大腦是人體中最複雜的器官。在我們近600萬年的進化史中，人腦體積幾乎翻了4倍。然而之前的研究發現，人類腦容量在歷史上縮小過。到底是什麼導致的人腦縮小？這些變化是何時又為什麼發生的？一直以來都是困擾人類學家的一大謎團。
近日，科學家們通過觀察螞蟻模型提出了這樣的假設：人類大腦進化的模式受到集體智慧（collective intelligence）的影響。換句話說，信息高度共享的社會與高效分工，使人腦為了節省代謝成本，從而縮小了體積。
“今日關於人類的一個令人驚訝的事實是，與更新世（258.8萬-1.17萬年前）祖先的大腦相比，我們的大腦更小。然而我們並不知道，人類的大腦為什麼後來會神秘地縮小體積。”該論文共同作者、來自達特茅斯學院（Dartmouth College）的Jeremy DeSilva博士解釋道。
為了解開這個謎團，一支整合了生物人類學家、行為生態學家和進化神經生物學家的跨學科研究團隊，開始着手探索人類的大腦進化史。
首先，研究人員對985個化石和現代人顱蓋骨的數據集進行了變點分析。研究人員發現，古人類的大腦在在200萬年和150年前更新世期間的兩個時間點，都曾發生增大。而在過去的10萬年中，人腦體積一直保持穩定，直到3000年前突然縮小。
科學家們進一步發現，人腦體積增加的時間，與考古記錄中人類的早期進化和技術進步軌跡相吻合。例如，人腦增大的時期，人類獲得了更好的飲食變化（如會使用火烹飪食物），以及更大的社群規模。
那到底為什麼後來人腦會神秘地縮小呢？
該論文共同作者、來自波士頓大學（Boston University）的James Traniello博士說道：“在我們複雜的進化史中，人類大腦的體積曾經迅速增大過。因此，3000年前人腦體積的縮小更顯得出乎意料。”
▲人類腦容量在進化過程中的幾個變化點時間推斷（圖片來源：參考資料[1]）
螞蟻成為了人類學家研究社會性在大腦進化中作用的關鍵模型。螞蟻和人類的社會有所區別，但在很多重要方面十分相似，如群體規模、集體智力、勞動分工、以及食物生產（農業），這可以幫助科學家們理解影響人腦進化的潛在因素。因此，跨學科研究團隊通過螞蟻社會找到了線索。
針對多種螞蟻（Oecophylla織葉蟻、Atta切葉蟻或Formica普通花園蟻）的工蟻，研究人員通過它們的大腦大小、結構和能量使用的計算模型和模式進行了分析，發現大腦的體積大小，可能會選擇性適應群體水平的認知和分工。
研究分析結果意味着，在一個知識共享的社會群體中，人類腦容量的縮小是由於對集體智慧的依賴增加。研究人員認為，群體認知降低了支持個人智力和決策的某些方面對神經結構的需求。
在螞蟻身上，有證據表明大腦體積的增加會增加新陳代謝成本。容量更小的大腦，需要的能量也更少。人類在3000年前開始高度共享知識，社會知識外化，讓個體不需要儲存大量信息，人類大腦可能會為了變得更有效率而縮小腦容量。
具體而言，隨着群體規模的增加，人類與社會環境複雜的相互作用導致了對大腦需求的增加。然而，由於大腦的代謝需求，社交網絡大小和大腦結構之間的反饋迴路可能存在限制。如果群體決策產生的適應性群體反應，即“集體智慧”，超過了個體決策的認知準確性和速度，那麼人腦大小可能會為了節省代謝成本而縮小。
另一研究通過多學科建模方法，確實證明了大腦相對較小的個體，可以通過社會互動，達到與大腦較大但獨居的個體相當的行為表現水平。
科學家們期待在未來能獲得更多數據的出現，以驗證假設。