就智力而言,人类恐怕并不像我们想象的那样出色
中国生物技术网 · 2017/11/07
多年来,科学家们一直都认为人类大脑每天所消耗的能量要比其他动物要多,尽管人类大脑只占体重的2%左右,但它每天的消耗超过了我们基准能量预算的25%。


本文转载自“中国生物技术网”。

近日一项发表在《Journal of Human Evolution》上的研究比较了22种动物的大脑相对能耗,结果却表明人类花在大脑上的能量相比于其他动物并没有我们想象得那样出色。

文章第一作者杜克大学的人类进化学家Doug Boyer说:“我们的大脑并没有什么特殊之处,这对人类进化研究领域中的一个主要观点提出了挑战。”

于是,Boyer和他的研究生Arianna Harrington决定弄清楚人类的脑能量是如何摄取的。由于能量是血液中的葡萄糖经血管进入大脑,因此研究人员测量了包围颅动脉的骨管的横截面积。

通过将这些测量结果与之前公布的脑葡萄糖摄取量和内部颅骨容积(可作为大脑体积的指标)的结论,对7个物种进行了测量,包括小鼠、大鼠、松鼠、兔子、猴子与人类。他们发现,包围动脉的骨管越大,向大脑运输的血液和葡萄糖就越多。

然后,他们利用多元回归的统计技术,计算了另外15种动物的大脑葡萄糖摄取情况,包括狐猴、树鼩,以及东南亚的一些灵长类动物。正如预期的那样,研究人员发现,相比于啮齿动物包括旧大陆猴、猩猩和黑猩猩等猿类,人类分配给大脑的能量在比例上更高。

相对于静息代谢率(动物维持呼吸、消化和保持体温所消耗掉的能量),人类大脑比黑猩猩大脑耗能高出两倍,相比于松鼠、小鼠和兔子来说是高出三到五倍。

但是也有其他的动物的大脑也非常“饥渴”。就相对大脑能耗而言,人类和笔尾树鼩几乎没有差别。环尾狐猴和只有0.25磅,世界上最小的猴子——侏儒狨猴,用在大脑上的能量所占身体消耗能量的比例也和人类一样。


上图为树鼩大脑。图中红色部分是运输葡萄糖的血管。


笔尾树鼩


环尾狐猴


侏儒狨猴

Boyer说:“这并不值得意外。像大脑这样的结构需要的代谢成本主要取决于它的体积,而许多动物脑部与身体的比例都比人类更大。”

这些结果表明,消耗能量更加多的大脑并不是在人类初期就进化出来的,而是在数百万年前,当我们的灵长类祖先及其近亲从包括啮齿动物和兔子的哺乳动物家族树的分支中分出来的时候。

过去的研究基于神经元数量来计算大脑消耗的能量。但是目前用于估计能量消耗的方法依赖于骨骼测量,而不是神经等软组织,所以现在我们能够利用已经灭绝物种的化石残骸来估计它们的大脑能耗,包括早期的人类祖先。

Harrington说:“我们只需要完整的头骨和部分颈椎就能够进行测量。”

研究人员说,这些数据并没有说明,是先进化出更加耗能的大脑,从而使某些动物拥有了更强的智力这种副产品,还是先存在的认知挑战更偏爱为大脑投入更多能量的物种。

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