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可以说，这是整个自然界最复杂的神经系统。形成如此复杂的系统，并非一朝一夕之功。就像手机应用需要不断迭代一样，大脑也整整经历了6亿年的不断升级。
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让我们把时钟拨回6亿年前。那时，远古生物可谓“头脑简单”，或者说压根儿没有所谓的大脑结构，甚至连中枢神经系统都不完备。远古生物传递信息只能靠一些演化出轴突[1] 的神经细胞，这些轴突互相连接，并传递一些附载有用信息的电信号。
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那时的神经系统，只有最简单的应激能力，仅能在外界刺激下做出诸如“有食物，快吃”“有危险，快躲”的简单反应，几乎没有任何记忆存储的功能。也就是说，相当于只能接受简单信息的BP机（寻呼机）。
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对于生活简单的原始动物来说，这样的神经系统已经可以满足生活需求。然而很快，环境开始变得复杂，BP机式的神经系统遇到了障碍。
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有一些生物成功“出水”，登上陆地，演化成了爬行动物。为了适应环境的复杂变化，大量神经细胞不得不集结在一起，形成了脑干（brainstem）和小脑（cerebellum），这就是所谓的“基础脑”。但这种基础脑的功能十分有限，只有三个皮层（cortex），仅能满足最基本的运动需求。
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雷龙被认为是体形最大的恐龙，体重高达30吨，但脑子只有网球般大小。网上曾有这么一个段子：“如果把雷龙的尾巴剁了，可能要过好一阵子，它才能感觉到疼痛。”
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显然，基础脑中出现的皮层，给未来的大脑演化打下了坚实基础，因为皮层集中了大量负责各种功能的神经元。有了皮层，大脑才有了储存长期记忆、运行复杂思维，甚至表达爱意及亲情这些高级情感的可能性。
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又经过一轮漫长的演化，地球终于迎来了哺乳动物。这些哺乳动物已有“初级大脑”，初级大脑已经演化出了更多新皮层，传递信息的功能变得变强，其余功能也有了跨越式的飞升。于是，未来人脑的雏形出现了。
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不过，大脑若想具备智能，还得熬到灵长类动物出现。以猩猩（Pongo pygmaeus）为例，大脑皮层的神经元数量大约是90亿，神经系统相当于从BP机升级到了功能手机。大脑越出色，模仿学习的效果就越好，反过来也会促使生物本身演化得更快。
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最终，人类与灵长类动物相揖而别，开始直立行走。与此同时，大脑也揭开了演化的新篇章。猩猩脑跟人脑相比，完全是小巫见大巫，因为早期人类大脑皮层的神经元数量已经达到了160亿。终于，大脑像是从功能手机升级到了智能手机，开始奠定人类种群在生物界的江湖地位。
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在之后的演化过程中，脑容量的扩充大小，似乎成了决定大脑演化程度的关键因素。大约290万~390万年前，人类祖先的脑容量突然开始增长，迅速从南方古猿的415毫升涨到1400毫升，达到了现代人的脑容量水平。脑容量的变化，也带来了内部神经元和外部构造的巨大变化，比如前额叶区扩大，脑门前突；大脑有了更优质的新皮层，得到了更好的发育；神经元连接更多，也更加有条理了。
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脑容量的激增，意味着无论是细胞数量还是组织结构，都发生了重大变化。那么，脑容量为什么会突然变大呢？
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示意图：低等生物和高等生物脑容量的区别
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进步的动力，内外兼修？
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在从古猿向人类演化的过程中，产生了许多基因突变。遗憾的是，我们对大脑这个精妙器官的了解，还处于非常肤浅的层面。科学家认为，有几个基因可能为猿脑向人脑迅速演化立下了汗马功劳。
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第一个可能是FOXP2 基因。人类和猿的一大区别，是人类拥有语言这一强大的能力。如果没有语言，就没有今天的人类文明，语言促使人与人之间的信息交流变得更加高效和精确。而FOXP2 基因至关重要，这是一种控制语言能力发展的基因，该基因的突变常见于先天性语言功能障碍的人群中。另外还有研究表明，FOXP2 对记忆力和理解力也有影响。
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值得注意的是，这里所说的FOXP2 基因只不过是当前语言研究的冰山一角，在冰山下面还有许多基因奥秘有待发掘。
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第二个可能是ARHGAP11B 基因。这一基因仅见于智人、尼安德特人和丹尼索瓦人。而这个基因，可能和大脑语言中枢的出现有关。
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第三个可能是HARE5 基因。这个基因很可能是控制大脑发育的关键。实验证明，跟移植了猩猩HARE5 基因的小鼠相比，移植了人类HARE5 基因的小鼠在脑容量上扩大了12%，而且产生了相应的大脑皮层。
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这些与脑功能增强相关的基因，从何而来？科学家认为，这些基因一定孕育在人类演化的实际需求中。如何更好地制造和使用工具，如何应对日渐加重的劳动负担，如何开创和传承语言文字，如何由素食向肉食转变……这些问题促进大脑不断演化，也推动人类文明前进。
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也就是说，脑容量的激增，是基因、人类行为与外部环境共同作用的结果。我们不妨举几个例子简单说明。
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人类祖先曾向北方迁移，地域差异是他们首先要迎接的挑战。通常，纬度越高的地方，光照强度就越低。那么，如何在昏天黑地里看清东西呢？这离不开成像工具的分辨率，也就是人眼的视力必须足够好；此外还需要大脑运算能力跟得上，才能较好地处理图像解析结果。打个比方，就像需要同步升级显卡硬件和更新显卡驱动，对于住在高纬度地区的人类而言，不仅双眼要锐利有神，连大脑也要跟着提升和扩容。
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火的使用，也给人脑演化带来了机会。在认识和掌握自然火之后，人类不仅能获取光明、御寒、抵御野兽侵袭，还开始慢慢地习惯和喜欢烧烤以及烹饪食物。摆脱茹毛饮血没多久，人类的牙齿不再那么锋利，而人类的大脑在享用熟食过程中获取了更多的营养，变得更加发达。火给人类大脑容量的提升创造了条件，人类也由此揭开了认识自然和改变自然的新篇章。
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大多数科学家认为，东非大裂谷的产生，给人类带来了营养最丰富的食材——鱼。鱼油里含有极其丰富又价值很高的不饱和脂肪酸，在被人类大量摄入后，这些营养物质也为大脑升级做足了强力助攻的准备。