脑洞大开：你我为何变得如此聪明

                
                
回顾地球历史，这颗蓝色的星球上曾经存在过上千万种生命？
为什么唯独人类变得如此聪明，如此这般强大，如此具有主宰一切的力量？
因为人类聪明，人类的脑袋与众不同。
基因组研究发现，人类与黑猩猩的基因大约98.5%是相同的，但人脑容量却是黑猩猩的3倍。人类的语言、社会组织和智力均远远超过猩猩，其原因便在于人类大脑的容量和体积都比猩猩的大。人类沟壑纵横的大脑，丰富的大脑皮层，让我们的认知、情感、记忆和学习更加强大。
那么，人类的大脑是如何变得如此厉害的呢？
回答这个问题，科学家需要非常复杂的研究手段。其中科学家最常用的方法是，对于人与黑猩猩之间的遗传差异，寻找突破点，然后利用老鼠为研究对象，做对照实验。首先要筛选出人类与近亲黑猩猩之间的有差异的基因，然后确定哪些基因与大脑神经分化有关。
科学家总共筛选出来56个基因，用于研究大脑的进化。其中有个叫ARHGAP11A基因是人类与黑猩猩在600万年前分化之后，特化出来的基因，黑猩猩和老鼠都没有这个基因。 ARHGAP11A基因经过一定的生化过程和部分自我复制之后，形成另外一个重要的基因ARHGAP11B，而ARHGAP11B基因表达与大脑皮层的形成有关系。2015年2月，Science里程碑式地报道证实了ARHGAP11B基因的生理功效。 法国普朗克研究所的科学家将ARHGAP11B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。ARHGAP11B基因在在人类大脑的发育进化中发挥了重要作用，让人的大脑变得更大更复杂(Science, 2015)。
ARHGAP11B基因的发现，说明人类大脑变大首先可能得益于600万年前ARHGAP11B基因的突变。ARHGAP11B基因通过简单的复制过程，率先增加了人类的大脑容量，把人从黑猩猩间剥离出来。其次大脑的发育，还与其它很多参与调控的基因有关。美国科学家同样在今年也发现，注入一小段人类DNA能够增大小鼠的大脑（Current Biology, 2015）。把含有与增强大脑皮质活动有关人类DNA（含有增强子HARE5）注入小鼠胚胎内，能够促进小鼠大脑发育，小鼠胚胎大脑比普通的增大12%。这一研究反向证实了，人类大脑的增大或与某些特定的基因进化有关。
                
                
此外，还非常值得一提的是人类语言能力的大脑发育基础。语言是人类智力的基石之一，人类是唯一具有语言系统的生物。人类的语言大概起源于10万年前，而语言的遗传学基础是2001年发现的Foxp2基因（Nature 2001）。著名的Foxp2基因位于第七号染色体上，控制着人类错综复杂的语言能力。Foxp2基因首先在英国一个存在严重语言障碍的家族中首先发现的，它的突变或缺失可导致学习和语言功能障碍。Foxp2基因调控是近20万年才形成的，参与调控FOXP2与言语运动控制有关的大脑皮层区域，这一基因不仅能让人说话能力增强，而且与语法和语义等高级语言功能有关，能提高人掌握复杂技巧的能力。
或许是600万年前的偶然，或是机缘巧合，ARHGAP11A的突变致使人与黑猩猩分道扬镳，开启了自然历史上最为神奇的进化过程—--人脑的进化。大脑容量的增加和大脑皮层的扩展促使人的智力大为提高，发展出了复杂的语言、文化、农业和政治系统，甚至屠杀、性侵和暴力。大脑的发育和进化， ARHGAP11B 和FOXP2基因只是其中较为著名的基因而已，大脑进化发育还涉及到其它一些基因的参与与调控，特比是外脑室下区(OSVZ)的发育过程极为复杂。人类对大脑的了解还非常有限，很多未解之谜还有待进一步解答。
在科学的三大难题中（宇宙的起源、 生命的起源和心理的起源），想要回答心理的起源，得首先了解大脑的进化过程和工作机制。脑科学也是科学界最难攻克的领域之一。为此，美国在2013年宣布了耗资数10亿美元 “脑计划”，欧盟也在2013年初宣布了“人脑工程”，以人类科学的智慧和手段，来了解人类大脑的智慧到底是怎样工作的，如何进化来的。中国科学院等一些中国科研机构在新一轮的改革中，也相继启动了脑科学计划（欧美早抢占了制高点），在未来破解大脑密码的道路上，想必也会有中国科学家的身影，有中国脑袋的智力贡献吧。