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人脑进化漫谈
清皓    来源社团:福建农林大学科幻协会...
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· 文章简单介绍了人类大脑进化的相关内容,语言比较简洁,通常,令人读起来不会有晦涩感。但内容的科学性不够强,有些内容不够准确,如“但是,即使在任意一时刻,我们的上百亿神经元也仅有10%在活动。”等,缺乏理论支撑,在科普文章中出现这些内容对文章本身有很大的影响。 · 本文的可读性较强,文笔比较生动。但整篇文章读起来有点像综述,又有点像新闻报道,似乎是综合了各方面观点的新闻报道。但如果是科幻小说,那么小说需要的人物、故事、起因等元素都找不到。如果是科普文章,又缺少准确的文字说明,有没有可靠的信息来源,科普功能不强。 · 本文语言简洁,规范,表述清晰。本文的类型定位不太清晰,如果是综述类学术文章,应该有大量的参考文献作为支撑,如果是科普类文章,可读性又稍逊。另,恐龙灭绝时间应该是6500万年,作者应该是把单位搞错了。 · 本文以“人脑进化漫谈”为题,从五个角度介绍了相关内容,语言亲和力较强。然而却存在一些问题: 1.文章大量观点引用自不可靠的证据来源,而且是原文抄袭,如“特拉维夫大学心理生物学家马迪-明兹教授在接受英国广播公司记者采访时说:想象一下,如果大脑的较小区域组织出现故障,就可用电子芯片直接替换受损的大脑组织,该是多么方便。”、“亚马逊雨林方圆700万平方千米,其树木与大脑中神经元的数目相当,其树叶则和神经元的数目相当。”等表述是原封不动的抄袭,连语句顺序都没有更改! 2.本文的标题是“进化漫谈”,然而文章的五个部分却分别从“人为什么被称作“万物之灵””、“人脑进化历程知多少”、“脑容量越大人越聪明吗”、“人脑进化猜想争奇斗艳”、“人脑未来进化的趋势会是“脑机接口”吗”的角度入手,划分生硬而且缺乏逻辑性,既然说的是进化,不妨就沿着时间轴展开,可能会更好一些。

【摘要】人类为什么被称作“万物之灵”,人类大脑进化经历了怎样的“旅程”,人脑是否还会进化?进化方向归于何处?文章就这些问题简单进行了阐述与讨论。

1.人为什么被称作“万物之灵”

科学技术发展到今天,科学家们已经能解密众多我们以前对其充满无限好奇而又不知其所以然的科学难题,但是不得不承认,对于一些基本的科学问题,比如被称为“科学三大难题”的:宇宙的起源、生命的起源、智力的起源,我们只是进行了各种各样的猜测,并没有揭开它们神秘的面纱

其中智力的起源,是我们知之甚少而又与现实生活关系最密切的一个难题。智力,也是我们常挂在嘴边的的一个词语,谈到智力,就会不可避免地会到大脑想要回答智力的起源,得首先了解大脑的进化过程和工作机制,特别是人类的大脑。

在这颗蔚蓝星球的历史长河里,曾经生活着不计其数的生命,为什么唯独人类变得如此的聪明呢?为什么人类拥着着主宰一切的力量?为什么个头矮小的人类会比奔腾在草原上的猛兽,如狮子、豹子、鬣狗更加强大呢?为什么人类能够组建国家、建筑城池……

究其原因,就是因为人类有一颗得天独厚的大脑,这是人类与万物与众不同的地方。

人脑是世界上最复杂的一种物质,它由100亿以上的神经元和1000亿以上的神经胶质细胞组成。每个神经元又与其他神经元存在1万—10万以上的连接,形成了复杂的神经网络。为了对人脑所具有的巨大神经网络有一个直观的认识,有的科学家用亚马逊雨林作了一个形象的比喻:亚马逊雨林方圆700万平方千米,其树木与大脑中神经元的数目相当,其树叶则和神经元的数目相当。但是,即使在任意一时刻,我们的上百亿神经元也仅有10%在活动。

那么,这样复杂的脑是如何产生的呢?

2.人脑进化历程知多少

人类大脑的进化可以追溯到远在最早的动物出现之前的古海洋时代。当时在浩瀚无边的大海中沉浮着众多的单细胞生物,尽管这些单细胞生物还没有大脑,但是它们已经有了能够感知和适应外界环境变化的能力。近年来的一些研究发现,领鞭毛虫等一些单细胞生物会释放和接受化学信号或者传递电信号,这种大约在8.5 亿年前出现的领鞭毛虫被认为是动物的祖先。

然后随着多细胞动物慢慢进化成功,细胞之间开始有了相互的感知和应答(可以想象成人与人交流一样),使得它们能够共同工作。例如,海绵会通过膨大和压缩体腔,让海水进入,然后滤食小生物,并排出消化残渣。科学家发现,这种进食活动总是伴随着神经化学递质在细胞间的传递,这些化学信号在我们的大脑中也扮演着类似的角色,它们是神经元之间传递信息的信使。

6亿年前,最原始的大脑出现在了这个神奇而伟大的星球上,一些细胞逐渐演变成了神经细胞,而且进一步演化成轴突,这种结构可用以远距离传递各种电信号,它们也可以通过细胞突触的位置释放化学物质向其他细胞快速传递信号,最终神经系统就这样诞生了。

大约五亿年前,有些动物的细胞发生了基因突变。这些突变为衍化出复杂的大脑埋下了伏笔,它提供了丰富的新基因片段,这使得大脑分化出不同的脑区来表达不同类型的神经递质,使大脑产生各种不同的功能。

6500年前,恐龙灭绝后,一些哺乳动物开始爬上树上生活,它们成了灵长类动物的祖先,这也导致了它们的大脑前额叶区域扩大,拥有更大的视觉皮层和更强的整合与处理信息能力。

250万年前,人类大脑容量急剧增加,科学家认为可能是因为人类的祖先—非洲猿学会了直立行走,最终导致人类大脑的进化。

时间来到了大约200万年前,人类开始学会使用工具捕猎食物,这是脑进化的里程碑。因为肉类是重要的营养来源,更丰富的食物来源加速了大脑的进化。同时,火的使用,也让人类能够更好地汲取营养,这些营养产生的能量,有助于大脑的进化。

最终在20万年前,由于当时人类的食物、文化、技能、群体和基因等各种因素的共同作用,人类的大脑最终进化成功,也就是我们的现代脑。

3.脑容量越大人越聪明吗

在人脑的进化过程中,脑容量是一个不能避开的名词。那么在人脑的进化过程中,脑容量是如何变化的呢?

研究发现,作为最早的人类—600万年前至700万年前的托迈人,其脑容量与黑猩猩接近,约400ml,也就比330ml的易拉罐可乐瓶大一点;在距离今天的440—150万年前的南方古猿,其脑容量为400—500ml之间,其时的脑的形态特征已经和人类相近;在能人阶段,250万—160万年前,这时的脑容量为510—752ml,像两个易拉罐可乐瓶一样大,比托迈人增加一半。

在直立人阶段,人脑容量已经在600—1251ml之间了,而在智人阶段,人脑容量平均值已稳定在1200ml左右,最后到我们现代人,人的脑容量以平均在1400ml左右,四个易拉罐可乐瓶一样大。

在民间,有关“脑容量越大人越聪明”这般言之凿凿的定论也一直在流传。不可否认的是,“脑容量”在脑功能和神经系统的进化中扮演着举足轻重的角色,它也是衡量动物进化程度的重要依据之一,同时也是人类脑进化中的一个重要组成部分。

但是目前通过对大脑的研究发现,聪明与否,其实与脑容量关系并不大。

就拿大家都知道的发现了相对论的科学家爱因斯坦来说,其被公认为是世界上最聪明的人。他去世后,脑子被医生开颅取出,称重为1230克,并不比普通人脑重,也和普通人脑一样大小。

所以简单地认为脑容量越大,人越聪明,脑高级功能发挥得更好,是简单粗暴的。

另外,这里还有一个与人无关但很有趣的例子:牛的脑容量是老鼠的800倍,但牛并不见得比老鼠聪明多少。身体越大,大脑反而需要完成更多的琐碎工作,比如监管更多的触觉神经、从更大的视网膜上整合信号、控制更多的肌纤维等与智力无关的内务工作。

也由此可见,大脑容量的大小并不是决定智力高低最主要的因素。

4.人脑进化猜想争奇斗艳

从南方古猿到智人,在过去的几百万年间,人类的脑容量平均以10万年10—50毫升的速度增加,对其扩大的原因,人们提出了很多有趣的猜想,下面我们来看看几种主要的猜想。

第一种是食物猜想。众所周知,人类是杂食性的动物,但是最早的人类主要依靠植物性食物为生,他们的饮食中至少有95%的能量是来自水果等植物。所以早期人类的大脑很难获得足够的营养进行发育,因此他们的智力水平不高,脑容量普遍较小。

但是随着生存环境的不断变化,进化了的灵长类学会使用工具进行捕猎,他们的食物开始向肉类过渡。由于饮食中肉类的比例越来越大,人类得到的动物蛋白就越来越多,食物营养更加丰富,从而为大脑的发育提供了充足能量和营养,脑容量得到极大扩展。

第二种是劳动和语言猜想。在人类进化的过程中,他们发明了和制造了各种各样的工具和武器,然后使用它们在一起进行狩猎和劳作,这时组织与协作的需求也逐渐增多,人们之间的交流愈加频繁。辛勤的劳动使人们得以获得足够的食物和生活用品,并且更加适应变幻无常的自然环境。更为重要的是,在进行劳动的过程中,人类产生了意识能力,并不断得到发展,进而形成独特的语言能力,也制造出了能跨时间和空间的文字。

人类通过劳动能力、语言能力和思维能力创造出了丰富而先进的物质文明和精神文明,同时这些又反过来促进了人类神经系统的发展,进而导致人类脑容量和智力的不断进化。

第三种是行为猜想。在进化过程中,动物的行为变化是极其复杂的,由于生存的需要,使用工具进行捕食对于动物变得越来越重要,一些动物逐渐学会了使用简单的工具,如海獭会用石块砸开贝类坚硬的外壳,黑猩猩会用树枝钓取地下的白蚁等。

人类不仅拥有构造精细的大脑,而且还有着一双可以与大脑媲美的灵活而巧妙的手。人类通过双手来制造并使用工具,为了获得蛋白质、脂质等更高热量、高营养的食物,人类就要不断发明更为先进、方便的工具,采用更加高效的狩猎方式,这反过来使人的智力得到进一步的发展。人类在进化的过程中,这一行为方式得到不断的选择和发展,它与大脑的进化得到相互促进。

还有一种是基因猜想突变论。持这种观点的人们认为,脑容量具有很高的遗传特性,将脑容量的变化与基因的进化相联系,有助于从根源上发现问题的本质。而近年来确实发现了一些与大脑神经分化有关的基因。

例如科学家通过对于人与黑猩猩之间的遗传差异,筛选出了人类与近亲黑猩猩之间的有差异的基因,然后确定了一个被称作“ARHGAP11B”的基因与大脑神经分化有关。法国普朗克研究所的科学家将这种基因注入小鼠胚胎之中,发现小鼠大脑皮层干细胞数量增加了一倍,甚至约有一半实验鼠皮层发育出了人类特有的新皮层褶皱。

5.人脑未来进化趋势会是“脑机接口”吗

未来会怎样?我们都不知道,但是这并不妨碍我们去进行想象和预测。

科学家爱因斯坦也曾说过:“想象力比知识更重要。知识是有限的,想象力可囊括世界。”

那么人脑未来进化的趋势会是怎样的呢?变得更大?还是更小?是科技感十足还是更加返璞归真……我们不妨在此讨论一下。

比如“大头儿子”的观点。大家在看科幻电影的时候,通常会看到各种外星人形象,他们通常具有比人类更加发达的文明和智慧。同时他们也具有很大的脑袋和不太发达的四肢。这非常符合高耗能组织假说:人类大脑进化需要代谢平衡。为了让大脑成长,其它的器官即大肠也必须萎缩,能量本来是要流向后者,最终改成流向了前者。

那是不是未来人类也会进化成脑袋大,四肢孱弱呢?那人类会为了更聪明,牺牲目前阶段的我们所认为的和谐比例的美感吗?之前人类生“大头”儿子,最大的限制性因素是:孩子母亲的胯骨宽度决定了孩子的头围宽度,但现在的科技从理论到实践都已经能实现:人类婴儿完全可以离开母亲的母体,在人造的受孕环境中健康孕育了。而且美国一名进化生物学家则证明,人类仍在缓慢进化,未来女性将变胖、变矮、更加健康。这也将更有利于“大头孩子”的出生。

比如“脑强化剂”的观点。随着会聚技术的发展,纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学四大科技前沿领域相互协作融合,将形成巨大的技术能量,并呈现出这样一幅新图景:如果认知科学家能够想到它,纳米科学家就能够制造它,生物科学家就能够使用它,信息科学家就能够监视和控制它。

美国著名发明家、思想家、预言家雷•库兹韦尔预测,运用会聚技术制造的大量纳米机器人作为脑强化剂,添加进入人脑,并与人脑神经元协同工作,将极大地增强人脑的模式识别能力、记忆力和综合思考能力。这些纳米机器人能够建立新的神经连接,创建新的生物、非生物混合神经网络。这一技术还可实现从一个大脑到另一个大脑的无线通信。

想象一下,当战场上士兵的协同作战,是靠意念直接传送而不是靠语言间接交互的话,就能做到“心有灵犀一点通”,协同效率和战术水平将会大为提高。

再比如“芯片移植”观点。2015年,以色列科学家成功地将电子芯片植入老鼠大脑,用于替代活体动物大脑的残损部分。未来,这种机械小脑结构有望引领电子植入技术,为大脑伤残患者带来福音。

这项研究在科幻小说和科幻电影中曾多次出现,如科幻电影《终结者》中的半肉体、半机械的机械人。以色列特拉维夫大学的研究人员已经成功建造出一种芯片,它能代替肢体的运动功能,将这种电子芯片植入老鼠大脑后可控制实现眨眼动作。

特拉维夫大学心理生物学家马迪-明兹教授在接受英国广播公司记者采访时说:想象一下,如果大脑的较小区域组织出现故障,就可用电子芯片直接替换受损的大脑组织,该是多么方便。

未来说不定我们普通人通过几十年的学校教育才能获得的知识,只需要移植一个存有大量知识信息的芯片就能解决了。

还有一个现在最火的“脑机接口”观点。“脑机接口”目前研究的已经很深了,其根据读脑装置在不同的地方可以分为植入式脑机接口和非植入式脑机接口。通过“脑机接口”,人脑即可与电脑直接交互信息,快速调用电脑和网络中的计算资源和数据资源辅助人脑工作。

例如,目前人通过互联网搜索信息,需要在浏览器中键入关键词,通过屏幕阅读搜索结果,才能找到答案。如果采用脑机接口技术,只要人脑发出想要搜索的关键词的意念,读脑装置就可以立即接受并将这一意念转变为电脑指令,由电脑自动到互联网上进行搜索,并将搜索结果实时反馈到大脑。这样,人想搜索任何知识,都可以很快找到

而且随着这一技术的快速发展,届时,人脑与电脑的界线将日趋模糊,整个世界的生物智能和非生物智能将高度融合,成为一个功能强大的“人-机智能共生体”。

……

以上便是有关人类大脑进化的一些知识和讨论,尽管迄今为止我们对大脑的认知还是冰山一角,但是在这个伟大的时代,我相信它神秘的面纱最终会被掀开,或许二十年后,或许三十年后……我也相信,我们这些人将是完成这个历史性跨越的亲历者甚至是贡献者。

生逢其时,我们何其幸运!

-完-
我要评论
郑永春 2018-09-04 14:11
本文的可读性较强,文笔比较生动。但整篇文章读起来有点像综述,又有点像新闻报道,似乎是综合了各方面观点的新闻报道。但如果是科幻小说,那么小说需要的人物、故事、起因等元素都找不到。如果是科普文章,又缺少准确的文字说明,有没有可靠的信息来源,科普功能不强。
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人脑进化漫谈
清皓

学校:福建农林大学

学历:本科

专业:生物技术

社团:福建农林大学科幻协会

职业:学生

评委点评 评语汇总

文章简单介绍了人类大脑进化的相关内容,语言比较简洁,通常,令人读起来不会有晦涩感。但内容的科学性不够强,有些内容不够准确,如“但是,即使在任意一时刻,我们的上百亿神经元也仅有10%在活动。”等,缺乏理论支撑,在科普文章中出现这些内容对文章本身有很大的影响。

2018-09-24 12:32 匿名 ——

本文的可读性较强,文笔比较生动。但整篇文章读起来有点像综述,又有点像新闻报道,似乎是综合了各方面观点的新闻报道。但如果是科幻小说,那么小说需要的人物、故事、起因等元素都找不到。如果是科普文章,又缺少准确的文字说明,有没有可靠的信息来源,科普功能不强。

2018-09-14 18:05 匿名 ——

本文语言简洁,规范,表述清晰。本文的类型定位不太清晰,如果是综述类学术文章,应该有大量的参考文献作为支撑,如果是科普类文章,可读性又稍逊。另,恐龙灭绝时间应该是6500万年,作者应该是把单位搞错了。

2018-09-10 22:05 魏红祥 ——

本文以“人脑进化漫谈”为题,从五个角度介绍了相关内容,语言亲和力较强。然而却存在一些问题: 1.文章大量观点引用自不可靠的证据来源,而且是原文抄袭,如“特拉维夫大学心理生物学家马迪-明兹教授在接受英国广播公司记者采访时说:想象一下,如果大脑的较小区域组织出现故障,就可用电子芯片直接替换受损的大脑组织,该是多么方便。”、“亚马逊雨林方圆700万平方千米,其树木与大脑中神经元的数目相当,其树叶则和神经元的数目相当。”等表述是原封不动的抄袭,连语句顺序都没有更改! 2.本文的标题是“进化漫谈”,然而文章的五个部分却分别从“人为什么被称作“万物之灵””、“人脑进化历程知多少”、“脑容量越大人越聪明吗”、“人脑进化猜想争奇斗艳”、“人脑未来进化的趋势会是“脑机接口”吗”的角度入手,划分生硬而且缺乏逻辑性,既然说的是进化,不妨就沿着时间轴展开,可能会更好一些。

2018-08-30 14:03 吴一波 ——

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