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  • 人类大脑进化:Why脑子大的尼安特人没有笑到最后
来源:本站原创  作者:admin  更新时间:2022-05-19  浏览次数:

  自新冠疫情席卷全球,世界格局大变。莫愁和大家发现,居然有一天,人类又回到了要为吃的发愁。世界形势变化,但人类上天的梦想依旧,就在北京时间4月8日晚23时17分,SpaceX「公理 1 号」从肯尼迪航天中心成功发射,首次将 4 名游客送往国际空间站。这是国际空间站历史上的第一个纯游客乘组。代表性人物神仙姐姐王语嫣,通读万卷藏书,最强大脑,虽然不习武,但预判和解招能力极强,堪称《天龙八部》中的王牌辅助人形AlphaGo。

  人类能成为这个星球上最高等的生物,完全仰仗那智慧的大脑。而我们的头颅有多发达,祖先就有多辛酸。大脑的演化就是一部波澜壮阔的史诗。对比于其他生物,甚至脑子比我们更大的尼安特人,为什么只有人类进化出了发达的大脑?

  莫愁觉得,人类的最高级之处在于,自然界只有人类在满足自身生存之外,还追求人生价值。这一点已经超出了单纯作为一种生物的本能,我们人类进入了另一条进化道路。

  在5.21亿年前,大脑就已经开始形成,它发现于地球上最早的脊椎动物,昆明鱼和海口鱼。5.21亿年,对生物进化来说是一个非常充足的时间。在这个时间段里面,有无数的物种诞生、兴旺、鼎盛最后到消亡。篇幅问题,莫愁具体不展开讲了。

  那么问题来了,如果大脑如此的重要而有效,那么它肯定应该像眼睛和翅膀这些一样,反复被进化出来才对。但人类强大的大脑和高度的智慧,在生物界中几乎是绝无仅有的。实际情况是,大部分物种都进化出了不大不小的大脑。问题又来了:

  至少从两个方面我们可以看到,发达的大脑并不是难以达成,大部分动物没有演化出来,是因为性价比不高。只要有足够的演化压力,脑容量应该是很容易就会增大。那为什么不增大,因为大脑对这些物种生存的作用,小于它给物种带来的好处。莫愁用一句大白话来说就是:对于别的物种来说,一切为了生存,脑容量增大,消耗增大,对于生存这个第一优先度,没啥实质性用处,还不划算。

  那为什么大猩猩等物种的大脑会因为性价比过低而被限制了发育,而人类却在此基础上多发育了3倍?

  前面莫愁已经说了:投资大脑对大部分物种来说,挺不划算,所以它们就演化出了一些基因来限制大脑的发育。那有没有一种条件或者说状态,可以让大脑容量增大成为“优势”、成为性价比更高的选择,变得划算呢?

  劳动分工是合作的高级形态,只有在这个前提下,我们发达的大脑才有用武之地,脑力劳动者的价值才会被体现。如果没有劳动分工,那些科学家、哲学家、艺术家就更加容易饿死于饥寒交迫的晚上,因为他们的大脑要消耗更多的能量,根本等不到他们的发明创造问世——就算他们发明创造问世了,由于合作度低,也体现不了任何规模效应,他们发明的东西对他们的个体生活来说并不能产生多大的改观。比如说,阿基米德伟大的数学大脑,如果不是在大规模军事战争中,是没有任何用武之地的。只有处在一个高度合作,分工明细的群体中,人类大脑的高度智慧才有用武之地。在这种情况下,大脑容量的增长才会真正提升人类的广义适合度,才是一笔划算的生意。

  不过,其实,劳动分工算是比较晚近的事情了,大脑容量最早的演化推力还不是这一点。否则像蜜蜂和蚂蚁这类合作度高的物种,也没有进化出像我们人类一样发达的大脑。那么最开始诱导大脑发育、脑容量增加的推动力又是什么呢?肯定应该是服务于某种特殊的,也许是人类独有的“机制”。

  哺乳动物里面,很多都进化出了针锋相对的策略(Tit for Tat),比如说莫愁小时候在隔壁村呵斥了一条狗,过了一年我俩再相见,它看到还是追着莫愁吠。但这跟人类的好善嫉恶策略还有着本质性的差距。

  公狗在母狗面前开始了身为雄性的装逼。别人都在笑,但莫愁却看到了它四脚腾空时的绝望。

  有science表明,对于灵长类和食肉动物这两种最聪明的陆生生物来说,脑容量和群居生活能力有着非常密切的联系。物种生活的群体越大,大脑中新皮层相对于其他部分的比例就越大。感兴趣的朋友可以自己去搜一下相关paper。

  因为人类在这个方向走得更远,人类大脑的演化动力来自于“好善嫉恶”机制的需要——相对“针锋相对”而言,好善嫉恶不仅需要记住每个个体对我怎么样,还要记住它对其它的部族成员怎么样,综合来判断他的善恶,而善恶判断是一个比较复杂的逻辑行为,对大脑的发育有更高要求。如何支撑更加复杂的好善嫉恶机制?当然是 脑容量越大约好,那么 好善嫉恶机制就是高度合作必要的前提条件。

  所以,我们人类大脑快速进化的内在需求,很可能就是为了判断并记住哪些是好人,哪些是坏人。进而通过“善择”机制来塑造人类的合作能力——人类独有的美德行为,进而进入高度的合作状态,并创造史无前例的巨大合作红利。脑袋是非常耗能的器官,如果没有好善嫉恶机制支持下所建立起的高度分工和高度合作的社会化生产和联防机制,再聪明的大脑所能起到的作用都极其有限。

  大脑的发育,其实是要以肠道的缩短为代价的,而肠道缩短后,人类需要获得能量更丰富的食物——动物蛋白质。我们知道,动物界存在一个非常微妙的平衡,顶级猎食者虽然能直接吃到最富含能量的动物蛋白,但这需要消耗巨大的能量来捕食,这种捕猎的成功率不高。而对于植食性动物来说,它们安安分分吃植物,需要耗费很多能量来消化,并且直接获取的能量也不多,他们就没有那个体力和肌肉去捕捉猎物了。而人类选择了另一种方式,他们进化出更强大的大脑来执行好善嫉恶策略,从而获得了巨大的合作红利,这样,一方面他们不需要把能量完全消耗在捕捉猎物,因为合作的捕猎方式比单独的捕猎的性价比要更高——特别是在捕捉大型动物的时候。所以,他们同时又吃上了富含能量较高的动物蛋白。通过这个巧妙的方式,人类才获得了提供大脑运作的额外养料。好一个武当梯云纵,左脚踩右脚,再右脚踩左脚,我们人类就这么,上天了。

  大家和莫愁看到这里,就会发现,在众多大脑带来的好处之中,只有群体合作,更准确来说是,基于“善择”的好善嫉恶的新机制本身,以及它所塑造的更紧密的群体合作状态,让大脑出现了全新的进化理由。而好善嫉恶机制才是真正难以进化出来,所需条件众多,而且又容易在初期被扼杀的罕见特征。因此,有理由认为,好善嫉恶的机制创造了大脑。而好善嫉恶所建立的深度合作机制,又进一步让专业的脑力活动和工具生产者获得了生存的土壤,并为后来的工具与科学的爆发式发展掀开了非常辉煌的新篇章。

  疫情已经两年多了,到目前为止,我们已经认识到,“新冠”不只是一种简单的呼吸系统疾病,是会影响人体多个组织和器官。一项针对英国住院患者的研究发现,在新冠急性感染期,患者最常见的神经症状包括:嗅觉丧失、中风、谵妄、脑部炎症、脑部病变等。不仅仅是这样,在急性感染后数月,味觉、嗅觉丧失,注意力不集中、头痛、感觉障碍、睡眠障碍,抑郁甚至精神疾病也可能会作为新冠后遗症,在一些恢复期的患者中持续存在,即使是年轻的轻症患者也不例外。

  然而新冠病毒损伤大脑的机制我们至今还未明白,目前主流的观点认为新冠病毒可能是通过免疫激活、神经炎症以及脑血管损伤影响神经系统功能。但是莫愁要补充一点:脑损伤,基本不可逆。

  新冠肺炎患者尸检结果显示这些死者大脑中存在明显炎症伴有免疫细胞的激活与浸润。

  和流感相比,新冠肺炎急性感染者中风的风险显著增加,即使在调整了中风危险因素后,这种相关性仍然存在,在新冠肺炎患者也发现了和中风患者类似的器官内血栓形成和梗死增多。

  近期,来自美国杜兰大学的研究团队利用感染了新冠病毒的非人类灵长类动物模型,重现了人类病例的尸检结果,详细地展示了新冠病毒是如何影响神经系统的。更令人惊讶的一点是,没有明显呼吸道症状的感染猴,它们的脑部竟然也存在脑损伤改变。该研究于2022年4月1日发表在Nature communications。

  另有成年的恒河猴与非洲绿猴各2只,通过多途径黏膜接种不含病毒的培养基,作为对照组。在一周内,实验组猴子均成功感染了新冠病毒,除了AGM1和AGM2提前死亡,其他猴子都活到了实验终点。

  实验结束后,收集实验组和对照组猴子标本,进行分析对比,结果显示,感染了新冠病毒的实验组和对照组相比,实验组猴子脑部存在明显的炎症反应以及广泛的小胶质细胞、星型胶质细胞的激活。

  感染后,实验组猴子脑部神经元发生了不同程度的细胞核溶解,神经元凋亡,特别是在小脑和脑干部位。不仅如此,实验组猴子脑部还出现了数量更多、面积更大的微出血点,伴有微血栓的形成,尤其在最早死亡的AGM1的脑部更是发现大量的出血点,这很有可能是导致它的迅速死亡的原因之一。

  脑血管损伤会造成局部脑组织供血、供氧不足,感染期间,实验组猴子血样饱和度在89%-99%之间波动,大部分时候是低于95%的,虽然未到警戒值,但也意味着轻度低氧血症的存在,对应的是实验组猴子血液中的二氧化碳浓度超过了正常生理范围。

  而大脑又是一个代常旺盛的器官,它高度依赖有氧糖酵解产生的ATP供能,长时间或断续地血氧饱和度降低会引起脑缺氧、能量代谢障碍,影响神经细胞活性,最终导致神经细胞死亡,脑损伤发生。

  感染新冠后引起脑缺氧的证据就是和对照组相比,实验组猴子多个脑区低氧诱导因子HIF-1a的表达明显上升,对低氧条件十分敏感的脑细胞浦肯野神经元及其周围细胞发生退化并走向凋亡。

  最后,研究人员试图在感染的猴子脑部寻找新冠病毒的踪迹,和人类尸检结果类似,他们仅能在血管内找到寥寥无几的新冠病毒,提示实验组猴子脑组织病变不太可能是新冠病毒直接入侵大脑造成的。

  基于以上发现,研究人员认为在新冠感染到出现神经症状的过程中,脑缺氧发挥着重要作用,这种脑缺氧可能是由全身性低氧血症加上脑血管损伤共同导致的,程度可以很轻微,但只要时间一长,就会造成神经细胞损伤、死亡。

  更重要的是,脑缺氧并不仅出现在那些呼吸困难的严重病例中,在那些呼吸道症状不明显的感染者中也出现了脑血氧降低的现象,说明脑缺氧很可能是新冠感染后普遍存在的一个特征。

  正如所有年龄、有或没有并发症,感染后疾病严重程度的感染者都有可能出现新冠神经症状。我们永远都不会知道,明天和意外,哪个先来。祝愿看到莫愁这篇文章的朋友们都好运,健康。