ในสาขากายวิภาคศาสตร์และวิวัฒนาการ ขนาดสมอง เป็นประเด็นที่ศึกษากันบ่อย ขนาดสมองบางครั้งวัดโดยน้ำหนัก บางครั้งโดยปริมาตร (คือด้วยการสร้างภาพโดย MRI หรือการวัดปริมาตรกะโหลกศีรษะ) ประเด็นที่ตรวจสอบบ่อย ๆ ก็คือความสัมพันธ์ระหว่างขนาดสมองกับเชาวน์ปัญญา ผลงานวิจัยในเรื่องสมองมนุษย์กับผู้ที่มีบรรพบุรุษเป็นคนยุโรป แสดงว่าปริมาตรสมองมนุษย์ผู้ใหญ่โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1,260 ซม3 สำหรับชายและ 1,130 ซม3 สำหรับหญิง แต่ก็ยังต่าง ๆ กันมาก[1] งานศึกษากับผู้ใหญ่ 46 คนอายุระหว่าง 22-49 ปี ที่มีบรรพบุรุษเป็นคนยุโรปเช่นกันพบปริมาตรเฉลี่ยที่ 1,273.6 ซม3 สำหรับชายโดยมีค่าระหว่าง 1,052.9-1,498.5 ซม3 และปริมาตรเฉลี่ยที่ 1,131.1 ซม3 สำหรับหญิงโดยมีค่าระหว่าง 974.9-1,398.1 ซม3[2] งานศึกษาหนึ่ง[A] ที่วัดกะโหลกศีรษะ 20,000 หัวจากประชากร 87 กลุ่มทั่วโลก คนเอเชียตะวันออกจากไต้หวัน ญี่ปุ่น เกาหลี และจีนมีสมองใหญ่ที่สุดในโลก โดยมีปริมาตรเฉลี่ยเกิน 1,443 ซม3 ตามด้วยคนยุโรปที่มีค่าเฉลี่ยน้อยกว่าที่ 1,260 ซม3

มนุษย์แก้ไข

สมองใหญ่ซีกขวาปกติจะใหญ่กว่าซีกซ้าย สมองน้อยทั้งสองซีกปกติจะเท่ากันมากกว่า สมองมนุษย์ผู้ใหญ่หนักโดยเฉลี่ยราว 1.5 กก.[3] ในชาย น้ำหนักเฉลี่ยอยู่ที่ 1,370 ก. เทียบกับหญิงที่ 1,200 ก.[4] ปริมาตรอยู่ที่ราว ๆ 1,260 ซม3 ในชายและ 1,130 ซม3 ในหญิงแม้จะต่างกันมากในระหว่างบุคคล[5]

วิวัฒนาการแก้ไข

เริ่มจากไพรเมตยุคต้น ๆ แล้วต่อมาเป็นสัตว์สายพันธุ์มนุษย์ที่เรียกว่า โฮมินิด จนมาเป็นมนุษย์ปัจจุบันคือ Homo sapiens สมองก็ได้โตเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในลำดับวิวัฒนาการ ปริมาตรสมองมนุษย์ได้เพิ่มขึ้นเริ่มตั้งแต่ 600 ซม3 ใน Homo habilis จนถึง 1,600 ซม3 ใน Homo neanderthalensis ซึ่งเป็นโฮมินิดที่มีสมองขนาดใหญ่สุด[6] แต่ก็ไม่ได้ขยายขนาดเกินกว่านั้น ต่อจากนั้น ขนาดสมองโดยเฉลี่ยได้ลดลงใน 28,000 ปีที่ผ่านมา[7] คือความจุของกะโหลกศีรษะได้ลดลงจากราว ๆ 1,550 ซม3 เหลือราว ๆ 1,440 ซม3 ในชายในขณะที่ลดลงจาก 1,500 ซม3 เหลือราว ๆ 1,240 ซม3 ในหญิง[8] ส่วนงานวิจัยในทหารสหรัฐ 6,235 คนได้พบความจุกะโหลกของชายราว ๆ เช่นกัน แต่พบของหญิงที่ราว ๆ 1,330 ซม3 ซึ่งใหญ่กว่า[9]

มีงานวิจัยต่าง ๆ ที่สัมพันธ์ขนาดสมองกับยีน เช่น ยีน ASPM ที่ถ้ากลายพันธุ์จะมีผลเป็นโรคพัฒนาการทางประสาท คือ microcephaly ที่มีผลต่อปริมาตรสมอง[10]

ขนาดสมองของโฮมินิด
พันธุ์มนุษย์ ขนาดสมอง (ซม3)[11]
Homo habilis 550-687
Homo ergaster 700-900
Homo erectus 600-1,250
Homo heidelbergensis 1,100-1,400
Homo neanderthalensis 1,200-1,750
Homo sapiens 1,400

ความแตกต่างทางชีวภูมิศาสตร์แก้ไข

งานศึกษาจำนวนหนึ่งได้พบว่า ขนาดสมองและสัณฐานของกะโหลกศีรษะมนุษย์มีสหสัมพันธ์กับบรรพบุรุษตามภูมิภาค[12][13] ความต่าง ๆ ของความจุกะโหลกเชื่อว่า มีเหตุจากการปรับตัวให้เข้ากับภูมิอากาศซึ่งคัดเลือกศีรษะที่ใหญ่กลมในอากาศอันหนาวกว่าเพราะสงวนความร้อนได้ดีกว่า และคัดเลือกศีรษะที่เรียวกว่าในเขตอากาศร้อนใกล้กับเส้นศูนย์สูตร (ตาม Bergmann's rule และ Allen's rule)[14]

งานศึกษาใหญ่สุดเท่าที่เคยทำในเรื่องความต่าง ๆ ของขนาดสมองตามเขตภูมิภาคเป็นงานในปี 1984 ซึ่งพบว่า ขนาดสมองมนุษย์ต่างกันไปตามละติจูดที่บรรพบุรุษอาศัยอยู่[12] งานศึกษาอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างละติจูดกับขนาดกะโหลกศีรษะว่าเป็นตัวอย่างของ Bergmann's rule คือ กะโหลกจะกลมกว่าในอากาศหนาวเพราะมวลจะเพิ่มขึ้นได้มากกว่าเทียบกับพื้นที่ผิว ซึ่งสงวนอุณหภูมิแกนในร่างกาย นี่มีผลโดยไม่ขึ้นกับเชื้อชาติ

เพศแก้ไข

 
น้ำหนักสมองมนุษย์โดยเฉลี่ยสำหรับชายและหญิงตลอดชั่วอายุ ชายสีน้ำเงิน หญิงสีแดง แกนนอนแสดงอายุ แกนตั้งแสดงน้ำหนักสมอง จากงานศึกษา Changes in brain weights during the span of human life

ปริมาตรสมองผู้ใหญ่สำหรับบุคคลอายุและเพศต่าง ๆ คล้ายกันโดยพื้นฐาน ้นมี

พัฒนาการของโครงสร้างต่าง ๆ ในสมองของเด็กจะต่างกันในทั้งระหว่างบุคคลและระหว่างเพศ[15] สมองทารกมนุษย์เมื่อคลอดมีปริมาตร 369 ซม3 โดยเฉลี่ย และเพิ่มในปีแรกไปถึงราว ๆ 961 ซม3 หลังจากนั้นอัตราการเพิ่มจะลดลง ปริมาตรสมองจะมากสุดเมื่อถึงอายุ 40 ปี หลังจากนั้นจะเริ่มลดลงที่อัตรา 5% ต่อทศวรรษ โดยเร่งลดเร็วขึ้นเมื่อถึงอายุราว ๆ 70 ปี[16]

น้ำหนักสมองผู้ใหญ่ชายโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1,345 ก. เทียบกับหญิงที่ 1,222 ก.[17] ผู้ชายมีปริมาตรของสมองทั้งหมด ของสมองน้อย และกลีบสมองโดยเฉลี่ยมากกว่า ยกเว้นน่าจะสมองกลีบข้างซีกซ้าย[18]

เขตสมองโดยเฉพาะ ๆ ก็ยังมีขนาดต่างกันระหว่างเพศ งานศึกษาทั่วไปมักบ่งว่า ชายมีอะมิกดะลาและไฮโปทาลามัสที่ใหญ่กว่า หญิงมี caudate nucleus และฮิปโปแคมปัสที่ใหญ่กว่า เมื่อตรวจดูกับความแปรปรวนร่วมเกี่ยวเทียบกับปริมาตรในกะโหลกศีรษะ ความสูง และน้ำหนัก งานศึกษาปี 2007 พบว่า หญิงมีสัดส่วนเนื้อเทาที่สูงกว่า เทียบกับชายผู้มีสัดส่วนเนื้อขาวและน้ำหล่อสมองไขสันหลังที่สูงกว่า แต่ก็มีความแตกต่างระหว่างบุคคลสูงมากในงานศึกษาต่าง ๆ[1] ส่วนงานศึกษาปี 2011 กลับไม่พบความแตกต่างระหว่างเพศที่มีนัยสำคัญทางสถิติสำหรับสัดส่วนเนื้อเทาสำหรับคนอายุต่าง ๆ ซึ่งจัดกลุ่มเป็นทศวรรษ ๆ ยกเว้นคนอายุในทศวรรษที่ 3 และ 6 โดยมีตัวอย่างหญิง 758 คนและชาย 702 คนอายุระหว่าง 20-69 ปี[19] ผู้ชายอายุระหว่าง 20-29 ปี (ทศวรรษที่ 3) โดยเฉลี่ยมีอัตราเนื้อเทาสูงกว่าหญิงอายุรุ่นเดียวกัน เทียบกับกลุ่มทศวรรษที่ 6 ซึ่งหญิงโดยเฉลี่ยมีอัตราเนื้อเทาสูงกว่าอย่างสำคัญ แม้จะไม่พบความแตกต่างในกลุ่มทศวรรษที่ 7

ปริมาตรสมองและเนื้อเทาจะถึงจุดสูงสุดในระหว่างอายุ 10-20 ปี (ในหญิงก่อนกว่าชาย) เทียบกับปริมาตรเนื้อขาวและโพรงสมองที่ยังเพิ่มอยู่ รูปแบบทั่วไปเป็นการเพิ่มขนาดในช่วงวัยเด็กที่ถึงจุดสูงสุดแล้วตามด้วยการลดขนาดในช่วงวัยรุ่น (เช่น เพราะ synaptic pruning) ปริมาตรสมองโดยเฉลี่ยในเด็กชายจะใหญ่กว่าเด็กหญิงประมาณ 10% โดยสมกับที่พบในผู้ใหญ่ แต่ก็ไม่ควรตีความว่ามีผลให้ทำอะไรได้ดีกว่าหรือแย่กว่า เพราะค่าวัดคร่าว ๆ ของโครงสร้างต่าง ๆ อาจไม่สะท้อนถึงปัจจัยที่ให้ทำกิจได้อย่างแตกต่าง ปัจจัยเช่นการเชื่อมต่อกันระหว่างเซลล์ประสาทและความหนาแน่นของหน่วยรับ (receptor) อนึ่ง กลุ่มเด็กโดยเฉพาะ ๆ ก็ยังมีความแตกต่างของขนาดสมองสูง เช่น เด็กอายุเดียวกันอาจมีปริมาตรสมองโดยรวมต่างกันถึง 50%[20] เด็กหญิงโดยเฉลี่ยมีปริมาตรฮิปโปแคมปัสที่ใหญ่กว่า และเด็กชายมีอะมิกดะลาที่ใหญ่กว่า[1]

โครงสร้างสมองก็เปลี่ยนแปลงไปแบบพลวัตตลอดวัยผู้ใหญ่และวัยชรา โดยแตกต่างอย่างสำคัญในระหว่างบุคคล ในทศวรรษหลัง ๆ ชายเสียปริมาตรสมองทั้งหมด ปริมาตรสมองกลีบหน้า และสมองกลีบขมับมากกว่า เทียบกับหญิงที่เสียฮิปโปแคมปัสและสมองกลีบข้างมากกว่า[1] ชายเสียปริมาตรของเนื้อเทาทั้งหมดมากกว่า แม้จะต่าง ๆ กันตามเขตในทั้งสองเพศ โดยบางเขตไม่ปรากฏว่าเสื่อมไปเลย เนื้อขาวโดยทั้งหมดไม่ปรากฏว่าลดลงตามอายุ แม้จะมีความต่างกันในเขตสมองต่าง ๆ[21]

ปัจจัยทางยีนแก้ไข

งานศึกษาในแฝดเหมือนได้แสดงความสืบทอดได้ทางยีนของขนาดสมองทั่วไปในผู้ใหญ่โดยเป็นค่าระหว่าง 66-97% แต่ก็ต่าง ๆ กันแล้วแต่บริเวณสมอง โดยมีค่าสูงสำหรับขนาดสมองกลีบหน้า (90-95%) ค่าปานกลางสำหรับฮิปโปแคมปัส (40-69%) และปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมจะมีอิทธิพลต่อบริเวณสมองด้านใน (medial) ส่วนต่าง ๆ อนึ่ง ปริมาตรของโพรงสมองข้างโดยหลักอธิบายได้ด้วยปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม ซึ่งแสดงนัยว่า ปัจจัยเช่นนี้ก็มีผลต่อเนื้อสมองรอบ ๆ ด้วย ยีนอาจมีผลให้โครงสร้างสมองสัมพันธ์กับหน้าที่ทางประชาน หรือหน้าที่ทางประชานอาจมีอิทธิพลต่อโครงสร้างสมองในชั่วชีวิต มีการระบุหรือเสนอยีนที่อาจมีบทบาท แต่ก็ยังต้องรอการทำซ้ำผลงานวิจัย[22][23]

เชาวน์ปัญญาแก้ไข

งานศึกษาได้แสดงสหสัมพันธ์ระหว่างขนาดสมองกับเชาวน์ปัญญา คือสมองที่ใหญ่กว่าเป็นตัวพยากรณ์ว่าจะฉลาดกว่า แต่ก็ไม่ชัดเจนว่า ชี้ความเป็นเหตุหรือไม่[24]

งานศึกษาทาง MRI ส่วนใหญ่รายงานว่ามีค่าสหสัมพันธ์พอสมควรคือ 0.3-0.4 ระหว่างปริมาตรสมองกับเชาวน์ปัญญา[25][26] ความสัมพันธ์ที่สม่ำเสมอสุดพบที่สมองกลีบหน้า กลีบขมับ กลีบข้าง ฮิปโปแคมปัส และสมองน้อย แต่ก็อธิบายความแปรปรวนของระดับเชาวน์ปัญญา (IQ) ได้ค่อนข้างน้อย ซึ่งแสดงนัยว่า แม้ขนาดสมองอาจสัมพันธ์กับเชาวน์ปัญญา แต่ปัจจัยอื่น ๆ ก็อาจมีส่วน[26][27] อนึ่ง ขนาดสมองยังไม่สัมพันธ์อย่างมีกำลังกับค่าวัดประสิทธิภาพทางประชานอื่น ๆ แม้ที่เฉพาะเจาะจงกว่า[2] ในชาย ระดับเชาวน์ปัญญาสัมพันธ์กับปริมาตรเนื้อเทาในสมองกลีบหน้าและกลีบข้างมากกว่า เป็นส่วนที่คร่าว ๆ มีหน้าที่รวบรวมข้อมูลประสาทสัมผัสและควบคุมการใส่ใจ เทียบกับหญิงที่สัมพันธ์กับสมองกลีบหน้าและบริเวณโบรคา (Broca's area) ซึ่งมีหน้าที่ทางภาษา[1] งานวิจัยที่วัดปริมาตรสมอง, ค่าศักย์ไฟฟ้าแบบ P300 auditory evoked potentials และระดับเชาวน์ปัญญาแสดงข้อมูลที่ขัดแย้งกัน คือทั้งปริมาตรสมองและความเร็วการเกิดค่า P300 มีสหสัมพันธ์กับลักษณะทางเชาวน์ปัญญาต่าง ๆ ที่วัด แต่ทั้งสองกลับไม่มีสหสัมพันธ์กับกันและกัน[28][29]

หลักฐานยังไม่ตรงกันว่า ความแตกต่างของขนาดสมองสามารถพยากรณ์ระดับเชาวน์ปัญญาระหว่างพี่น้องได้หรือไม่ งานบางงานพบสหสัมพันธ์ระดับพอสมควร แต่งานอื่น ๆ ก็ไม่พบ[24] งานทบทวนวรรณกรรมปี 2012 ชี้ว่า ขนาดสมองคร่าว ๆ ไม่น่าจะเป็นวิธีการวัดระดับเชาวน์ปัญญาที่ดี เช่น ขนาดสมองก็ต่างกันระหว่างหญิงกับชายโดยไม่ปรากฏความต่างของระดับเชาวน์ปัญญา[30]

โครงสร้างสมองของผู้ใหญ่ยังเปลี่ยนไปเมื่อเรียนรู้ทักษะทางประชานหรือทางการเคลื่อนไหวใหม่ ๆ ด้วย[31] คือ สภาพพลาสติกของระบบประสาท (neuroplasticity) เป็นการเพิ่มปริมาตรเนื้อเทา ได้พบในผู้ใหญ่หลังจากฝึกทักษะทางตา-การเคลื่อนไหว โดยการเปลี่ยนแปลงทางคุณภาพ (เช่น เรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ) ปรากฏกว่าสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างสมองยิ่งกว่าการฝึกเพื่อปรับปรุงทักษะที่มีอยู่แล้ว ความเปลี่ยนแปลงที่เกิดพบว่าจะคงยืนอย่างน้อย 3 เดือนโดยไม่ต้องฝึกอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงที่มีผลอื่น ๆ รวมการเรียนรู้เสียงคำพูดใหม่ ๆ ดนตรี ทักษะในการหาหนทาง และเรียนรู้คำเขียนที่สะท้อนจากกระจก[32][33]

สัตว์อื่น ๆแก้ไข

วาฬสเปิร์มมีสมองใหญ่สุดและหนักราว 8 กก. สมองช้างหนักกว่า 5 กก. เล็กน้อย สมองโลมาปากขวดหนัก 1.5-1.7 กก. เทียบกับสมองมนุษย์ที่หนักราว 1.3-1.5 กก. ขนาดสมองมักจะเป็นไปตามขนาดร่างกาย แต่ก็ไม่ได้เป็นไปตามสัดส่วน คือ อัตรามวลสมองต่อมวลร่างกายจะต่าง ๆ กัน อัตราสูงสุดพบในหนูผี[34]

ค่าเฉลี่ยน้ำหนักสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมดเป็นไปตามกฎ power law (คือ  ) โดยมีเลขชี้กำลังราว ๆ 0.75[35] การเป็นไปตามกฎเช่นนี้ก็มีเหตุผลที่ดี เพราะขนาดร่างกายสัมพันธ์กับความยาวร่างกายตามกฎนี้โดยมีเลขชี้กำลัง 0.33 และขนาดร่างกายสัมพันธ์กับพื้นที่ผิวของร่างกายโดยมีเลขชี้กำลัง 0.67 แม้จะไม่มีคำอธิบายสำหรับค่า 0.75 แต่ก็น่าสนใจว่ามีค่าทางสรีรภาพบางอย่างที่สัมพันธ์กับขนาดร่างกายด้วยเลขชี้กำลังที่ใกล้ ๆ กัน เช่น อัตราเมแทบอลิซึมพื้นฐาน (basal metabolic rate)[36]

สูตรในกฎนี้ใช้กับสมองโดยเฉลี่ยของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด แต่สัตว์แต่ละวงศ์ (เช่น เสือและแมว สัตว์ฟันแทะ ไพรเมต เป็นต้น) ก็จะมีค่าต่างไปบ้าง ซึ่งทั่วไปสะท้อนถึงความซับซ้อนทางพฤติกรรม[37] ไพรเมตตามขนาดร่างกาย มีสมองใหญ่เป็น 5-10 เท่าตามที่สูตรนี้พยากรณ์ สัตว์ล่าเหยื่อมักจะมีสมองใหญ่กว่าสัตว์ที่เป็นเหยื่อของมัน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมใน Infraclass "placentalia" โดยมากมีสมองที่ใหญ่กว่าสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้อง เช่น โอพอสซัม ค่ามาตรฐานที่ใช้ประเมินขนาดสมองจริง ๆ เทียบกับขนาดที่คาดหวังจากขนาดร่างกายเรียกว่า encephalization quotient (EQ)[B] ซึ่งของมนุษย์อยู่ที่ระหว่าง 7.4-7.8[41]

แม้ขนาดสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจใหญ่ขึ้น แต่ก็ใช่ว่าส่วนย่อยทุก ๆ ส่วนจะใหญ่ขึ้นในอัตราเดียวกัน[42] โดยเฉพาะก็คือ ยิ่งสมองใหญ่เท่าไร เปลือกสมองก็มีสัดส่วนใหญ่ขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ในสัตว์ที่มีสมองขนาดใหญ่สุด โดยมากจะเป็นเปลือกสมอง และนี่ไม่ใช่เพียงแค่มนุษย์เท่านั้น แต่สัตว์อื่น ๆ ก็เช่นกัน ดังที่พบในปลาโลมา วาฬ และช้างเป็นต้น สมองได้ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ ใน ประวัติวิวัฒนาการสองล้านปีของ Homo sapiens แม้จะอธิบายได้เป็นบางส่วนว่า เพราะร่างกายใหญ่ขึ้น[43] แต่ก็มีความแตกต่างที่อธิบายอย่างเป็นระบบได้ยาก โดยเฉพาะก็คือ การปรากฏขึ้นของมนุษย์ปัจจุบันเมื่อ 300,000 ปีก่อน ซึ่งมีร่างกายเล็กลงแต่มีสมองใหญ่ขึ้น ถึงกระนั้น มนุษย์นีแอนเดอร์ทาล ซึ่งสูญพันธุ์ไปราว 40,000 ปีก่อน ก็มีสมองใหญ่ยิ่งกว่ามนุษย์ปัจจุบัน[44]

นักวิจัยบางส่วนคิดว่า งานวิจัยให้ความสนใจกับขนาดสมองมากเกินควร เช่น บางคนอ้างว่า ปัจจัยอื่น ๆ นอกจากขนาดมีสหสัมพันธ์กับเชาวน์ปัญญาที่ยิ่งกว่า เช่น จำนวนเซลล์ประสาทในสมองและความเร็วของเส้นประสาทที่เชื่อมต่อกัน[45] พวกเขายังชี้ด้วยว่า เชาวน์ปัญญาไม่ได้ขึ้นเพียงกับปริมาณเนื้อเยื่อในสมอง แต่ขึ้นกับรายละเอียดทางโครงสร้างของมันด้วย เช่น มันชัดเจนแล้วว่าพวกนกกา นกเรเวน และนกแก้วแอฟริกาเทา (Psittacus erithacus) เป็นสัตว์ฉลาดแม้จะมีสมองเล็ก

แม้มนุษย์จะมีค่า encephalization quotient[B] สูงสุดในบรรดาสัตว์ที่ยังเหลืออยู่ แต่ค่านี้ก็ไม่ได้นอกรีดนอกรอยจากสัตว์พวกไพรเมต เทียบกับลิงกอริลลาที่ออกนอกรีดนอกรอย คือมีอัตราที่น้อยกว่าตามคาด[46][47] มีค่าวัดทางกายภาพอื่น ๆ ที่สัมพันธ์กับขนาดสมองในประวัติวิวัฒนาการของมนุษย์ เช่น ฐานกะโหลกศีรษะ[C] โค้งมากขึ้นเมื่อสมองมีขนาดใหญ่ขึ้นเทียบกับกับความยาวของฐานกะโหลก[48]

ความจุกะโหลกศีรษะแก้ไข

ความจุกะโหลกศีรษะเป็นค่าวัดปริมาตรกระดูกหุ้มสมองภายในสำหรับสัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีทั้งกระดูกหุ้มสมองและสมอง หน่วยวัดที่สามัญสุดคือลูกบาศก์เซนติเมตร (ซม3) ปริมาตรของกระดูกหุ้มสมองใช้เป็นตัวระบุขนาดสมองคร่าว ๆ ซึ่งก็เป็นตัวบ่งชี้เชาวน์ปัญญาของสิ่งมีชีวิตนั้นอย่างคร่าว ๆ การวัดบ่อยครั้งทำโดยเติมช่องกระดูกหุ้มสมองด้วยวัสดุเล็ก ๆ (เช่น เมล็ดมัสตาร์ดหรือหัวกระสุนปืนเล็ก ๆ) แล้ววัดปริมาตรของวัสดุที่ใช้นั้น ๆ แต่การวัดเช่นนี้ต้องตรวจสอบเพิ่ม เช่น ด้วยเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์ สำหรับสปีชีส์และเพศหนึ่ง ๆ เพื่อดูว่า มันวัดปริมาตรกระดูกหุ้มสมองสำหรับสปีชีส์นั้น ๆ ได้ดีแค่ไหน[49][50]

วิธีการวัดที่แม่นยำกว่าก็คือทำรูปหล่อส่วนข้างในของกะโหลกศีรษะแล้ววัดปริมาณน้ำที่มันแทนที่ ในอดีตมีงานศึกษาเป็นโหล ๆ ที่ประมาณความจุกะโหลกศีรษะ งานศึกษาโดยมากทำกับกะโหลกสัตว์ตายโดยใช้การวัดตรง ๆ การจุกะโหลกศีรษะ หรือบางครั้งใช้การถ่ายรังสี[ต้องการอ้างอิง]

ความรู้เรื่องปริมาตรกะโหลกศีรษะอาจสำคัญในการศึกษากลุ่มประชากรต่าง ๆ ที่อยู่ในภูมิภาค มีเชื้อชาติ หรือมีกลุ่มชาติพันธุ์ที่ต่าง ๆ กัน ปัจจัยอื่น ๆ อาจมีผลต่อขนาดกะโหลกศีรษะเช่นการได้อาหาร[51] ข้อมูลยังอาจใช้สัมพันธ์ความจุกะโหลกกับค่าวัดกะโหลกอื่น ๆ หรือเปรียบเทียบกับสัตว์อื่น ๆ ใช้ศึกษาความผิดปกติของขนาดกะโหลก ของรูปร่าง และของการเติบโตและพัฒนาการทางปริมาตร[ต้องการอ้างอิง]

ความจุกะโหลกศีรษะเป็นวิธีการวัดขนาดสมองโดยอ้อม มีงานศึกษาบางงานที่วัดกะโหลกศีรษะของสัตว์เป็น ๆ ด้วยการวัดตรง ๆ[ต้องการอ้างอิง] แต่ความจุกะโหลกที่มากกว่าไม่ใช่หมายความว่าสัตว์จะฉลาดกว่า เพราะร่างกายที่ใหญ่จำเป็นต้องมีสมองที่ใหญ่เพื่อการควบคุม ในบางกรณี นี่ยังเป็นการปรับตัวให้เข้ากับอากาศหนาว ยกตัวอย่างเช่น ในบรรดามนุษย์ปัจจุบัน ประชากรในเขตเหนือมีเปลือกสมองส่วนการเห็น 20% ใหญ่กว่าประชากรในเขตใต้ ซึ่งอาจอธิบายความแตกต่างระหว่างขนาดสมอง (และความจุกะโหลกศีรษะโดยคร่าว ๆ) ได้[52][53] หน้าที่ทางประสาทยังระบุด้วยการจัดระเบียบของสมองได้ดีกว่าปริมาตรสมอง ความแตกต่างระหว่างบุคคลยังสำคัญด้วย เช่น ความจุกะโหลกของมนุษย์นีแอนเดอร์ทาลหญิงอยู่ระหว่าง 1,300-1,600 ซม3[54]

เพื่อใช้ความจุกะโหลกเป็นตัวบ่งชี้แบบปรวิสัยของขนาดสมอง นักวิชาการ (Harry Jerison) ได้พัฒนา encephalization quotient (EQ)[B] ขึ้นในปี 1973 เป็นค่าเปรียบเทียบขนาดสมองตัวอย่างกับขนาดสมองที่คาดว่าสัตว์หนักระดับนั้น ๆ ควรจะมี[55] วิธีนี้ทำให้สามารถตัดสินอะไรบางอย่างได้ที่สัมพันธ์กับความจุกะโหลกศีรษะของสัตว์นั้น ๆ นักวิชาการอีกกลุ่มหนึ่งได้รวบรวมรูปหล่อกะโหลกศีรษะและวัดความจุกะโหลกไว้เป็นจำนวนมาก[56]

ตัวอย่างความจุกะโหลก
เอป
โฮมินิด

ดูเพิ่มแก้ไข

เชิงอรรถแก้ไข

  1. Smith & Beals (1990)
  2. 2.0 2.1 2.2 encephalization quotient (EQ) หรือ encephalization level เป็นค่าวัดขนาดสมองแบบสัมพัทธ์ มีนิยามเป็นอัตราส่วนของมวลสมองจริง ๆ กับมวลสมองที่คาดหวังสำหรับสัตว์หนึ่งในขนาดนั้น ๆ เชื่อว่า ค่าแสดงระดับเชาวน์ปัญญาหรือสมรรถภาพทางประชานโดยประมาณสำหรับสปีชีส์นั้น ๆ[38][39] เป็นค่าวัดที่ดีกว่าอัตรามวลสมองต่อมวลร่างกาย เพราะพิจารณารวมเอาปัจจัยทางแอลโลเมตรี (allometric effect) ด้วย สูตรได้พัฒนาขึ้นสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยเฉพาะ และอาจให้ผลไม่ได้เรื่องถ้าใช้กับสัตว์อื่น ๆ นอกกลุ่มนี้[40] นอกเหนือจากปริมาตร มวล หรือจำนวนเซลล์ พลังงานที่สมองใช้ก็สามารถเทียบกับที่ร่างกายส่วนอื่น ๆ ใช้ได้เช่นกัน
  3. ฐานกะโหลกศีรษะ (base of skull) เป็นส่วนล่างสุดของกะโหลกศีรษะ ประกอบด้วยเยื่อบุกะโหลกและส่วนล่างของเพดานกะโหลก ประกอบด้วยกระดูก 5 ชิ้นคือ กระดูกเอทมอยด์ กระดูกสฟีนอยด์ กระดูกท้ายทอย กระดูกหน้าผาก และกระดูกขมับ

อ้างอิงแก้ไข

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Cosgrove et al., 2007
  2. 2.0 2.1 Allen et al., 2002
  3. Parent, A; Carpenter MB (1995). "Ch. 1". Carpenter's Human Neuroanatomy. Williams & Wilkins. ISBN 978-0-683-06752-1.
  4. Harrison, Paul J.; Freemantle, Nick; Geddes, John R. (2003-11-01). "Meta-analysis of brain weight in schizophrenia". Schizophrenia Research. 64 (1): 25–34. doi:10.1016/s0920-9964(02)00502-9. ISSN 0920-9964. PMID 14511798.
  5. Cosgrove, KP; Mazure CM; Staley JK (2007). "Evolving knowledge of sex differences in brain structure, function, and chemistry". Biol Psychiat. 62 (8): 847–55. doi:10.1016/j.biopsych.2007.03.001. PMC 2711771. PMID 17544382.
  6. "Neanderthal man". infoplease.
  7. "If Modern Humans Are So Smart, Why Are Our Brains Shrinking?". DiscoverMagazine.com. 2011-01-20. สืบค้นเมื่อ 2014-03-05.
  8. Henneberg, Maciej (1988). "Decrease of human skull size in the Holocene". Human Biology. 60 (3): 395–405. JSTOR 41464021. PMID 3134287.
  9. Rushton, John Philippe (1992). "Cranial capacity related to sex, rank, and race in a stratified random sample of 6,325 U.S. military personnel". Intelligence. 16 (3–4): 401–413. doi:10.1016/0160-2896(92)90017-l.
  10. Kouprina, Natalay; Pavlicek, Adam; Mochida, Ganeshwaran H.; Solomon, Gregory; Gersch, William; Yoon, Young-Ho; Collura, Randall; Ruvolo, Maryellen; Barrett, J. Carl; Woods, C. Geoffrey; Walsh, Christopher A.; Jurka, Jerzy; Larionov, Vladimir (2004). "Accelerated Evolution of the ASPM Gene Controlling Brain Size Begins Prior to Human Brain Expansion". PLoS Biology. 2 (5): e126. doi:10.1371/journal.pbio.0020126.  
  11. Brown, Graham; Fairfax, Stephanie; Sarao, Nidhi. "Human Evolution". Tree of Life. Tree of Life Project. สืบค้นเมื่อ 2016-05-19.
  12. 12.0 12.1 Beals, Kenneth L; Smith, Courtland L; Dodd, Stephen M (1984-06-03). "Brain Size, Cranial Morphology, Climate, and Time Machines" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2017-10-16.
  13. Nowaczewska, Wioletta; browski, Pawe D; KuŸmiñski, Lukasz. "Morphological Adaptation to Climate in Modern Homo sapiens Crania: The Importance of Basicranial Breadth". Archived from the original on 2018-07-15.
  14. Mielke, James; Konigsberg, Lyle W; Relethford, John (2006). Human biological variation. Oxford University Press. pp. 274–75.
  15. Lange et al., 1997
  16. Peters, R. (2006). "Ageing and the brain". Postgraduate Medical Journal. 82 (964): 84–8. doi:10.1136/pgmj.2005.036665. PMC 2596698. PMID 16461469.
  17. Kelley Hays; David S. (1998). Reader in Gender archaeology. Routlegde. ISBN 9780415173605. สืบค้นเมื่อ 2014-09-21.
  18. Carne et al., 2006
  19. Taki, Y.; Thyreau, B.; Kinomura, S.; Sato, K.; Goto, R.; Kawashima, R.; Fukuda, H. (2011). He, Yong, ed. "Correlations among Brain Gray Matter Volumes, Age, Gender, and Hemisphere in Healthy Individuals". PLoS ONE. 6 (7): e22734. Bibcode:2011PLoSO...622734T. doi:10.1371/journal.pone.0022734. PMC 3144937. PMID 21818377.
  20. Giedd, 2008
  21. Good et al., 2001
  22. Peper, 2007
  23. Zhang, 2003
  24. 24.0 24.1 Nisbett et al. 2012b, p. 142.
  25. McDaniel, Michael (2005). "Big-brained people are smarter" (PDF). Intelligence. 33: 337–346. doi:10.1016/j.intell.2004.11.005.
  26. 26.0 26.1 Luders et al., 2008
  27. Hoppe & Stojanovic, 2008
  28. Egan et al., 1993
  29. Egan et al, 1995
  30. Nisbett et al. 2012b.
  31. Lee et al., 2007
  32. Driemeyer et al., 2008
  33. Ilg et al., 2008
  34. Kelly, Kevin. "The Technium: Brains of White Matter". kk.org.
  35. Armstrong, 1983
  36. Savage et al., 2004
  37. Jerison, Evolution of the Brain and Intelligence
  38. Pontarotti, Pierre (2016). Evolutionary Biology: Convergent Evolution, Evolution of Complex Traits. Springer. p. 74. ISBN 978-3-319-41324-2.
  39. Rieke, G. "Natural Sciences 102: Lecture Notes: Emergence of Intelligence". Archived from the original on 2019-04-07. สืบค้นเมื่อ 2011-02-12.
  40. Moore, J (1999). "Allometry". มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย แซนดีเอโก. Archived from the original on 2019-03-27.
  41. Roth, G; Dicke, U (May 2005). "Evolution of the brain and intelligence". Trends Cogn. Sci. (Regul. Ed.). 9 (5): 250–7. doi:10.1016/j.tics.2005.03.005. PMID 15866152.
  42. Finlay et al., 2001
  43. Kappelman, 1993
  44. Holloway, 1995
  45. Roth & Dicke, 2005
  46. Motluk, Alison (2010-07-31). "Size isn't everything: The big brain myth". New Scientist. pp. 38–41. Archived from the original on 2019-10-21.
  47. Azevedo, F. A. C.; Carvalho, L. R. B.; Grinberg, L. T.; Farfel, J. M.; Ferretti, R. E. L.; Leite, R. E. P.; Jacob Filho, W. J.; Lent, R.; Herculano-Houzel, S. (2009). "Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain". The Journal of Comparative Neurology. 513 (5): 532–541. doi:10.1002/cne.21974. PMID 19226510. We find that the adult male human brain contains on average 86.1 ± 8.1 billion NeuN-positive cells (“neurons”) and 84.6 ± 9.8 billion NeuN-negative (“nonneuronal”) cells. [...] These findings challenge the common view that humans stand out from other primates in their brain composition and indicate that, with regard to numbers of neuronal and nonneuronal cells, the human brain is an isometrically scaled-up primate brain.
  48. Ross & Henneberg, 1995
  49. Logan & Clutton-Brock (2013). "Validating methods for estimating endocranial volume in individual red deer (Cervus elaphus)" (PDF). Behavioural Processes. 92: 143–146. doi:10.1016/j.beproc.2012.10.015. PMID 23137587. Archived from the original on 2019-03-27.
  50. Logan & Palmstrom (2015). "Can endocranial volume be estimated accurately from external skull measurements in great-tailed grackles (Quiscalus mexicanus) ?". PeerJ. 3: e1000. doi:10.7717/peerj.1000.
  51. Rushton, J Philippe; Jensen, Arthur R. "THIRTY YEARS OF RESEARCH ON RACE DIFFERENCES IN COGNITIVE ABILITY" (PDF). American Psychological Association.
  52. "BBC News - Dark winters 'led to bigger human brains and eyeballs'". BBC News. Archived from the original on 2011-07-27.
  53. "People at darker, higher latitudes evolved bigger eyes and brains". the Guardian. Archived from the original on 2013-09-30.
  54. Stanford, C; Allen, JS; Anton, SC; Lovell, NC (2009). Biological Anthropology: the Natural History of Humankind. Toronto: Pearson Canada. p. 301.
  55. Campbell, GC; Loy, JD; Cruz-Uribe, K (2006). Humankind Emerging (9th ed.). Boston: Pearson. p. 346.
  56. Holloway, Ralph L; Yuan, MS; Broadfield, DC (2004). The Human Fossil Record: Brain Endocasts: The Paleoneurological Evidence. New York: John Wiley & Sons. ดูเพิ่ม
  57. Lieberman, Daniel. THE EVOLUTION OF THE HUMAN HEAD. p. 433.
  58. Lieberman, p. 435

อ้างอิงอื่น ๆแก้ไข