生物進(jìn)化過程中人類腦容量的演變課件

生物進(jìn)化過程中人類腦容量的演變腦容量腦容量也稱“顱容量”。顱骨內(nèi)腔容量大小，即大家所說的腦容量，以毫升為單位。從顱腔的容積上看，人的顱腔容積可達(dá)1500ml左右。

“腦容量”在腦功能和神經(jīng)系統(tǒng)的進(jìn)化中扮演著舉足輕重的角色，它是衡量動(dòng)物進(jìn)化程度的重要依據(jù)之一，同時(shí)也是人類腦進(jìn)化中的一個(gè)重要組成部分。有研究表明，人類腦容量的增加是人類智力和思維能力提升的標(biāo)志。另外，由于腦容量具有很高的遺傳性，并且在多種精神疾病病例中發(fā)生了明顯突變，因此研究腦容量的變化對(duì)人們深入了解人類精神疾病的發(fā)生機(jī)制也具有相當(dāng)重要的意義。爬行類的腦與腦容量進(jìn)化在古生代的石炭紀(jì)末期，爬行動(dòng)物開始登上陸地，真正擺脫了對(duì)水的依賴。隨著腦的進(jìn)化，它們腦的各部分已不是排列在一條直線上了，而是出現(xiàn)了頸曲。它們的大腦比魚類和兩棲類具有更復(fù)雜的分析、綜合能力。而且其大腦半球增大，紋狀體擴(kuò)增明顯；中腦隨著進(jìn)化出現(xiàn)四疊體。爬行類的大腦皮質(zhì)仍屬舊皮質(zhì)，但是在大腦的頂部已經(jīng)開始出現(xiàn)錐體細(xì)胞，并進(jìn)一步聚集為腦神經(jīng)細(xì)胞層，成為神經(jīng)相互聯(lián)系的中心。雖然爬行動(dòng)物腦容量所占身體的比重仍然較低，但是已經(jīng)遠(yuǎn)高于低等的脊椎動(dòng)物，如綠蜥蜴的腦體比是鱈魚的近3倍。較高的腦容量使它們具有比魚類更加復(fù)雜的認(rèn)知和行為方式，學(xué)習(xí)能力和記憶能力大大提高，如某些蛇類可以依靠對(duì)氣味的記憶進(jìn)行捕食，這表明，隨著腦容量的擴(kuò)增，爬行動(dòng)物智力的發(fā)展也受到了非常積極的影響。注：四疊體是視覺和聽覺反射運(yùn)動(dòng)的低級(jí)中樞哺乳類的腦與腦容量進(jìn)化在對(duì)魚類的鱈魚、兩棲類的牛蛙、爬行類的綠蜥蜴、鳥類的鴿以及哺乳類的狒狒和人的腦容量進(jìn)行分析和比較之后我們發(fā)現(xiàn)，在脊椎動(dòng)物中，隨著進(jìn)化等級(jí)的提高，動(dòng)物的腦容量以及腦體比總體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，低等脊椎動(dòng)物的腦重所占體重之比極低，高等脊椎動(dòng)物的腦體比相對(duì)較高，可以高達(dá)低等脊椎動(dòng)物如魚類、兩棲類的幾十倍。據(jù)此，我們推測，腦容量與智力可能存在一定的相關(guān)性，如短嘴鴉，一種被普遍認(rèn)為是高智商的鳥類之一，其腦容量占體重之比為2.76%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同為鳥類的鴿，幾乎可以與人類相媲美。幾種不同類群的脊椎動(dòng)物腦容量占身體比重的變化趨勢在人類進(jìn)化的早期，腦容量的發(fā)展極其緩慢，其智力也處于較低等級(jí)；經(jīng)歷相當(dāng)長時(shí)間的進(jìn)化，到“能人”時(shí)期開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，人類腦容量迅速提升。在“能人”向“智人”過渡的時(shí)期中，許多人類特有的大腦皮質(zhì)中樞得以產(chǎn)生，如運(yùn)動(dòng)性語言中樞、書寫中樞等等。同時(shí)，大腦皮質(zhì)還出現(xiàn)了欣賞音樂、舞蹈和繪畫等藝術(shù)的中樞，大腦的功能越來越復(fù)雜、完善。尤其是隨著抽象思維的發(fā)展，人類大腦額葉得到迅速擴(kuò)張。到“智人”時(shí)期，腦容量的發(fā)展又出現(xiàn)了一個(gè)轉(zhuǎn)折，自此之后，人類腦容量的進(jìn)化又進(jìn)入了一個(gè)持續(xù)相當(dāng)長時(shí)間的停滯期。

在整個(gè)脊椎動(dòng)物的進(jìn)化過程中，腦容量的變化是逐漸增加的，而且在低等脊椎動(dòng)物中增加的速度較慢，隨著動(dòng)物進(jìn)化等級(jí)的提高，腦容量得到迅速提升。數(shù)量龐大、種類繁多的神經(jīng)細(xì)胞是大腦發(fā)揮功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，腦容量的擴(kuò)增為腦內(nèi)神經(jīng)元的增殖和分化提供了條件，從而進(jìn)一步促進(jìn)大腦功能的進(jìn)化和發(fā)展?；蜻M(jìn)化對(duì)腦容量的影響研究表明，腦容量具有很高的遺傳特性，將腦容量的變化與基因的進(jìn)化相聯(lián)系，有助于從根源上發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，從而闡明腦容量進(jìn)化的機(jī)制。隨著一系列與腦容量有關(guān)的基因的發(fā)現(xiàn)(表1)，腦容量發(fā)生變化的機(jī)制正在被逐漸揭示。

但有一些研究者對(duì)“基因突變論”持反對(duì)態(tài)度，他們認(rèn)為，僅僅將腦容量的進(jìn)化歸因于少數(shù)幾個(gè)基因的突變是明顯不合理的，這是一種違背進(jìn)化基本原理的推斷。但基因突變?cè)谝欢ǔ潭壬洗_實(shí)對(duì)人類以及脊椎動(dòng)物的腦容量變化造成了不可忽視的影響。研究表明，在人腦中，相關(guān)基因的突變可以直接導(dǎo)致該區(qū)域面積的縮減，從而對(duì)整個(gè)大腦的體積造成影響。表1.與腦容量變化相關(guān)的基因基因

基本功能MCPH1引起人類原發(fā)性小頭癥FOXP2與語言進(jìn)化相關(guān)Emx-