打哈欠的时间越长，大脑就越大 | Communications Biology
我们每天打哈欠的次数大约在 5 到 10 次，但这不仅仅是人类特有的行为，在脊椎动物中，生物学家们同样观察到了打哈欠这一行为。然而令人感到疑惑的是，这个行为为什么会演化产生呢？一组行为生物学家的新研究发现，打哈欠的时长与大脑的体积及其中神经元的数量有关。
图片来源：Pixabay
来源 Utrecht University, Utrecht University Faculty of Science
翻译 顾晨月
编辑 魏潇
打哈欠不一定是无聊的表现，相反，它有可能用来度量大脑的体积。一项对 100 多种哺乳动物和鸟类的研究显示，大脑体积较大的脊椎动物打哈欠的时间更长。这项研究由来自荷兰乌得勒支大学（Utrecht University）的生物学家 Jorg Massen 和美国纽约州立大学理工学院（State University of New York Polytechnic Institute）的生物学家 Andrew Gallup 领衔，相关论文 5 月 6 日发表在科学期刊《通讯生物学》（Communications Biology）上。
给大脑降温
人们普遍认为，打哈欠并不能给我们的血液补充氧气。但是， Gallup 的实验小组却发现打哈欠可以给大脑降温。Gallup 说：“打哈欠时，由于吸入凉爽的空气并同时拉伸口腔周围的肌肉，使更多较凉的血液流向大脑，从而实现了体温调节的功能。”
许多研究都支持这一观点。例如，研究人员发现在打哈欠之后，大脑的温度迅速下降，而环境的温度则决定了打哈欠的频率。此外，还发现当人们将冰袋放在头上或脖子上，或者以其他方式为大脑降温时，几乎不会打哈欠。
1250 个哈欠
Massen, Gallup 及他们的同事所进行的研究也支持了这一观点——打哈欠主要是为了给大脑降温——毕竟，大脑越大或越活跃，就越需要降温。Gallup 和 Massen 此前对哺乳动物进行的一些小范围的研究已经表明，具有较大大脑的动物打哈欠的时间更长。Massen 说：“在新的研究中，我们想看看这个理论是否具有普遍性，尤其是它是否也对鸟类适用。”因此，研究小组便进行了从 55 种哺乳类动物和 46 种鸟类中收集 1250 个哈欠这一艰巨的任务。
Massen 说：“我们带着相机去了几个动物园，在动物围栏边上等着动物们打哈欠，这真是一个漫长的过程。”除此之外，研究人员还对 YouTube 和 Facebook 等社交平台上的动物打哈欠视频进行了研究。
这项研究的另一位主要作者，来自奥地利维也纳大学（University of Vienna）的 Margarita Hartlieb 说：“获取这么多动物打哈欠的视频是非常需要耐心的，而对这些哈欠进行程序编码快要让我对打哈欠的感染力产生免疫了。”
接着，这个研究小组就将打哈欠的时长与捷克布拉格查尔斯大学（Charles University in Prague）Pavel Němec 团队提供的大脑和神经元数据进行联系。于是，他们得出结论，对于不同的物种而言，打哈欠的时长与该物种大脑体积及大脑神经元的数量有关，与身体的大小无关。
此外，研究小组还发现哺乳类动物打哈欠的时长比鸟类的更长，这可以用鸟类具有更高的体温来解释。相比于哺乳动物，鸟类的体温与环境温度的温差更大，因此鸟类的血液温度降到环境温度的速度更快，所以只需要一个较短的哈欠就够了。
在最佳的温度下，大脑才能以最好的状态工作。不论在何种情况下，如果大脑的温度升高过多，我们就会变得不那么警觉和专注。现在看来，鸟类和哺乳类动物都进化出了一种用来对抗这种现象的行为机制——打哈欠。因此，Massen 说：“我们不应该再觉得打哈欠是一种粗鲁的行为，而应该理解那是一个人正在努力保持专注。”
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原文链接：
https://phys.org/news/2021-05-longer-bigger-brain.html
【标题】Brain size and neuron numbers drive differences in yawn duration across mammals and birds
【期刊】Communications Biology
【作者】Massen, J.J.M., Hartlieb, M., Martin, J.S. et al.
【日期】06 May 2021
【DOI】https://doi.org/10.1038/s42003-021-02019-y
【摘要】
Recent studies indicate that yawning evolved as a brain cooling mechanism. Given that larger brains have greater thermolytic needs and brain temperature is determined in part by heat production from neuronal activity, it was hypothesized that animals with larger brains and more neurons would yawn longer to produce comparable cooling effects. To test this, we performed the largest study on yawning ever conducted, analyzing 1291 yawns from 101 species (55 mammals; 46 birds). Phylogenetically controlled analyses revealed robust positive correlations between yawn duration and (1) brain mass, (2) total neuron number, and (3) cortical/pallial neuron number in both mammals and birds, which cannot be attributed solely to allometric scaling rules. These relationships were similar across clades, though mammals exhibited considerably longer yawns than birds of comparable brain and body mass. These findings provide further evidence suggesting that yawning is a thermoregulatory adaptation that has been conserved across amniote evolution.
【链接】
https://www.nature.com/articles/s42003-021-02019-y