几十年来，人类学家一直对人类智力的演化充满好奇。主要研究方向包括考古发现，例如人类使用火、工具等方面的证据。
那么，能否从化石头骨中寻找证据呢？大脑曾经就在头骨里。
人类大脑体积已增至南方古猿祖先的约南方古猿的3.5倍；这一变化发生在3百万年前。
人们通常认为智力与大脑大小相关，原因在于，哺乳动物大脑中的神经细胞数量似乎与大脑大小直接相关。
我们的研究聚焦于流向大脑的血流速度。血液为大脑输送必需的氧气，因此血流速度与代谢率密切相关。如果流向大脑的血液停止，你会在几秒钟内失去意识。
通常，每秒约有7毫升血液流经你的大脑。值得注意的是，无论你醒着、睡着，还是在解数学题，这一速度几乎不会改变。
大脑的血管管道
血液经由左右两条颈内动脉流向大脑负责认知功能的部分——大脑。动脉的管径与其中的血流速度有关。
就像水管工会为更大的建筑安装更粗的水管，以满足更高的流量需求，血液循环系统也会不断调节血管管径，使其与血管内的血流速度相匹配。这又与器官的氧气需求有关。
如果能测量为大脑等器官供血的大动脉管径，就能相当准确地计算出平均血流速度。
这一原理已有一个世纪的历史，其精妙之处就在于简单。
大小很重要
我灵光一现，意识到可以通过动脉穿过骨骼处的孔洞大小，来估算动脉的管径。
这意味着，可以通过测量人类演化过程中化石头骨上的颈动脉管大小，来估算流向大脑的血流速度。
人类头骨（右侧）上的箭头标出了两个颈内动脉孔，其大小可反映流向大脑的血流速度。Edward Snelling。图片取自金山大学健康科学学院解剖科学系雷蒙德·达特人类骨骼收藏；由作者提供
这个想法不错，但要将其转化为一项研究，还得靠我的学生瓦妮娅·博西奥西奇的热情推动。她前往澳大利亚和南非的博物馆，获准接触珍贵的人族化石头骨并进行测量。
我们发现，在3百万年间，我们人类祖先的12个物种中，颈动脉管的大小增长速度远超根据大脑大小所能预期的水平。
大脑体积增长了3.5倍，而血流速度出人意料地增长了6倍，从每秒约1.2毫升增至每秒7毫升。
这表明，我们的大脑对氧气的需求是祖先的6倍，可能是因为我们的认知能力更强，也因此需要消耗更多能量。
人类大脑中的神经细胞（神经元）数量似乎大致符合较大型灵长类大脑的预期。因此，我们的发现意味着大脑组织活动更加活跃，这可能是因为神经元之间的连接更多。
每个连接称为突触，负责将电脉冲从一个细胞传递到另一个细胞。通常，一个细胞会释放化学物质，刺激或抑制另一个细胞产生电脉冲。
电脉冲之间这些物质的循环会消耗少量能量。但大脑含有800亿个神经细胞，每个细胞又与其他细胞拥有数千个突触，因此能量消耗会不断累积。
人类的大脑计算机
人体会将静息总代谢率的20-25%分配给大脑；相比之下，其他灵长类为8-10%，其他哺乳动物仅为3-5%。
因此，我们将大脑视为一台相当耗能的超级计算机。
将大脑比作电子计算机很贴切。计算机的运算能力越强，维持运行所需的电力就越多，供电电缆也必须更粗。
大脑也是如此。认知功能越强，代谢率越高，血流量越大，动脉也越粗。
人类大脑的演化在动物中独一无二。我们考察了34种现存灵长类的颈动脉大小，这些物种代表着向大型类人猿和人族演化的过程。
在这些代表灵长类演化的物种中，体型和大脑都变大了，但体型增长得更快。灵长类大脑的血流量大致随大脑大小成比例增加。只有在人族中，我们才看到血流量的增速超过大脑大小的增速，这表明大脑不仅在体积上发展，也在使用程度上不断提升。这说明我们的祖先变得越来越聪明。
