从猿到人:穿越300万年的脑洞之旅


1 大脑的进化:从猿到人

人类一直以优秀的大脑为傲,但实际上直到1万年前,我们才拥有成熟的大脑。

1万年很长吗?对个体来说,是的。但对人类种族来说,很短很短。

300多万年前,人类种族就开始了从猿到人的漫长进化。目前发现的最早的人类祖先,是一只生活在非洲东北埃塞尔比亚的南方古猿,科学家们发挥惊人的智慧,给它取了一个耳熟能详的名字:Lucy。

在至今300万年到1万年的这段漫长时间里,人类祖先都生活得非常原始

每天,男性猿人外出觅食。一开始,他们只捕杀小型动物,甚至只搜集可食性植物。但随着族人数量的扩大,以及可食用植物的减少,他们不得不把目标投向更加大型和凶猛的动物。

为了提高狩猎成功率,男性猿人必须保持专注,他们会紧盯猎物,仔细测量与猎物的距离,同时计算好方向和力度,以期把手中最新研发的石矛准确地插入目标物的喉咙中。

在必要的时候,男性猿人会长距离追击猎物,他们会利用强大的动态视觉和空间想象能力,一边不断演算下一秒猎物与自身的相对位置,一边在陌生的环境中寻找最优的行进方向。在追击结束后,他们还能通过对方位的识别和记忆,顺利地回到领地。

为了完成更加困难的狩猎,猿人不得不扩大自己的脑容量,并且一点点发明了更复杂的语言。但他们很少用这些语言进行日常交流(俗称唠嗑),只在关键的时候用简约的命令保持团队协作。

女性猿人则跟男性有很大不同。

她们通常不参与狩猎,只在距离领地更近,也更安全的地方寻找食物。她们会找回一些野果、蘑菇,或者植物的根茎。为了方便下一次采摘,她们发育出了良好的环境记忆能力和物体再认能力,她们甚至可以一眼辨认出曾经见过的一棵树。

不采集食物的时候,女性猿人会待在领地里,制作器材,保护幼儿。因为在更安全的环境中,女性猿人会更多地交流,这种交流无关团队协作,只是单纯的社交和情感需要。

当然,无论是对男性还是女性猿人而言,原始环境都意味着处处潜藏着危险

这种危险可能是恶劣的气候、未知的疾病,更可能是随处可见的毒素、寄生虫,还有捕食者。

为了应对这些生存威胁,猿人进化出了一种复杂的“常识生物学”知识。这让猿人对看到的生物都会产生先天的直觉认识:他们知道蓖麻的刺有毒;知道五彩斑斓的蘑菇会让自己吃不了兜着走;知道猛兽会露出利爪和獠牙;知道有毒的蜘蛛会让自己看不到明天的太阳。

非常神奇的是,这种“常识生物学”知识,即便是三岁小猿都拥有,而且全世界范围内的猿人都是如此。

除了生物学知识,猿人还拥有大量保证生存的先天本领,在进化学上,这叫“适应器”。

“适应器”这个词,源于达尔文的自然选择(natural selection)理论性选择(sexual selection)理论,是一个非常重要的概念。它指的是,生物体在演化过程中,通过自然选择形成的、可遗传的、能够稳定发展出来的,有助于生物体生存和繁殖的特性。

概念挺绕口,但“适应器”确实解释了生物为什么能够完美地适应它们的生存环境。鱼是如此,鸟是如此,猿人也是如此。

对猿人,一个典型的“适应器”,是害怕情绪。猿人不仅会怕野兽、怕蛇、怕蜘蛛,还会恐高,因为从悬崖坠落非常危险;会害怕分离,分离意味着幼儿会失去父母的保护;会害怕陌生人,特别是陌生男性。

在面对突然发生的威胁时,“害怕”这个适应器尤其表现得淋漓尽致。它会让猿人产生大约6种反应:

同时,“害怕情绪”还会产生相应的生理反应。它会使肾上腺素激升,心跳加快,血液从胃部流向肌肉,呼吸变急促,这些都会帮助猿人更好地逃走或战斗。

可以看出来,当面对威胁感到害怕时,猿人最终会做出何种反应,会因具体情况的不同而不同。也就是,事情发生的整个过程更像是一种策略性决策,猿人会首先评估外界情况,然后依据已有的策略规则,选择最终如何反应。

理解上图这个决策过程,非常有意义。因为它几乎可以用来概括所有生物的反应模式。当然也包括我们自己。

图中的“决策规则”,可以指代各种各样的“适应器”。除了害怕情绪以外,对甜食的偏好,对酒精的陶醉,对香料的迷恋,对美好风景的向往,对美丽鲜花的喜爱……这些无一不是“适应器”的表现。

正是倚靠着复杂而先进的“适应器”,人类祖先完美地适应了狩猎采集的原始生活。

但是,这样的生活即将结束。从1万多年前开始,随着农业的出现和发展,农耕时代的大幕开启了,这标志着人类即将步入文明社会。

如果把人类进化的300万年比作一天,那么人类的历史始于凌晨0点0分,文明社会大概出现在23点55分之后。也就是说,人类在进化过程中,99%的时间都生活在狩猎采集的环境。

在这99%的时间里,人类祖先一边进化出大量的“适应器”,一边将其中很大一部分封装在了日渐发达和精密的大脑中。

这99%的祖先的记忆,将永远深刻地影响人类的大脑。


2 大脑的发展:三个阶段


长期进化

跨越300万年,人类祖先完成了从猿到现代人类的进化。

随之完成的,还有人类大脑发育的第一阶段

据资料,人类祖先Lucy及她同类的脑容量只有500毫升,而到1万年前,人类的脑容量已经达到了1500毫升,足足扩大了2倍。

即便现在人类的大脑容量有所下降,但平均仍有1350毫升,仍是世界上已知的最复杂的有机组织。

这个有机组织由大脑皮层、下丘脑、海马体、杏仁核、小脑、脑干等一系列更小的结构组成,这些部分各司其职,发挥着不同的功能。

大脑总共拥有接近850亿个神经元,每一个神经元都会与1万到2万个其它神经元建立联系,并且同样被1万到2万个神经元相联系,总共有大约15万亿个神经连接。

神经连接的存在,构成了人类思考和行为的生理基础。我们的每一个所思所想、所作所为,都是神经元通过电信号和化学信号,造成一系列相关的神经连接共同反应的结果。

关于神经连接的简单知识,中学生物课本中就有。但是遗憾的是,似乎没有太多人将生物知识与进化论(准确说是进化心理学)联系在一起。或者说,不够重视。

时至今日,很多人仍然只知道大脑受后天的影响,比如生长环境和教育因素。但却忽略了进化过程对大脑的雕琢。

人类大脑的发育,可以归纳为三个阶段。第一个阶段,恰恰就是长期进化

通过前文的内容,我们应该能意识到,进化对人类大脑的影响,远比多数人认为的更加深远和复杂。

百万年大自然优胜劣汰筛选出的“适应器”,被巧妙地反映在了大脑精密而复杂的结构中。自人出生之日起,这些结构就已经存在,所有的神经元都已经准备就位,基本的神经连接都已经形成。

所以我们能看到,即便是新生婴儿,也会产生比如吮吸反射、觅食反射、拥抱反射。这意味着,婴儿的大脑中已经储存了非常多有用的知识或策略。

还有,我们小时候都会怕黑;生病了很容易发烧;吃了变质的食物会恶心呕吐。从这些方面来说,人类祖先遗传下来的智慧,仍然在帮助后代更好的适应环境

但我们也应该看到,一些不合时宜的“适应器”,开始给现代人类带来了困扰甚至灾难。

对甜食和高热量食物的渴望,让当今的肥胖问题日益严重。对酒精的分辨和追求(往往意味着成熟的果实),却导致了现代社会的酗酒问题。

另外,我们看到蛇和猛兽会本能害怕,但在现代城市中,已经很难遇到它们。反而对真正危险的汽车,我们缺少足够的警惕。

更不要说跨越地理和文化的人性共性:过度自信、短视倾向、羊群效应,这些不变的人性甚至是导致金融灾难反复发生的罪魁祸首。

不过,总的来说,长期进化而来的大脑,带来我们的好处,要大大多于坏处。

我们需要做的,是弄明白它的原理和机制,分辨它的利害,不让它反过来成为伤害我们的武器。

这就是我们后天需要努力的方向。

生长发育/成人学习

大脑后天的发展,分为两个阶段:生长发育成人学习

新生婴儿的大脑虽已成型,但还远远不够成熟。一个重要的表现是,神经元虽然都已经存在,但它们之间的连接还没有充分建立。

生长发育过程的典型变化,就是持续不断的神经连接的形成

从蹒跚走路到牙牙学语,再到从事一些更精细和复杂的活动,婴儿大脑中的神经元不断发出信号、接受信号。同时活跃的神经元会被组合成一组神经连接,并在此后因频繁使用而被强化;反之,因为某些原因错误搭建的神经连接,在长久废弃或刻意改正后会被删除。

生长发育阶段有一个非常重要的东西,叫“发展窗口期”。它的意思是,大脑中某些神经连接,只能在特定的年龄形成或者删除,如果错过了这个关键时期,就再也无法改变。

一项跨越数十年的研究表明,6个月以下的婴儿具有极强的语言分辨能力,他们几乎能分辨世界上所有语言的语音对比,即使以前从没听到过。但是,一旦过了10-12月龄,婴儿的表现就跟成人相似了,变得只能区分自己母语的语音对比。这表明,大龄婴儿的某些听力神经结构,已经由最初的完全开放,变成了一定程度的固化。

想一想有的南方人,永远分不清z、c、s、zh、ch、sh,l、n,你就会明白。

而当人类度过青春期后,他们大脑中的神经连接将几乎完全固化。没来得及建立的神经连接将永远失去机会,因意外建立的不正确的连接也无法删除。

由于神经连接都已经固化,成年人类改变大脑的唯一方式,就是改变功能。这就是成人学习的生理学基础:神经连接的功能性改变

成人学习,是大脑发展的第三个阶段。

这个阶段大脑的改变,最主要依赖于已有神经连接的强化或弱化。简单理解,就是在学习新知识或技能时(例如骑自行车),大脑会挑选相关的神经连接产生兴奋,没有用的连接会被抑制。这个过程不断重复,相关兴奋/抑制就会越渐快速和准确。

在这个过程中,没有新的神经连接形成,也不伴随旧连接的消退。大脑只不过是借用了一些神经连接,即便它们已经承担了别的任务。

这就让以前的科学家们,集体低估了成年人大脑的重塑能力。他们强调了大脑结构和神经连接的不变,却忽略了功能性改变能达到的强度。

大脑之所以神奇,就在于它可以一次次打科学家的脸。

又是一项实验,这次实验的对象是一群盲人。这些盲人都因为眼睛出现问题而无法视物,但是视觉神经依然正常。科学家们神奇地发现,盲人们在用手阅读盲文时,竟然会激活大脑中的视觉神经。而对正常人而言,只有在眼睛接收到外界刺激时,才会启动视觉神经。

这意味着,视觉神经已经改变了自身功能,开始帮忙处理指尖的触觉

除了功能性改变,大脑中还有一个非常特别的存在:海马体。这个结构主要负责长时记忆的存储。近些年的研究表明,海马体中神经元的产生会持续终生,而且会不断形成新的连接。

长期锻炼记忆的人群,比如出租车司机,他们的海马体会变得更大,以帮助他们记忆地图和路线导航。

以上这些研究都共同表明,即便是成年人的大脑,也依然拥有极强的适应能力。只不过,一旦停止锻炼,这些改变就会消失。

以上,就是人类大脑发展的三个阶段。

围绕着长期进化、生长发育、成人学习三个阶段,我们分别介绍了它们的原理、机制和特点,特别对第一阶段进行了详细的阐述。

因为长期进化的结果,既是现在的我们无法掌控的,也是每个人身上最有共通性的,并且根深蒂固的存在。

继续深入了解它,我们能更加清晰的理解人类的本性,以及人类众多思维与行动背后的深层次原因。

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