想给人类祖先测智力，这方法咋样？

为了评价原始人类的智力，学术界过去使用脑体积作为参考指标。最近的一项研究提出了一个新计划:通过测量流向大脑的血流速度来评估大脑的工作强度。

来源:皮克斯拜

对话来源。

作者罗杰·西摩，阿德莱德大学荣誉生理学教授

翻译胡齐林

修订/编辑齐亦银

人类智能是如何进化的？几十年来，人类学家一直在研究这个问题，包括观察考古发掘中发现的工具，使用火的证据，以及测量头骨化石“大脑体积”的变化。

然而，通过与威特沃特斯兰德大学人类进化研究所的同事合作，我们发现了一种评估人类祖先智力的新方法。

通过研究头骨化石，我们已经确定了古代人类大脑维持其运作需要多少血液和能量。这种能量消耗为我们提供了一个标准来评估这些古代人类努力思考的程度。

我们发现在评估认知能力时，“流向大脑的血流速度”可能比“大脑体积”更好。

大脑就像一台超级计算机。

研究人员通常假设人类祖先(原始人)的智力随着大脑的大小而增加。

这个假设是合理的:对于现存的灵长类动物来说，大脑中神经细胞的数量几乎与大脑体积成正比。对哺乳动物的其他研究一般显示，大脑的新陈代谢率，即大脑运转所需的能量，大致与大脑体积成正比。

大脑中的信息处理包括神经细胞(神经元)和它们之间的连接(突触)。突触类似于计算机中的晶体管，是信息处理的场所。人脑包含800多亿个神经元和多达1000万亿个突触。尽管大脑仅占体重的2%，但当人们休息时，它消耗了身体20%的能量。大约70%的能量被突触用来产生在神经元之间传递信息的神经化学物质。

为了了解我们祖先的大脑消耗了多少能量，我们注意血液流向大脑的速度。血液为大脑提供必要的氧气，因此它与突触消耗的能量密切相关。

人脑每秒需要大约10毫升的血液。无论这个人是醒着、睡着、锻炼还是解决数学难题，变化都很小。

因此，我们可以认为大脑是一台消耗能量的超级计算机。计算机容量越大，维持运行所需的能量越多，电源电缆越粗。大脑也是如此:认知功能越强，代谢率越高，血流速度越快，供血动脉越粗。

测量颅骨动脉的厚度

血液通过两个颈内动脉流向负责认知功能的大脑部分(大脑)。这些动脉的厚度与血液流经它们的速度有关。就像管道工会安装更大的管道来适应更大的建筑和更大的流速，循环系统调整血管的厚度来适应血液的流速。血液流速与器官需要多少氧气有关。

我们首先通过对哺乳动物的50项超声或磁共振成像研究，建立了血流速度和动脉厚度之间的关系。颈内动脉的厚度可以通过测量枕骨上连接大脑的小孔的大小来确定。

向大脑输送血液的动脉穿过枕骨大孔。更大的洞意味着更大的动脉和更多的血液来驱动大脑。资料来源:罗杰·西摩提供

接下来，我们测量了96只现代类人猿头骨上的这些洞，包括黑猩猩、猩猩和大猩猩。我们将这些头骨与生活在大约300万年前的11个古猿头骨进行了比较。

黑猩猩和猩猩的大脑体积约为350毫升，而大猩猩和南方古猿的大脑体积稍大，为500毫升。传统观点认为，南方古猿至少应该和其他种族一样聪明，但我们的研究表明，南方古猿大脑的血流速度只有黑猩猩或猩猩的三分之二，只有大猩猩的一半。人类学家经常把南方古猿放在猿类和人类之间的智力等级中，但是我们认为这可能是错误的。

人类大脑进化的独特轨迹

随着时间的推移，我们祖先的大脑需要越来越多的能量。资料来源:罗杰·西摩提供

对于人类和许多其他现存的灵长类动物来说，颈内动脉的血流速度似乎与脑体积成正比。这意味着如果大脑体积翻倍，血液流速也会翻倍。

这个结果是意料之外的，因为大多数器官的代谢率会随着器官大小的增加而变得更慢。在哺乳动物中，器官体积翻倍通常只会将新陈代谢率提高到1.7倍。

这表明，随着大脑体积的增加，灵长类大脑的代谢强度，即每克大脑物质每秒消耗的能量，比预期的更强。在古代人类中，增长率甚至比其他灵长类动物更快。

从440万年前的阿迪猿到智人，我们祖先的大脑增长了近5倍，血液流速增加了9倍。这表明每克大脑材料消耗的能量几乎增加了一倍，这显然是由于更活跃的突触活动和信息处理。

在进化过程中，所有灵长类动物流向大脑的血液流速似乎都随着时间而增加。但是在古代人类谱系中，它的生长速度比其他灵长类动物快得多。这种加速伴随着工具的发展，火的使用，当然还有小团体之间的交流。

原始链接:

https://theconversation . com/how-smart-we-befores-turn-out-答案不在大脑中-大小-但-血流-130387

纸质信息

[标题]澳大利亚的大脑血流量

[作家]罗杰·西摩，瓦尼亚博肖克，爱德华·p·斯奈林，普林斯茨。chikezie，qiaohuihu，thomas j. nelson，bernhard zipfel AnD case v. miller

[日报]皇家学会学报b:生物科学

[时间]2019年11月13日

【DOI】10.1098/rspb.2019.2208

[链接]https://royal society publishing . org/doi/10.1098/rspb . 2019.2208

这个方法在测量人类祖先的智力时会更精确吗？