生物進化過程中人類腦容量的演變

1、生物進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1500ml左右。,“腦容量”在腦功能和神經(jīng)系統(tǒng)的進化中扮演著舉足輕重的角色，它是衡量動物進化程度的重要依據(jù)之一，同時也是人類腦進化中的一個重要組成部分。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人們深入了解人類精神疾病的發(fā)生機制也具有相當重要的意義。,脊椎動物的腦與腦容量進化 脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)非常發(fā)達，各器官高度完善，在動物進化中處

2、于最高等級。 脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)高度發(fā)達，由腦和脊髓構成，其中管狀神經(jīng)系統(tǒng)的前端特化為腦，后端分化形成脊髓，腦進一步形成了大腦、間腦、中腦、小腦和延腦。在高等脊椎動物，腦不僅可以接收各種刺激信息，并且還能對信息進行分析整合，進而調節(jié)、控制機體的運動，它支配著動物個體幾乎所有的生命活動，而腦容量在大腦發(fā)揮作用的過程中占據(jù)著不可或缺的地位。,爬行類的腦與腦容量進化 在古生代的石炭紀末期，爬行動物開始登上陸地，真正擺脫了對水的依賴。隨著腦的進化，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雜的分析、綜合能力。而且其大腦半球增大，紋狀體擴增明顯；中腦隨著進化

3、出現(xiàn)四疊體。爬行類的大腦皮質仍屬舊皮質，但是在大腦的頂部已經(jīng)開始出現(xiàn)錐體細胞，并進一步聚集為腦神經(jīng)細胞層，成為神經(jīng)相互聯(lián)系的中心。雖然爬行動物腦容量所占身體的比重仍然較低，但是已經(jīng)遠高于低等的脊椎動物，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雜的認知和行為方式，學習能力和記憶能力大大提高，如某些蛇類可以依靠對氣味的記憶進行捕食，這表明，隨著腦容量的擴增，爬行動物智力的發(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動的低級中樞,哺乳類的腦與腦容量進化 在對魚類的鱈魚、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行分析和比較之后我們發(fā)

4、現(xiàn)，在脊椎動物中，隨著進化等級的提高，動物的腦容量以及腦體比總體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，低等脊椎動物的腦重所占體重之比極低，高等脊椎動物的腦體比相對較高，可以高達低等脊椎動物如魚類、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性，如短嘴鴉，一種被普遍認為是高智商的鳥類之一，其腦容量占體重之比為2.76%，遠遠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物腦容量占身體比重的變化趨勢,在人類進化的早期，腦容量的發(fā)展極其緩慢，其智力也處于較低等級；經(jīng)歷相當長時間的進化，到“能人”時期開始出現(xiàn)轉折，人類腦容量迅速提升。在“能人”向“智人”過渡的時期中，許多人類特有的大

5、腦皮質中樞得以產(chǎn)生，如運動性語言中樞、書寫中樞等等。同時，大腦皮質還出現(xiàn)了欣賞音樂、舞蹈和繪畫等藝術的中樞，大腦的功能越來越復雜、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張。到“智人”時期，腦容量的發(fā)展又出現(xiàn)了一個轉折，自此之后，人類腦容量的進化又進入了一個持續(xù)相當長時間的停滯期。 在整個脊椎動物的進化過程中，腦容量的變化是逐漸增加的，而且在低等脊椎動物中增加的速度較慢，隨著動物進化等級的提高，腦容量得到迅速提升。數(shù)量龐大、種類繁多的神經(jīng)細胞是大腦發(fā)揮功能的物質基礎，腦容量的擴增為腦內(nèi)神經(jīng)元的增殖和分化提供了條件，從而進一步促進大腦功能的進化和發(fā)展。,基因進化對腦容量的影響 研究

6、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化相聯(lián)系，有助于從根源上發(fā)現(xiàn)問題的本質，從而闡明腦容量進化的機制。隨著一系列與腦容量有關的基因的發(fā)現(xiàn)(表1)，腦容量發(fā)生變化的機制正在被逐漸揭示。 但有一些研究者對“基因突變論”持反對態(tài)度，他們認為，僅僅將腦容量的進化歸因于少數(shù)幾個基因的突變是明顯不合理的，這是一種違背進化基本原理的推斷。但基因突變在一定程度上確實對人類以及脊椎動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，相關基因的突變可以直接導致該區(qū)域面積的縮減，從而對整個大腦的體積造成影響。,表 1. 與腦容量變化相關的基因 基因 基本功能 mcph1 引起人類原發(fā)性小頭癥 foxp2 與語言進化相關 emx-2 與端腦的大小有關 adcyap1 與神經(jīng)前體細胞的增殖有關 myh16 編碼肌球蛋白,在進化中，基因以及行為的改變是造成腦容量