มาคอว์ผักตบชวา (Anodorhynchus hyacinthinus) ทริสตัน แบร์ริงตัน/Shutterstock

ในฐานะเจ้าของสมองที่ใหญ่ที่สุดในอาณาจักรสัตว์ มนุษย์เรามักถือว่าประสิทธิภาพการรับรู้ การแก้ปัญหา และปฏิสัมพันธ์ทางสังคมเป็นส่วนผสมพื้นฐานที่ส่งเสริมวิวัฒนาการของสมองที่ซับซ้อนของเรา

Our การศึกษาใหม่ซึ่งตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ใน Proceedings of the National Academy of Sciences ท้าทายสมมติฐานที่หยั่งรู้นี้

เมื่อรวมกับปัจจัยทางชีววิทยาและระบบนิเวศอื่นๆ ปัจจัยด้านความรู้ความเข้าใจและสังคมจะสูญเสียบทบาทหลักในการผลักดันขนาดของสมองที่เพิ่มขึ้น แต่เป็นปริมาณการดูแลของผู้ปกครองที่ลูกหลานได้รับซึ่งสนับสนุนสมองที่ใหญ่ขึ้น

สมองมีราคาแพง

สมองมากที่สุดอย่างหนึ่ง อวัยวะราคาแพง ในร่างกายของสัตว์ – กิจกรรมของระบบประสาทต้องการพลังงานจำนวนมาก ยิ่งสมองมีขนาดใหญ่เท่าใด ก็ยิ่งต้องการพลังงานมากขึ้นในการดำรงชีวิต

นักชีววิทยาสันนิษฐานมานานแล้วว่าค่าใช้จ่ายจำนวนมากนี้ต้องมาพร้อมกับผลประโยชน์ที่มั่นคงจากการมีสมองขนาดใหญ่ ข้อดีบางประการที่เสนอ ได้แก่ ทักษะการรู้คิด ความสามารถในการแก้ปัญหายากๆ และการมีปฏิสัมพันธ์ทางสังคมที่ซับซ้อน

เมื่อมองไปที่มนุษย์ ลิงใหญ่และไพรเมตอื่นๆ ดูเหมือนจะยืนยันสมมติฐานนี้: สมองขนาดใหญ่ของเราถูกใช้เป็นประจำในสถานการณ์ที่ต้อง โซลูชั่นที่สร้างสรรค์และเพื่อ รักษาความสมบูรณ์ทางสังคมในกลุ่มใหญ่.

มีปัญหาหนึ่งเกี่ยวกับการให้เหตุผลนี้ สมองขนาดใหญ่ใช้เวลานานในการเติบโต และในขณะที่พวกมันเติบโต พวกเขายังต้องการเชื้อเพลิงจำนวนมาก (แม้กระทั่ง ข้อมูลเพิ่มเติม มากกว่าในวัยผู้ใหญ่) นอกจากนี้ยังมีพลังน้อยลงอย่างมากก่อนที่จะถึงขนาดและความซับซ้อนขั้นสุดท้าย สัตว์ที่กำลังเติบโตจึงต้อง "จ่าย" สำหรับสมองที่เติบโต แต่จะไม่สามารถใช้พลังของสมองได้เป็นระยะเวลานาน

การตรวจสมองนก

เพื่อแก้ปัญหาความขัดแย้งที่เห็นได้ชัดนี้ เราตัดสินใจละทิ้งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งมักใช้ในการวิจัยสมองมาแต่โบราณ แต่ก็ได้รับการศึกษาในบริบทของความรู้ความเข้าใจด้วยเช่นกัน แต่เราดำดิ่งสู่โลกของนกแทน นกเป็นต้นแบบที่น่าทึ่งในการศึกษาวิวัฒนาการจำนวนมาก พวกมันมีความหลากหลายมาก มีวิถีชีวิตที่หลากหลาย และอาศัยอยู่ในเกือบ ที่อยู่อาศัยในป่าทั้งหมดบนโลก.

ขนาดสมองของนกยังเปลี่ยนแปลงได้อย่างมาก ตั้งแต่ไก่และนกกระจอกเทศที่มีสมองค่อนข้างเล็ก ไปจนถึงสัตว์ที่มีสมองใหญ่ที่ฉลาดที่สุดบางชนิด เช่น นกแก้วและนกคอร์วิด

นกกระจอกเทศเป็นนกที่มีสมองเล็กที่สุดเมื่อเทียบกับขนาดลำตัวที่ใหญ่ Shutterstock

โปรดทราบว่าเรากำลังอ้างถึงขนาดสมองสัมพัทธ์ที่นี่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราสนใจขนาดของสมองที่สัมพันธ์กับร่างกายทั้งหมดของสัตว์ ท้ายที่สุด มันเป็นเรื่องง่ายที่จะมีสมองขนาดใหญ่ (ในแง่สมบูรณ์) หากคุณเป็นสัตว์ขนาดใหญ่โดยทั่วไป การเพิ่มขนาดสมองที่เกี่ยวข้องกับขนาดร่างกายเช่นนี้ก็ไม่จำเป็นต้องนำไปสู่การปรับปรุงความรู้ความเข้าใจ

การวิเคราะห์ของเรารวมนกมากกว่า 1,000 สายพันธุ์ที่เรามีข้อมูลขนาดสมอง นอกจากนี้ เรายังรวบรวมตัวแปรอื่นๆ อีกมากมายที่อาจเกี่ยวข้องเป็นตัวขับเคลื่อนศักยภาพของขนาดสมอง ได้แก่ สภาพอากาศที่แต่ละสปีชีส์อาศัยอยู่ ไม่ว่าจะเป็นการอพยพหรือไม่ก็ตาม มันกินอาหารอย่างไรและแหล่งอาหารหลักคืออะไร

สิ่งสำคัญที่สุดคือ สำหรับสปีชีส์ทั้งหมดที่มีอยู่ เราสามารถค้นหาบันทึกว่าพวกมันมีสังคมและความร่วมมืออย่างไร และพวกเขาให้การดูแลพ่อแม่แก่ลูกหลานมากน้อยเพียงใด

มันเริ่มต้นในรัง

การวิเคราะห์ของเราพบว่าเมื่อรวมกับตัวแปรทั้งหมดแล้ว ปัจจัยทางสังคมมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงขนาดสมองในนกเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ปรากฎว่าการทำงานร่วมกันและการใช้ชีวิตเป็นกลุ่มใหญ่ขึ้น ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่มักคิดว่ามีความเชื่อมโยงอย่างมากกับสมองขนาดใหญ่และซับซ้อน แทบไม่มีความสำคัญเลยเนื่องจากสาเหตุของความฉลาดพิเศษ

จากลักษณะเฉพาะของสปีชีส์ที่วิเคราะห์ทั้งหมด เฉพาะลักษณะที่เชื่อมโยงโดยตรงกับการดูแลของผู้ปกครองและการจัดหาลูกหลานเท่านั้นที่มีความสัมพันธ์อย่างมากกับขนาดของสมอง ข้อมูลของเราแสดงให้เห็นว่าสปีชีส์ที่เลี้ยงดูลูกของมันเป็นเวลานานนั้นเป็นสปีชีส์ที่มีสมองที่ใหญ่ที่สุดบางส่วน (อีกครั้งเมื่อเทียบกับขนาดร่างกาย)

รูปแบบการพัฒนาก็มีความสำคัญเช่นกัน นกสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ได้อย่างง่ายดาย สายพันธุ์ Precocial คือสายพันธุ์ที่ตัวอ่อนฟักออกจากไข่ที่พัฒนาค่อนข้างดี (เช่น ไก่ เป็ด ห่าน) โดยไม่ต้องการอาหารเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย

นก Altricial เกิดมาอย่างหมดหนทาง แต่การถูกพ่อแม่เลี้ยงเป็นเวลานานทำให้พวกมันมีสมองที่ใหญ่ขึ้น Shutterstock

ในทางตรงกันข้าม นก Altricial ฟักไข่ได้ไม่ดีนัก โดยปกติแล้วลูกฟักของพวกมันจะตาบอด เปลือยเปล่า และต้องพึ่งพาการดูแลเอาใจใส่จากพ่อแม่อย่างเต็มที่ กลุ่มนี้ประกอบด้วยกลุ่มนกที่รู้จักกันดีที่เราพบทุกวัน เช่น นกกระจอกเทศ นกโรบิ้น และนกฟินช์

เนื่องจากนกอัลทรีเชียลได้รับการดูแลค่อนข้างมากกว่าจากพ่อแม่ เราจึงคาดการณ์ว่าพวกมันควรจะสามารถพัฒนาสมองให้ใหญ่ขึ้นได้ ซึ่งเป็นรูปแบบที่เราเห็นได้อย่างชัดเจนในข้อมูลของเรา

แม้ว่าจะท้าทายจากมุมมองของสมมติฐานอื่น ๆ ที่มีอยู่ (เช่น "สมมติฐานของสมองทางสังคม" ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้) ผลลัพธ์ของเราก็มีเหตุผลมาก

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สมองเป็นผู้บริโภคพลังงานจำนวนมาก หากไม่สามารถให้พลังงานนี้ด้วยวิธีปกติได้ (เนื่องจากเด็กมีสมองที่ด้อยพัฒนาและไม่สามารถหาอาหารเองได้) พลังงานนี้จะต้องได้รับจากการให้อาหารจากพ่อแม่

วิวัฒนาการของสมองมนุษย์เป็นไปตามเส้นทางของนกหรือไม่?

ผลลัพธ์ของเราทำให้เกิดคำถามที่น่าสนใจ - ประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์เป็นไปตามตรรกะเดียวกันหรือไม่? ขึ้นอยู่กับการดูแลของผู้ปกครองมากกว่าการขยายตัวของพฤติกรรมทางสังคมและปฏิสัมพันธ์แบบร่วมมือหรือไม่?

อาจจะใช่. มีหลักฐานว่ามีความเกี่ยวข้องกับการเร่งความเร็วของวิวัฒนาการขนาดสมองของมนุษย์ จำนวนผู้ดูแลเพิ่มขึ้น และ การจัดสรรเป็นเวลานาน ของเยาวชนเข้าสู่วัยรุ่น

นอกจากนี้ ดูเหมือนว่าขนาดสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะถูกจำกัดโดยปริมาณพลังงานที่แม่สามารถถ่ายโอนไปยังลูกหลานได้จนกว่าจะหย่านม เมื่อพูดถึงการมีสมองที่ใหญ่ ความรักและความเอาใจใส่ของพ่อแม่จะมาก่อนการเรียนรู้ใดๆ ในภายหลัง

เกี่ยวกับผู้เขียน

ซิเม็ก ดร็อบเนียก, เพื่อน DECRA, UNSW ซิดนีย์

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือ_วิทยาศาสตร์