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聪明的大脑是“嗜血”的大脑,科学家颠覆传统认知

2016/09/06 来源:生物探索
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导读
聪明的大脑对血液的需求更加旺盛,这是科学家得出的新观点。他们发现,人类智力在进化过程中,大脑血流量增加了600%。


过去人们一直认为,人类智力的进化只是简单地与大脑尺寸有关,而最近一项新研究发现,人类智力的进化与大脑血液供应的关系更加密切,颠覆了传统观点。相关结果发表在《Royal Society Open Science》杂志上。

该研究是澳大利亚阿德莱德大学生物科学学院心血管生理学研究所和南非金山大学大脑功能研究组和进化研究所的新合作项目,研究人员发现,在进化过程中,人类大脑不仅变得更大,还比以前之前想象的更加“嗜血”。

该研究小组通过观察血管在头骨化石中留下的小孔,计算了人类祖先大脑的血液流动如何随时间改变。该项目的负责人,阿德莱德大学Roger Seymour教授说,“我们发现,在进化过程中,人类大脑尺寸增加了350%,但惊人的是,大脑血流量增加了600%。我们认为,在思维和学习能力的发展过程中,大脑神经细胞之间的连接越来越复杂,大脑血流量增加可能也是为了满足神经细胞间的连接需求。智力越高,大脑越需要不断地从血液中吸取氧气和营养物质。”

“大脑代谢越活跃,需要的血液越多,因此所供应的动脉越大,通过头骨化石可精确地测量动脉的大小。”

本文共同作者,金山大学Edward Snelling博士说,“非洲祖先生物化石揭示了过去大脑动脉供应的变化。化石中这些小孔的尺寸反映了从三百万年前的古猿到现代人,大脑血流量是如何增加的。”

本文的另一位作者 Vanya Bosiocic说,“在整个进化过程中,大脑功能的发展似乎与人类生长所需的时间相关,也与细胞邻里之间的合作、资源争夺等有关,这似乎很好地验证了大脑对血液和能量的需求增加。”

近距离了解该研究(英文摘要编译)

科学家们从考古发现和头骨化石中大脑的尺寸来推断人类认知的进化。一种更直接的认知测量方法是检测大脑的代谢率——它与大脑的血流速率成正比。古人类大脑的血供应几乎都是由内颈动脉来完成,传送血管的小孔尺寸可以在古人类头骨化石中被测量,并被用于计算脑血流速率。

研究发现,从南猿到早期智人,脑血流速率不成比例地增加(异数增长指数为1.41),指数高表明早期智人的脑组织代谢强度增加。在古人类的三百年进化史中,脑组织的血流速率增加了1.7倍,但当把脑体积增加也考虑在内,脑血流量速率增加了6倍。

研究人员认为,这可能与神经元之间的连接、突触活动和认知功能的增加有关,而这一切最终都取决于脑代谢率。

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