头骨掌握着情报的线索。（从左向右顺时针：古猿、猩猩、大猩猩、黑猩猩）。图片：Roger Seymour

人类智慧如何演变？人类学家数十年来一直通过研究考古挖掘中发现的工、使用火等证据以及从化石头骨测得的大脑大小变化来研究这个问题。

但是，南非威特沃特斯兰德大学（University of the Witwatersrand）进化研究所（Evolutionary Studies Institute）的研究人员，找到了一种估算我们祖先智力的新方法。

通过研究化石头骨，研究人员确定了需要多少血液和多少能量才能维持古代人类的大脑运转。这种能源消耗使我们可以衡量他们的有多大能力。

研究人员发现流向大脑的血流速度可能比大脑大小更好地表示认知能力。

大脑就像一台超级计算机

研究人员通常认为人类祖先（hominins）的智力会随着大脑的增大而增加。

这不是一个不合理的假设。对于灵长类动物而言，大脑中神经细胞的数量几乎与大脑的体积成正比。其他有关哺乳动物的研究总体上表明，大脑的新陈代谢速度（需要多少能量才能运转）几乎与大脑的大小成正比。

大脑中的信息处理涉及神经细胞（神经元）及其之间的连接（突触）。突触是信息处理的场所，就像计算机的晶体管开关一样。

人脑包含超过800亿个神经元和多达1000万亿个突触。尽管它仅占人体的2％，但大脑却消耗着静息时所需能量的约20％。

突触使用大约70％的能量来产生在神经元之间传递信息的神经化学物质。

为了了解我们祖先的大脑消耗了多少能量，研究人员集中研究了流向大脑的血液流量。由于血液向大脑提供必需的氧气，因此它与突触能量的使用密切相关。

人脑每秒需要大约10毫升血液。无论一个人醒着、睡着、锻炼或解决棘手的数学问题，这种变化都很少。

在这方面，我们可以将大脑视为一台耗能巨大的超级计算机。一台计算机的容量越大，保持运行所需的功率就越大，并且其供电电缆也需要越大。大脑也是如此：认知功能越高，新陈代谢率越高，血流量就越大，供应血液的动脉就越大。

从头骨测量动脉大小

流向大脑认知部分（大脑）的血流通过两个颈内动脉。这些动脉的大小与通过它们的血流速度有关。

正如管道工会安装较粗的水管以适应较大建筑物的较高流量一样，循环系统也会调整血管的大小以匹配其中的血流速度。流速与器官需要多少氧气有关。

研究人员最初从50项涉及哺乳动物超声或磁共振成像的研究中建立了血流速度与动脉大小之间的关系。颈内动脉的大小可以通过测量允许其穿过颅底的孔的大小来找到。

接下来，研究人员测量了96只现代大猿猴的头骨上的这些孔，包括黑猩猩、猩猩、大猩猩。他们将头骨与大约300万年前的南方古猿人的头骨进行了比较。

黑猩猩和猩猩的大脑容量大约为350毫升，而大猩猩和古猿则更大，为500毫升。传统观点认为古猿应该至少和其他的动物一样聪明。

然而，研究表明，古猿大脑的血液流量只有黑猩猩或猩猩的三分之二，大猩猩的血液流量的一半。

人类学家经常在智力方面将古猿放在人类和猿之间，但是新研究认为这可能是错误的。

在人类和许多其他灵长类动物中，颈内动脉的血流速度似乎与大脑的大小成正比。这意味着，如果大脑的大小加倍，那么血流速度也会加倍。

这是出乎意料的，因为大多数器官的代谢率随着器官的大小而增加得更慢。在哺乳动物中，器官尺寸加倍通常只会将其代谢率提高约1.7倍。

这表明灵长类动物大脑的代谢强度（每克脑物质每秒消耗的能量）随大脑大小的增加而比预期更快。对于人类而言，其增加甚至比其他灵长类动物更多。

在440万年前的智人（Homo sapiens）和上古猿（Ardipithecus）相比，大脑几乎变大了五倍，但血液流速却增长了九倍以上。这表明每克脑物质消耗的能量几乎是原来的两倍，这显然是由于突触活动和信息处理能力更高。

在所有灵长类动物谱系中，血液流向大脑的速率随时间增加。但是在人类血统中，它的增长比其它灵长类动物快得多。这种加速与工具的开发、火的使用以及毫无疑问的小组内部的交流并驾齐驱。

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