脑与智人的未来
脑与智人的未来
人类大脑的进化历程是一部跨越数亿年的史诗。从最原始的海绵开始，经过无数次的演化和选择，最终形成了今天我们所熟知的复杂大脑。这个过程中，大脑不仅在结构上发生了巨大的变化，还在社会性和认知能力上展现出了独特的特征。本文将带你一起探索这段精彩的进化之旅。
脑的进化——从海绵到人类
现代大脑的故事，是从海绵这一海洋生物开始的。人类大脑的起源和演化是一个曲折的故事。从微笑、简单的单细胞生物开始，地球生命经历众多奇特的海洋生物，进化出早期的细胞间交流，为后续融合为神经系统的神经元奠定了基础。
之后经历多次分支演化，最终演化至2500万年前，从其他灵长类分化出来的类人猿。几百万年后，我们的猿类祖先才与现代黑猩猩的共同祖先分开。在随后的岁月中，许多类人物种繁盛兴起，然而仅有智人存活至今。
得益于偶然性和在自然环境中的强大适应性，我们的祖先智人克服了其他类人物种没能克服的困难。是庞大而复杂的大脑使得我们以后能力去影响这个星球的未来。
人类大脑使我们目前所知的宇宙中最复杂的物质集合，但这并不代表我们能比其他物种更重要或更优越。但我们的大脑在很多方面都是独特的，它是唯一被认为可以思考并自我运作的实体。
海绵代表了进化的一个临界点，基因数据和一块7.6亿年前的岩石中发现的海绵化石“奥塔维拉”表明，海绵是最早的动物，或者至少是最早的动物之一。
它们的细胞通过蛋白质相互交流，并维持过滤的过程的不断进行。遗传分析表明，这些蛋白质与神经元中发现的蛋白质非常相似。
大多数神经元都又一个细长的突起，称为轴突，可以通过轴突向邻近的神经元或肌肉细胞发送信号；另一端则有一系列树状的短突起，称为树突，用来接收来自其他神经元轴突的型号。这一切过程都是由离子通道产生的电流实现的。动作电位会沿轴突向下传递，使得5-羟色胺和多巴胺等神经递质在神经元的连接处——突触的位置被释放出来，神经递质就可以与相邻的细胞发生交流。在海绵中可以找到这些用于细胞间交流的蛋白，这暗示着突触结构可能很快就会进化出现，为细胞网络和未来大脑的进化奠定了基础。
虽然德国生物学家阿伦特在2019年的一篇论文中写到：“神经元和神经系统的进化过程是动物进化中尚未被揭晓的重大谜团之一”。但它们很有可能都是从在海绵中发现的原始突出进化而来的。
在7亿到6亿年前的某个时期，细胞开始有了更有效的交流，这为某些长得像水母的祖先的生物提供了进化上的优势。
成熟的神经元给两侧对称动物带来了更快的速度、更强的协调能力，使得他们的生活变得更刺激，但也更加危险。
两侧对称动物身上出现了我们最熟悉的身体结构：嘴巴在前，肛门在后，二者中间则是管状的肠道。
如果说突触的形成归功于海绵，那么头部的出现就应该归功于两侧对称动物。
科学家们的设想是，早期两侧对称动物中发生了某种突变，是其身体一段的几个细胞变得对光线或化学物质更敏感。这种感官的强化提高了他的生存和繁殖机会。后来感光细胞聚集在一起形成了眼睛。识别化学物质的细胞则进化为化学感受器。
此时一些海洋蠕虫中的物种已经形成了三方大脑的前身，即大脑可以分为三个部分：后脑、中脑和前脑。在这之后的所有脊椎动物的大脑都遵循这一设置。
经过许多代的自然选择，感觉功能会越来越集中于竖长形、对称结构的身体的其中一端，这一过程具有重大的进化意义。科学家们称之为头部形成（Cephalization）
Idealised bilaterian body plan. With a cylindrical body and a direction of forward movement the animal has head and tail ends, favouring cep
两侧对称动物中的一个分支进化出了对现代神经系统而言至关重要的适应性——脊索。后来某条脊索向胚胎中的某个细胞层发出信号，让它折叠成了一个神经元构成的管状结构，并最终发育成为脊髓。
直至动物进化至硬骨鱼类，大部分的两侧对称动物都拥有了一个连接到脊髓的周围神经系统，这让它们能够更快、更协调地运动。
因为自然选择倾向于保护新形成的感觉能力，于是在早期的鱼类大脑周围构建出了与脊椎骨相连的保护性头骨。鱼类有着完整的内骨骼，它们的感觉器官变得更加高级，同时它们还出现了拥有自主神经系统得迹象。一些早期的脊椎动物，还进化出了丘脑的雏形。鲨鱼是最早进化出小脑的脊椎动物之一。
从海洋到陆地的“迁徙”对动物的神经系统具有进化层面的意义。因为陆地和海洋之间的感官环境截然不同。从两栖动物到爬行动物再到哺乳动物的转变，四足动物的神经系统更是发生了巨大的变化。
现代人类的中枢神经系统由大脑和脊髓构成，脑干充当二者之间的通道，帮助实现调控体温和睡眠-觉醒周期等重要生理功能。脑干的后面是小脑，负责身体的平衡和协调。大脑中有褶皱的灰色部分是大脑皮质，正是这个更大的、进化上更为现代的结构驱动了更高阶的认知能力，将类人猿与大多数其他物种区分开来。
大脑皮质分为四个脑叶：额叶控制高级思维和运动，其后方的顶叶处理感觉功能；太阳穴下方是颞叶，负责语言和记忆功能；脑后部是枕叶，是我们的视觉中心。
哺乳动物在进化学和生态学上的某些独特之处驱使我们的大脑迅速扩张，而同时这也多亏了恐龙的灭绝。
2017年的一项研究，将2400多种哺乳动物的基因数据与它们的行为和睡眠偏好进行了对比。结果发现，在恐龙灭绝的20万年内，曾经是夜行者的哺乳动物集体变成了白日探险家。
这使得在接下来的1000万年里，哺乳动物多样性发生了爆炸式的增长。
首先进化出了第一批体型较大的哺乳动物，一些事食草动物，一些是食肉动物。古近纪早期还出现了一类小型胎生动物，他们的手和足更加灵活，可以做出抓取的动作，它们的眼睛变得更加灵敏，可以产生更好的色觉和对深度的知觉，并继续进化出了一个体积更大的大脑，让它们变得更聪慧。这就是灵长目动物。
第一批具有明显灵长类特征的动物——近兔猴类在6000万年前出现，并在世界上许多不同的地方繁衍生息。然后是原猴类。在大约5000万年前，类人猿（Simians）开始出现，它们面部表情丰富，眼睛炯炯有神，有着活跃的社会行为。类人猿可以分为新大陆猴和旧大陆猴，它们早在4000万年前就分开了。
灵长类进化中对于我们的成功最为重要的可能就是快速扩张的大脑。许多科学家认为，是栖息地和生态系统共同塑造了猴子的大脑，这些栖息地和生态系统对感官功能和智力的改善施加了选择性压力，从而帮助其生存，并推动了进一步的进化。
早期的灵长类至少有一部分时间是在树冠上生活的，“栖息在树上意味着可以更安全地躲避捕食者，也意味着能够更安全地进行社交活动”。自然选择在快速成长和繁殖方面施加的压力减小了，灵长类动物的进化正是利用了这种情况。我们可以用相当长的时间成长发育，再达到性成熟阶段，并在这个过程中吸收外界的影响。
更长的寿命使得我们有了更强的记忆力和更大的海马体。在丰富多彩的三维世界中，拥有更强的视觉和更高的智力可以更适应环境，因此灵长类动物最终拥有了更大的视觉中枢、巨大的额叶以及能够进行高级思考、与环境互动的大脑新皮质。
灵长类动物变成了社会性很强的生物。而随着新的社会差异形成，出现在了达尔文进化压力下的社会性智力大脑。为了智胜他人，得到更高的地位，灵长类动物进化出了更精明的政治性。
随着旧大陆猴的一个分支走向猿类，即成为我们祖先的谱系，拥有巨大、神奇的大脑的谱系，对智力和社会行为的适应变得至关重要。
到了中新纪中期，非洲猿类进化出了可以改变世界的智力。可以肯定地说，它们最终拥有了先进的认知能力，以及很多我们以为人类独有的心理品质。
在产生人类的那个进化分支中，自然选择逐渐偏向了更适合陆地生活的特征和行为。直立的姿势和双足行走模式利于我们在地面走动，同时能腾出手去做其他事情。社会化程度的提高，有助于我们在有狮子和剑齿虎出没得新的危险环境中觅食、狩猎和自卫。
科学家认为，我们的发展和大脑的增大应归功于这些因素的综合作用。 至于是我们到底是先拥有了更大的大脑，还是先变成了双足动物。莱托利遗址的发现以及后续的一些化石和足迹证据表明，我们是先变成双足动物，然后进化出了聪明的大脑。
进化倾向于某些更适应地面生活的特征。那些拥有更利于智力提高和更适应当地生态系统的基因的个体就会存活下来。
原始人的大脑中有被称为“月状沟”的褶皱结构。在南方古猿中，月状沟的位置比在猩猩大脑中的位置更靠后，这意味着在我们的大脑体积扩张之前很久，它的构造就已经先发生了重组，有了类似于现代人大脑的结构。曾经高度敏感的灵长类动物视觉中枢已经开始缩小，以便为负责高级思维和语言的皮质区域腾出空间。
有证据表明，大脑结构在更新纪末期发生了进一步的改变。通过对比自然死亡的大型猿类的大脑，科学家发现，一些大脑区域的重组提高了社交性、认知和情感意识，从而使我们成为人类。
人类大脑皮质中的神经元不仅在数量上有所增加，而且它们之间的距离也更远了，而且智力的形成并非只与大脑体积有关。人类智慧的根源来自大脑结构的重塑和新的神经回路的形成。
大脑的社会性
竞争和合作对于一个群体内的成员而言，在认知上是一种沉重的负担，因此在进化的过程中可能受自然选择的影响。
20世纪80年代，进化生物学领域的先驱艾伦·威尔逊提出，在能够进行“行为创新和新习惯的社会传播”的动物中，进化是加速的。
形成社区群体并能够共享信息，这在早期人类的许多方面都发挥了重要作用。一个社会群体意味着保护、关系的维系以及技能和知识的传递。
“社会脑假说”认为，随着我们从猿类中分离出来，我们的祖先越来越多地演化出有助于我们生存的社会方式。而相应地，我们的大脑也在成长和重组，以适应更多的集体生活。人类拥有迄今为止所有动物中最复杂的社会网络。
同时我们也无法将“社会脑假说”与“智力的生态假说”分开讨论，因为社会行为的选择压力与生态环境息息相关。
邓巴表示：“当寻找食物成为限制生存能力的因素时，分享信息就变得尤为重要。如果捕食是个重大问题，那么保持群体一起行动更为有益。社会脑假说也可以被视为一种生态学假说。”
我们更为协调的社会意识对于人类大脑的演化发展非常重要。而在影像人类大脑进化的一系列社会特征和行为中，语言和符号可能是影响最深远的。
在大脑中，布洛卡脑区帮我们产生语言，而韦尼克区帮助我们理解语言。猴子和猿类斗殴与布洛卡区和韦尼克区功能相似的区域，但人类大脑的可塑性更强，能够更好地吸收和再现我们听到的象征性声音和发声模式。人类的语言中枢在神经元列之间具有更多的水平间隔，为彼此的连接提供了更多的空间，有助于更复杂的语言产生和加工。
我们能够用一些象征性的声音传达“我想我可能喜欢你”或“我们关系很好，对吧”，而不必在一天的大部分时间里给朋友除虱子，这样就可以腾出大量时间来做其他事情。
人类的进化同时还包括对“认知生态位”的探索，在这个生态位中，智人不同寻常的解决问题的能力、语言能力和社会能力是共同进化的。
人类大脑的神经化学特征是由自然选择所塑造的，这是由于它为人类带来了多种繁殖和生存的优势，研究小组推测，高水平的纹状体多巴胺和血清素将产生更高级的社交行为，促进了对同理心和语言的自然选择，人类的自我驯化在一定程度上源于一种独特的神经化学，它与社会理解和克制的情绪相互兼容。
人类大脑的未来
能适应变化、在饮食和居住地的选择上更灵活的生物，才能持续繁衍壮大。
大脑的能量消耗很高，需要高质量的饮食提供能量。因此，人类对火的控制和烹饪食物的出现，被认为是导致人属出现的变革时刻。熟的食物不仅更易咀嚼，也更容易消化，从而节省了我们的能量消耗。
驯服火是人类的创新行为之一，这种创造性智慧的自然选择是人类大脑进化最重要的驱动力。创造力给我们带来了实际的益处，让我们可以制造出斧头、屠宰工具和武器。我们的大脑可以自由联想，并能够很快产生新的想法，以及符号语言和思想。
人类学家斯托特认为，工具制造是促使我们的大脑走上高度创造性进化道路的最初火花。他认为，自然选择会青睐“使学习新技巧更便利、有效率或更可靠的基因变异。”
直到我们拥有真正的象征能力，人类发展的进程才迅速改变。通过语言和其他象征形式进行创造性交流的能力，令我们走上了一条永无止境的创造力之路。
根本性的创新很少发生，但一旦具有象征能力的智人出现，技术的发展和更新迭代就会越来越快。再过去，随着环境和需求的变化，人类会调整现有的工具以适应新的情况。但是现在，我们会为新的目的发明新的工具，这是一种完全不同的脑内信息处理方式。
我们的认知线路爆炸式地发展出了所谓的“文化”。我们的大脑没有发生太多基因层面的变化，但在象征性思维、语言和社交技能的武装下，文化变革、创新的速度及影响超过了我们的基因组变化。前所未有地，我们开始更善于分享知识、与其他社群进行贸易，并融合成越来越大的群体。而这一过程则被称为“认知革命”。
想要知道大脑进化的方向非常困难。许多思考这类问题的人并不过度担心科技会干扰我们的心理。但像性格恶化智力这样的特质，或者像抑郁和焦虑这样复杂的情感，都涉及数百中基因的影响，并与我们的生活方式和环境相互作用。
有学者指出，在可预见的未来，我们的大脑不会发生剧烈变化。“文化变革才是关键所在，也将是我们会看到的变化最大的地方。”我们正在经历前所未有的信息轰炸，很难知道这对我们的大脑的未来意味着什么，但我们知道，我们正在用一直沿用的旧式神经机制来处理这种新的感觉洪流。
人类大脑进化的故事无法用单一的某种影响或某个特征概述，而是历经数百万年的自然选择和文化的交织，包括我们的饮食，我们的创造性追求，我们的朋友，我们的工具，我们的火。