3000년 전 인간의 뇌가 더 컸던 이유

우리의 현대 문명은 지구상에 존재하는 것 중 가장 발전된 문명일지 모르지만 약 100세대 전, 우리 조상들은 우리보다 더 큰 두뇌를 가지고 있었습니다. 당신의 조상은 당신보다 더 큰 두뇌를 가졌습니다. 수천 년 전, 인류는 역사상 최초의 복잡한 문명이 출현하기 시작한 이정표에 도달했습니다. 세계 최초 의 도시에서 걷고 만나는 사람들은 오늘날 현대 도시인들에게 여러 면에서 친숙했을 것입니다. 그러나 그 이후로 인간의 두뇌는 실제로 약간 줄어들었습니다.

미국 다트머스 대학의 인류학자인 제레미 드실바(Jeremy DeSilva)는 잃어버린 양은 평균적으로 탁구공 4개와 맞먹는 양이라고 말했습니다. 그리고 작년에 그와 동료들이 발표한 두개골 화석 분석에 따르면 수축이 시작된 지 불과 3,000년밖에 되지 않았습니다.

DeSilva는 "이것은 우리가 예상한 것보다 훨씬 더 최근의 것입니다."라고 말합니다. "우리는 30,000년 전에 더 가까운 것을 기대했습니다."

농업은 10,000년에서 5,000년 전에 나타났지만 식물 재배가 23,000년 전에 시작되었을 수 있다는 일부 증거가 있습니다 . 곧이어 건축과 기계로 가득 찬 거대한 문명이 뒤따랐습니다. 첫 번째 글 은 거의 동시에 나타났습니다. 이 놀라운 기술 발전의 시대에 왜 인간의 두뇌는 크기가 줄어들기 시작했을까요?

연구자들이 머리를 긁적거리게 만든 질문입니다. 또한 뇌의 크기가 일반적으로 동물의 지능 또는 인지 능력에 대해 실제로 무엇을 드러내는지에 대한 질문을 제기합니다. 많은 종들이 우리보다 훨씬 더 큰 뇌를 가지고 있지만 그들의 지능은 우리가 이해하는 한 상당히 다릅니다. 따라서 뇌의 부피와 인간의 사고 방식 사이의 관계는 간단할 수 없습니다. 다른 요인도 있어야 합니다.

주어진 종에서 시간이 지남에 따라 뇌가 커지거나 작아지는 것을 정확히 유발하는 것은 종종 알기 어렵습니다. DeSilva와 그의 동료들은 인간의 몸이 시간이 지남에 따라 작아 졌지만 뇌 부피의 감소를 설명하기에 충분하지 않다고 지적합니다. 왜 이러한 변화가 일어났는지에 대한 질문은 여전히 ​​남아 있습니다. 그래서 최근의 논문에서 그들은 의외의 출처인 겸손한 개미에게서 영감을 얻었습니다.

언뜻 보기에 또는 곁눈질로 말해야 하는 개미의 두뇌는 절망적으로 우리와 다르게 보일 수 있습니다. 그것들은 부피가 대략 1/10 입방 밀리미터(또는 소금 알갱이의 1/3 크기)이며 250,000개의 뉴런을 포함합니다. 그에 비해 인간의 뇌는 약 860억 개 입니다.

잎 자르는 개미는 균류를 재배할 때 식물 재료를 수집하지만 복잡한 사회로 인해 뇌가 더 작아질 수도 있습니다(제공: Adrain Davies/Alamy)

그러나 일부 개미 사회는 우리 사회와 놀라운 유사성을 공유합니다. 놀랍게도, 개미 종 은 둥지 안에서 거대한 곰팡이를 자라게 하는 농업 형태를 하고 있습니다. 이 개미들은 먹을 곰팡이를 수확하기 전에 농장에서 사용할 잎과 기타 식물 재료를 모읍니다. DeSilva의 팀이 다양한 개미 종의 뇌 크기를 비교했을 때, 그들은 때때로 사회가 큰 개미가 더 큰 뇌로 진화했다는 것을 발견했습니다.

그것은 적어도 개미에게 더 큰 두뇌를 갖는 것이 큰 사회에서 잘 지내는 데 중요하다는 것을 암시합니다. 그러나 더 큰 노동 분업을 가진 더 복잡한 사회 시스템은 대조적으로 그들의 두뇌를 수축시킬 수 있습니다. 인지 능력이 다양한 역할을 수행하는 그룹의 많은 구성원들 사이에서 분할되고 분산되기 때문일 수 있습니다.

"인간에게 그런 일이 일어난다면?" DeSilva는 말합니다. "인간의 경우 인구 규모의 임계값, 즉 개인이 다른 사람의 두뇌에서 정보를 공유하고 정보를 외부화하는 임계값에 도달하면 어떻게 될까요?"

또 다른 가능성은 인간의 뇌 크기가 감소하기 약 2,000년 전에 일어난 글쓰기의 출현도 영향을 미쳤다는 것입니다. 쓰기는 우리 를 다른 모든 종과 구별하는 비교적 적은 요소 중 하나이며 DeSilva는 이것이 "글로 정보를 외부화하고 자신의 두뇌 외부에 있는 정보에 액세스하여 아이디어를 전달할 수 있음"을 통해 뇌의 양에 영향을 미쳤을 수 있는지에 대해 질문합니다.

가장 초기에 알려진 글 중 일부는 메소포타미아에서 점토판으로 눌러진 설형 문자로 알려진 쐐기 모양의 표시로 나타났습니다(제공: Saul Loeb/AFP/Getty Images)

개미와 인간 두뇌의 많은 차이점은 우리가 너무 성급하게 평행선을 그리는 것에 대해 조심해야 한다는 것을 의미합니다. 그렇긴 하지만 DeSilva는 그 가능성이 인간의 뇌 부피가 현저하고 비교적 최근에 감소한 원인을 생각하는 데 유용한 출발점이라고 주장합니다.

이러한 아이디어는 현재 가설로 남아 있습니다. 인간의 뇌 크기 감소를 설명하려는 다른 이론이 많이 있습니다 . 그러나 뇌 수축이 실제로 불과 3,000년 전에 시작되었다면 그들 중 상당수는 그럴듯하지 않게 됩니다. 좋은 예가 가축화입니다. 개를 포함하여 가축화된 수십 종의 다양한 동물은 야생 조상보다 뇌가 더 작습니다. 그러나 인간의 자기 복종은 수만 년 , 심지어 수십만 년 전에 일어난 것으로 추정됩니다.

그러나 더 작은 뇌는 개인으로서 인간이 더 어리석게 되었다는 것을 의미합니까?

많은 인구에 걸친 미묘한 차이에 대해 이야기하지 않는 한 실제로는 그렇지 않습니다. 2018년에 연구원 팀은 무엇보다도 수천 명의 뇌 스캔 및 IQ 테스트 결과를 포함하는 방대한 생물 의학 데이터베이스인 UK Biobank에서 방대한 양의 데이터를 분석했습니다.

이번 연구의 공동 저자인 네덜란드 암스테르담 브리예 대학교(Vrije Universiteit Amsterdam)의 행동 유전학자 필립 쾰링거(Philipp Koellinger)는 13,600명의 사람들에게 뇌 크기와 IQ에 대한 이전의 모든 연구를 합친 것보다 더 큰 표본을 가지고 있다고 말했습니다.

연구에 따르면 뇌가 클수록 평균적으로 IQ 테스트에서 약간 더 나은 결과를 얻을 수 있지만 결정적으로 그 관계는 비결정적이었습니다. 즉, 뇌가 상대적으로 작음에도 불구하고 시험을 잘 치는 사람이 있었고 그 반대의 경우도 있었습니다.

Koellinger는 "매우 강력한 관계는 없습니다. "그냥 여기저기에 있어요."

구조적 차이는 아마도 뇌의 순전한 크기보다 사람의 일반적인 인지 능력 측면에서 더 의미가 있을 것입니다

이는 사람들이 역사적 으로 머리의 크기나 모양 과 같은 것들을 기준으로 개인을 분류하고 분류하려고 시도한 방식 때문에 부분적으로 중요 합니다.

Koellinger는 " 서구 세계에는 매우 추악한 역사가 있습니다. 우생학 운동과 이러한 생물 결정론 에 대한 아이디어에 기반을 둔 모든 종류의 것들이 있습니다 ."라고 Koellinger는 말합니다. "우리가 보고한 상관관계는 어떤 종류의 생물결정론도 의미하지 않습니다."

뇌 스캔은 크기뿐만 아니라 뇌의 구조에 대한 특정 정보도 밝혀냈기 때문에 연구는 진행 중인 다른 무언가를 감지할 수 있었습니다. 특히 뉴런 수가 많은 뇌의 바깥층인 회백질의 부피와 IQ 테스트 성능 간의 관계를 알아냈습니다.

사실 그런 구조적 차이는 뇌 기관의 크기보다 사람의 전반적인 인지 능력 측면에서 더 의미가 있을 것입니다.

에든버러 대학에서 뇌 노화를 연구하는 사이먼 콕스(Simon Cox)는 "양이 전체 차이를 설명할 수 있다고 생각하면 미친 듯이 보일 것"이라고 말했다. 그는 그것이 가장 덜 중요한 요소 중 하나일 수도 있다고 덧붙였습니다.

이것은 당신이 그것에 대해 생각할 때 의미가 있습니다. 남성의 뇌는 신체 크기가 더 크기 때문에 일반적으로 여성의 뇌보다 부피가 약 11% 더 큽니다 . 그러나 연구에 따르면 평균적으로 여성은 일부 인지 능력에서 우위를 점하고 있습니다. 남성은 다른 능력에 유리합니다.  

Cox는 여성의 두뇌가 구조적 차이를 통해 더 작은 것을 보상할 수 있는 방법을 보여주는 자신이 참여한 다른 연구를 지적합니다. 예를 들어, 여성은 평균적 으로 더 두꺼운 피질 (회백질을 포함하는 층)을 가지고 있습니다.

인지 능력에 영향을 미치는 것으로 보이는 뇌의 많은 특징과 측면이 있습니다. 또 다른 예는 수초화 입니다. 이것은 뉴런이 다른 세포에 연결되어 신경망을 형성할 수 있도록 하는 길고 가는 "케이블"인 축색 돌기를 둘러싸고 있는 물질의 외피를 나타냅니다.

과학자들은 인간의 두뇌가 3,000년 전에 축소되었다는 사실에 다소 놀랐습니다(Credit: Mohamed El Shahed/Getty Images)

사람은 나이가 들면 미엘린이 분해되어 뇌의 효율성이 떨어집니다. 물이 뇌 조직을 통해 얼마나 쉽게 확산되는지 연구함으로써 이러한 변화를 감지하는 것이 가능합니다. 미엘린이 감소하면 물이 더 쉽게 흐릅니다. 이것은 인지 저하를 나타냅니다 .

뇌는 여전히 "경이적으로 복잡하다"고 Cox는 말합니다. 그리고 특정 뇌의 구조적 구성이 사람의 지능에 어떤 차이가 있는지 정확히 알기는 어렵습니다. 일부 사람들은 부상이나 발달 장애로 인해 부분적인 뇌를 가지고 있지만 놀랍게도 영향을 받지 않는 것처럼 보입니다. 공무원으로 성공적인 경력을 쌓은 프랑스의 한 남성은 뇌의 90%를 상실 했지만 IQ 점수는 75, 언어 IQ는 84로 프랑스 평균인 97보다 약간 낮은 것으로 밝혀졌습니다.

그러나 예외는 결코 규칙으로 해석될 수 없습니다. 궁극적으로 여러 연구에서 통계적으로 유의미하지만 미묘하지만 뇌의 부피 와 구조 및 지능 사이의 연관성이 있음을 시사합니다.

동물 왕국의 다양한 두뇌를 고려할 때 이 모든 것이 훨씬 더 흥미로워집니다. 우리는 이미 인간과 개미의 두뇌에 대한 비교를 조사했지만 다른 종은 어떻습니까? 크거나 작은 두뇌가 진화하도록 자극하는 것은 무엇입니까?

메릴랜드주 볼티모어에 있는 존스 홉킨스 대학에서 뇌 진화를 연구하는 에이미 발라노프는 뇌 조직이 성장하고 유지하는 데 많은 에너지가 필요하기 때문에 종은 필요로 하지 않는 한 큰 뇌로 진화할 가능성이 없다고 말합니다. 비교적 안정적인 환경과 자원에 의존하는 기생 생물을 생각해 보십시오. 예를 들어 Lampreys는 길이가 불과 몇 밀리미터에 불과한 작은 뇌를 가지고 있습니다 .

인간 아기는 실제로 1000억 개 이상의 뉴런을 가지고 태어납니다. 이 숫자는 발달함에 따라 감소합니다.

Balanoff는 "그들은 실제로 대사적으로 비용이 많이 드는 신경 조직에 여분의 에너지를 소비할 필요가 없습니다."라고 말합니다.

또한 일부 동물은 시간이 지남에 따라 신체 크기에 비해 뇌가 더 커진 것처럼 보이지만 실제로 뇌는 변하지 않고 몸은 작아졌습니다. 이것은 조류 종에 적용된다고 Balanoff는 설명합니다.

그런 다음 유사한 종에 비해 뇌의 전체 크기를 증가시키는 특수화된 뇌 영역을 진화시킨 것으로 보이는 동물이 있습니다. 실제로 인간과 비슷한 신체 크기에 비해 뇌가 꽤 큰 mormyrid 물고기를 예로 들어 보겠습니다. 이 물고기는 전하를 사용하여 서로 통신하고 먹이를 감지 하며 2018년에 연구원들은 다음을 발견했습니다. 들은 뇌의 특정 부분인 소뇌가 비정상적으로 무겁다는 것을 발견했습니다. 이것이 왜 그런지는 아무도 확실하지 않지만 그 연구의 저자들은 물고기가 전기 감각 정보를 처리하는 데 도움이 될 수 있다고 추측했습니다.

인간에서 우리를 구별짓는 뇌의 한 영역은 의식적 사고, 언어 처리 등 더 높은 인지 기능에 관여 하는 신피질 입니다. 우리는 의심할 여지 없이 사물에 크게 의존하므로 우리의 두뇌가 필요에 맞게 조정될 것입니다.

톱니바퀴가 계속 돌아가도록 하려면 많은 에너지가 필요하다는 점을 감안할 때, 큰 두뇌를 가진 동물이 초기에 많은 에너지를 획득하도록 진화했다는 사실에 주목하는 것이 흥미롭다고 런던 자연사 박물관의 고생물학자인 Anjali Goswami는 말합니다.

바빌론이 처음 건설되었을 때와 같은 초기 도시를 돌아다니는 사람들은 당신보다 더 큰 두뇌를 가졌을 것입니다 (Credit: Hussein Faleh/Getty Images)

새가 알에 있는 동안에도 영양을 공급받거나 포유류가 태반이나 모유를 통해 받는 영양을 생각해 보십시오. 인간의 아기는 실제로 1,000억 개 이상의 뉴런을 갖고 태어 납니다. 이 수는 발달함에 따라 감소합니다. 두뇌는 발달과 개인의 환경에 따라 스스로 미세하게 조정되기 때문입니다. 신경망에서 정말 필요한 부분만 나이가 들어감에 따라 유지되지만 처음에는 뇌에 뉴런으로 가득 차 있으면 가능합니다.

포유류는 공룡의 그늘에서 진화했다고 Goswami는 말합니다. 그들은 생존을 위해 매우 좋은 감각 능력이 필요했으며, 이것이 아마도 그들이 야행성 습관과 야간 시력을 개발한 이유일 것입니다 . 그것은 거의 확실히 신경 발달에 영향을 미쳤습니다. 우리의 조상을 포함한 영장류가 나무를 헤치고 나아가는 데 필요한 전문화된 운동 기술을 개발해야 하는 것과 마찬가지로 .

환경은 포유류의 두뇌에 압력을 가하여 우리가 어려운 상황에서 벗어나는 데 도움이 되는 능력을 진화시킵니다. 많은 동물들이 도전으로 가득 찬 세상에서 인지 능력을 향상시켜야 하는 이점을 얻었을 것입니다.

한 연구에 따르면 대양 섬을 식민지화하여 예측할 수 없는 새로운 영역에 적응해야 했던 새들은 본토 새들보다 더 큰 두뇌를 가지고 있었습니다.

하지만 지금쯤이면 동물의 뇌 크기를 측정하고 그것을 몸의 크기와 비교하고 그 동물이 얼마나 지능적인지에 대해 어려운 결론에 도달할 수 없다는 것이 분명해야 합니다. 크기는 퍼즐의 한 조각일 뿐입니다.

어쨌든 생각하는 것과 생존하는 것 중 어느 것이 더 영리합니까? 인간은 생각하는 것을 좋아하지만 Goswami가 말했듯 이 기후 위기와 같은 장기적이고 실존적인 문제를 다루기 위한 현재의 투쟁을 고려할 때 계획하는 능력은 실제로 매우 빈약해 보입니다.

Cox는 또 다른 점을 지적합니다. "인생에는 일반적으로 인지 능력이 더 높거나 IQ가 높은 것보다 더 많은 것이 있습니다."

그것은 거의 당신이 우리의 두뇌가 여전히 더 작았으면 하는 바램을 갖게 합니다.