復雜邏輯性的語言，創造的工具也變得更為復雜，身材更加粗壯。為了更好的適應環境以及獲取更多的食物，尼安德特人開始第二次大遷徙，其足跡遍布世界各地。現代人的腦容量約為1600毫升，差不多是南方古猿的三倍多。在進化中，人類的祖先解放雙手去進行更復雜及精細的運動來適應環境，也因此獲得大腦的容量提升。從人類第?次拿起石頭和棍棒、使用火種開始，大腦容量也在適應環境的過程中呈指數性增長，為高等智力的產生創造了重要條件。因此，人類進化的本質就是大腦的進化！

伴隨著大腦皮層快速擴張，皮層的折疊是哺乳動物大腦進化過程中的另一個里程碑事件。皮層的折疊讓有限的顱腔內可以容納更多的大腦皮層，是邏輯、思維、認知、情感、精細運動、語言、意識等腦高級功能的結構基礎。同時，高度分化的皮層溝回結構界定了各種大腦皮層功能區域。從最開始的南方古猿到現代人，大腦的溝回也在逐步往更精細的方向演化。盡管大腦皮層折疊程度與智力水平高度相關，但溝回結構并不是靈長類動物所獨有的。事實上，哺乳動物的三個主要分支—單孔目、有袋目和胎盤目，都存在無腦回（平滑大腦，例如小鼠等嚙齒動物）和有腦回的物種。因此，大腦皮層溝回結構很可能是在哺乳動物三個分支中獨立進化而來的。同時，大腦溝回結構在進化過程中具有顯著保守性和差異性。根據其保守性和差異性，大腦皮層可分為三級溝回結構：一級溝回是在所有物種間均保守的溝回結構；二級溝回是同物種內保守而不同物種間存在差異的溝回結構；三級溝回是物種內個體之間存在差異的溝回結構。因此，大腦皮層巨大擴張而形成復雜的溝回結構是哺乳動物大腦進化的最顯著變化之一。

人類的大腦一直在進化，但是否會永遠進化下去？人類是否會越來越聰明？一部分學者認為大腦可以一直進化，并隨著進化，腦容量逐步擴大，相關的基因也會進化，使人類越來越聰明。另一部分學者認為大腦不可能一直進化下去，主要受環境和能量的限制。人類大腦的重量僅為體重的~2%，卻消耗了身體~25%的能量：500 kCal/天。也就是說機體差不多四分之一的能量供給了大腦，比其他任何人體器官都要多很多。如果腦容量越大，需要的能量也就越多，這顯然不適合機體生存。研究發現我們大腦的結構和容量與幾萬年前幾乎沒有差別，這可能是和人體的能量相關。人體目前的能量僅能維持現在腦的大小，但是大腦內部的神經元、神經網絡一直在往細致化發展，思考能力、創造力、想象力也逐步提升，所以人越來越聰明。而且隨著捕食、烹飪工具的越來越多樣化，人類可以更容易地獲取更多的能量，未來人類的智力可能達到一個我們想象不到的高度。大腦的出現使生物具有了后天適應環境的能力，同時也使生物產生感知、語言、情感、認知等功能。認識、研究并挖掘腦的更多潛在可能性，是人類關心的問題也是今后需要持久研究的一個課題。

作者：曹靜麗 復旦大學腦科學研究院

審核：禹永春 復旦大學

來源: 遨游神經科學Navibrain