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人类发育为什么比其他灵长类慢? 精选

已有 16348 次阅读 2014-8-26 16:11 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察

人类需要要花费大约18年时间发育大脑,逐渐建立艺术、语言、玩电子游戏等复杂行为,这一过程几乎是其他灵长类动物两倍以上。人类的幼年和少年时期缓慢发育过程不仅对人类社会化行为,而且使我们获得更长的寿命都具有重要意义。有研究证明,3100万年前的早期人类的远古祖先大脑发育成熟大约只有12年。1968年在摩洛哥发现了一个16万年前8岁孩子的牙齿和下颚化石,科学使用同步加速器微观CT技术分析证明,该人类祖先儿童的牙齿发育速度和现代8岁儿童的牙齿发育速度几乎完全一致,这一研究说明,早在16万年前人类祖先就已经获得了类似现代人同样大脑缓慢发育的特征。

关于人类发育缓慢的原因,学术上一直有这样一个被广泛接受的假说,该假说认为发育中的大脑对能量有非常大的需求,必须从身体其他部位掠夺或竞争能量,这一机制导致大脑外的身体其他器官的发育速度迟缓,但该假说并没有被很好地证明。今日PNAS在线报道了一项最新研究,给这一假说提供了比较理想的证据。

过去的研究证明,人类的婴儿和儿童在休息状态下消耗的能量大约占全身的44%-87%。但是并不能完美说明大脑能量需求大就是身体发育缓慢的原因,因为不了解整个儿童发育过程大脑能量需求的资料,所以无法确认这一假说。最新PNAS在线报道的这一研究只是将三项过去研究数据进行整合分析,很好地回答了这一问题,领导这一研究的是美国西北大学人类学家Christopher Kuzawa

研究数据来自1987年,先用PET扫描对比了婴儿和30岁成年人大脑葡萄糖消耗的数据,结果发现婴儿大脑消耗葡萄糖的数量远超过成年,然后用400个扫描结果比较了4.5岁儿童和成年整个大脑葡萄糖消耗的数据,并对1000例从出生到成年后大脑葡萄糖消耗和体重进行对比分析。结果发现,在大脑消耗葡萄糖最多的4.55岁期间,体重增加速度相对缓慢。这一研究强烈说明,儿童发育期间大脑对能量的消耗是身体发育缓慢的关键因素。

纽约温纳格伦人类学研究基金会人类学家Leslie Aiello和英国利物浦莫尔大学Peter Wheeler教授1995年最早提出这一假说。假说最早依据是大脑体积相对大和消化系统相对小,后来证明存在其他的依据。瑞士苏黎世大学Carel Van Schaik认为,降低发育速度、摄取高能食物、推迟生育年龄和节能的直立行走模式等都能帮助大脑获得更多能量。

我看到这一研究想起这样一个问题,人类的大脑在发育时期需要大量葡萄糖,那么糖尿病的发生是否和大脑对葡萄糖的需求下降有关,尤其是随着年龄增加,大脑活跃程度下降,能量消耗可能更明显,这或者是糖尿病产生的重要一环,目前预防糖尿病的最常用方法之一是增加运动量,因为运动可以提高肌肉对葡萄糖的代谢,既然大脑是能量消耗大户,这也是应该考虑的一种途径,或者人们将来能找到比较理想的促进大脑消耗能量的简单方法,或者简单地思考就能达到这样一个目的。

http://www.pnas.org/content/early/2014/08/21/1323099111



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