《大头儿子小头爸爸》是很多人的童年回忆。在江湖上也一直流传着“头越大人就越聪明”的传闻，真的是头大的人更聪明吗？
大的脑容量不一定等于高智力
从人类的进化过程来看，好像是“脑子越大越聪明”。比如现代黑猩猩的脑容量只有420毫升，而现代人的平均脑容量有1350毫升。生活在300多万年前的非洲的原始人类“露西”（Lucy），脑容量只有400毫升左右。200万年前直立人出现，脑容量就增加到800毫升。看来脑容量是伴随着人类智力的发展而增大的。
基于古灵长类动物和早期原始人化石颅骨内铸型所示的人类进化，横坐标示年代，纵坐标示脑容量 图源：科普中国
从表面上看，大的脑容量可以容纳更多的神经元，自然智力也会比较高。但是如果我们把目光扩大一点，看看其他动物，就发现这个说法不完全成立。
比如牛的大脑（约440克）比老鼠的大脑（约2克）重200倍以上，和黑猩猩差不多。但是牛不但远不如黑猩猩聪明，也不比老鼠更聪明。就是同为狗，体型巨大的狗有时还不如体型小的狗聪明。乌鸦的脑子只有10克重，却是最聪明的鸟类之一。
不同脊椎动物的大脑（引自Miller and Harley 2001）
大的脑容量不一定等于高智力。体型较大的动物一般脑容量也比较大。但是这“多出来”的神经元并不一定是用来提高智力的，而是首先要满足对大的身体的控制和管理。
为了弄清脑质量和体质量的关系以及这种关系对智力的影响，荷兰的解剖学家杜波伊斯（Eugene Dubois）及其同事收集了3690种动物的脑质量和体质量。他的后继者们对这些数据进行分析后发现，随着动物身体变大，脑子的质量并不成比例地增大，而是体质量的0.7～0.8次方，也就是大约3/4次方。
比如麝鼠的体质量是小鼠的16倍，但是麝鼠的脑质量只有小鼠的8倍。把这些体质量和脑质量输入到对数坐标上，横坐标为体质量，纵坐标为脑质量，就可以经过数学分析得到一条直线，从这条直线可以从动物的体质量计算出脑质量的预期值。
一些动物的坐标正好在这条直线上，比如小鼠、狗、马和大象。有些动物的坐标在这条直线上方，说明它们的脑质量超出预期值，应该比较“聪明”。高出直线越远，说明脑质量超过预期值越多，就应该越“聪明”。
实际情况也好像是这样。比如人的脑质量超出预期值7.5倍，是所有动物中最高的，也最“聪明”。海豚是5.3倍，猴子是4.8倍，都相当“聪明”。反过来，如果动物的坐标是在这条直线以下，也就是它们的脑质量低于预期值，就应该比较“笨”。牛的比值是0.5，也就是它的脑质量只有预期值的一半，也的确比较“笨”。
不过这个规律也有例外。比如南美卷尾猴的脑质量与“预期值”的比例就高于黑猩猩，但是远不如黑猩猩“聪明”。对于体型巨大的动物，如蓝鲸，脑质量与预期值的比例也很低（约0.25），但是蓝鲸显然是比较“聪明”的动物。所以脑质量和智力的关系，还需要更深入的探讨以找出更好的指标。
人类大脑皮质中神经元的数量
讨论了脑的容量与智力的关系，我们能不能换一个角度，看看脑中神经元的数目与智力的关系呢？
不过人脑中不是所有的神经元都与思维有关。比如负责身体一些基本活动的神经中心就主要在延髓中。植物人全无意识，但是这些基本生理活动照常进行。所以负责这些活动的神经元可以被认为是与智力无关而不加考虑。小脑占脑总体积的约10%，其神经元（主要为颗粒细胞）被认为是与运动的协调有关，也可以不加以考虑。
大脑神经元 概述图，来源：百度百科
而大脑占人脑总质量的82%，其中的大脑皮质（大脑表面几毫米厚的组织，是大脑神经元的集中分布的区域）与人的思维直接有关。其他哺乳动物的大脑也占脑体积的大部分，和人类的大脑的结构和功能类似，所以大脑皮质里面神经元的数目也许是估计动物智力的一个更好的指标。
的确，如果我们比较不同动物中大脑皮质中神经元的数量，那人类明显是第一位，大约有120亿个神经细胞（不同的实验室得出的数值不完全相同，大约是在110亿～140亿）。即使鲸鱼的脑比人脑大好几倍，其大脑皮质里面神经元的数量也还比人类的要少一些，为100亿～110亿。鲸类动物大脑皮质中神经元的数目和人相近，智力却远不如人。足够数量的神经元是高智力的必要条件，却不一定是充分条件。
信号在神经元之间传输的速度很重要
人类大脑中的120亿个神经元本身并不能自发产生智力。婴儿出生时，大脑中的神经元已经完全形成，也就是已经拥有了这120亿个神经元。但是新生的婴儿并没有明显的智力。要经过数年的时间，智力才逐渐由这些神经元发展出来。而且智力的发展有一个关键期，与外部环境密切相关。
思维过程涉及大脑的不同区域，信号需要沿着神经元之间的通路（我们把这些通路统称为神经纤维）在不同区域的神经元之间进行传递和交换。信号在大脑的不同区域之间传播的途径越顺畅，速度越快，大脑处理信息的速度就越快，智力就有可能更高。
神经纤维 概述图，来源：百度百科
而神经纤维传输信号的速度是比较慢的。不同的神经纤维传递信号的速度从每秒0.5米到每秒100米左右。如果我们假设平均值为每秒10米，那就是每传输1个1厘米的距离需要1毫秒。在这种传输速度下，脑的尺寸对信息传输时间就有很大的影响。
比如牛的大脑比老鼠的大脑重200多倍，直径为6～7厘米，比老鼠的不到1厘米大很多。信号从牛大脑的一边传到另一边的时间也要长6毫秒左右。如果思维需要脑中多个部分之间信息的多次来回交换，牛“思考”所需要的时间就更长了。
信号传递途径越短，人的智商越高
人的大脑皮质是分为许多功能区的，思维过程需要信息在多个功能区之间交换。不同的人在功能区之间的距离上有所不同。为了研究信号在功能区之间传输距离的长短是否与人的智力有关，科学家用不同的方法测定了不同的人大脑中功能区之间的距离，再把这些数据与这些人的智力相比较，得出了类似的结果。
比如荷兰Utrecht大学医学院的Martijn van den Heuvel 等用功能磁共振（functional magnetic resonance imaging）来测定处于休息状态时人脑不同功能区之间的距离。实验结果表明，有最短信号传输路径的人，智商最高。
英国剑桥大学的神经图像专家Edward Bullmore 用脑磁图（magnetoencephalography）来估算大脑中不同区域之间信号传输的速度，并且和测试对象的短期记忆力相比较，发现区域之间具有最直接联系，信号传输速度最快的人，具有最好的短期记忆力。
这些研究结果都支持了上面的想法，即神经功能区之间的距离和信号在这些功能区之间传输的速度直接有关，也和智力的高低有关。
来源：百度百科
你也许要问，人大脑的大小和质量不是都差不多吗？为什么功能区之间的距离还会不同呢？
这是因为不同的人大脑皮质的形状不同。人的大脑表面不是平滑的，而是布满了沟回。这使得大脑皮质可以容纳下更多的神经元。没有两个人的沟回形式是一样的，由于大脑皮质是分为许多功能区的，不同的沟回形式意味着人与人之间功能区之间的距离不同，信号在这些功能区之间传输所需要的时间也不同。
对于一个特定的人来说，如果两个功能区之间的距离比平均距离要短，与这两个功能区有关的智力就有可能比较高。但是另外两个功能区之间的距离也许又比平均距离要长，与这些功能区有关的智力也许就比较差。这或许可以部分解释为什么不同的人所具有的才能不同。
爱因斯坦的脑质量只有1230克，相当于1194毫升，明显低于人类1350毫升的平均值。但是他的大脑的顶叶部位有一些特殊的山脊状和凹槽状结构。较小的大脑和特殊的沟回结构，也许造成了爱因斯坦进行思维时所需的神经通路特别短和通畅，从而形成了他超人的智力。但是他在语言上似乎比常人差，到了3岁才会说话。
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原标题：靠后天努力，能在智商上卷过隔壁天生头大的同学吗？
编辑：virens
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