脑袋大好还是小好（脑袋大小能够说明智商）

前一阵子网络上流行讲无尾熊（树熊）的坏话（。无尾熊不是什么特别聪明的动物，那不令人惊讶，不过有个指控是说无尾熊"脑残"，因为牠的大脑只占全身重量的0.2%，大脑占全身重量的0.2%，是特别小吗？那要什么比例才不算小？

我发现科学家只要发表跟脑的大小相关的研究，立刻就会引起许多人的兴趣。不过很不幸的，大众媒体报导这些研究结果，特别容易报错，连百科上无尾熊的条目，都有误导读者的嫌疑。

原因是科学家比较脑大小的方法，说穿白了很简单，不过还是比一般人想得稍微复杂一点。这篇文章的目的就是解释比较脑大小的逻辑。我主要想要解释的，就是：大脑占全身重量的百分比，不应该用来比较脑的大小。如果你听到有人用这个百分比来比较不同动物的脑子，一定要小心，这个说法很有可能有逻辑上的错误。

此外顺便澄清一下：无尾熊其实算不上是脑残的动物。

比较脑的大小，不能不顾体重

为什么脑的大小跟体重有关联性？这个非常复杂的问题，还有许多争议性，不过大致上是跟脑子发育的过程有关。

人脑特别大吗？

我选出一些一般人比较熟悉的动物，你可以看出来这个比例跟体重有关︰体重低于1公斤的小动物，脑的比例大约都高于1%，不过100公斤以上的大型动物，就很少有高于0.4%的脑了。它的意思是基于生物发育的种种限制，越大型的动物就越难有高比例的脑。

如果你看过动物的脑子，就会知道牠们实在是不太起眼。相反的，许多很明显特别大的脑，例如说灵长类动物的脑子，以及海豚的脑子，反而是散布在各处。那是都是受到体重的影响。如果我们用脑比例来衡量脑子的大小，就会得到老鼠（这里指的是Mus musculus）的脑子跟人脑差不多大（大约是2%）的结论。有一种小型的啮齿类动物叫小囊鼠，脑重量跟体重的比例高达10%，远高于人类的2%，不过这不代表了牠的脑子超大。

正确的比较法，是先用统计方法建立脑重量的期望值，然后再看看脑子的重量跟这个期望值差多少。我们立刻就可以看出比例高的，都是我们认为是比较聪明的动物，比如人、海豚、大象、猴子。

人类的脑子尤其值得一提。人类的体重大约是70公斤 。根据期望值的估计，一个体重是70公斤的"一般"哺乳类动物，脑子的重量应该是192克，不过人脑真正的重量其实高达1.29公斤，是期望值的6倍多。这个比例远超过其他所谓聪明动物的比例，可见人类的脑子，就算是在聪明的哺乳类动物中，也是少见的大。

我再强调一次︰人类的脑子跟身体的比例大约是2%，在哺乳类动物之中，这个值算是相当高，所以很多人以为它就是人类脑袋的依据。这是错误的。科学家如果说人脑大，意思是，人脑的重量，跟同等体重的"一般"哺乳类动物比起来重得多。

无尾熊很脑残吗？

网络上的无尾熊脑残论，似乎是从社交网站reddit上传出来的。主要的参考资料好像是《百科百科》上的无尾熊条目，有一小段在讲脑。它说无尾熊的颅腔里都是液体，脑子只占了61%的容量（啊？无尾熊头里都是水啊？）。不过奇怪的是它自己引用的科学论文，都说无尾熊的脑占颅腔的75%，跟其他的哺乳类动物类似。

另一说是无尾熊的脑没有皱摺，所以说是很原始的脑。这也是站不住脚。脑的皱褶程度，主要是跟脑的重量相关，不见得是反应了它的复杂度。非常高等的猴子脑也有光滑无皱摺的。可见百科不能乱相信啊。

言归正传，百科说无尾熊的脑比例，大约是0.24%，是哺乳类动物中最小的几个。你要是有耐心读到这里，应该已经知道这并不能推导出脑小的结论。我们来教教百科怎么比较脑的大小。

首先要注意无尾熊是一种有袋类的哺乳动物（marsupial），有袋类动物跟我们比较熟悉的胎盘动物有相当不一样的演化历史，牠们在哺乳类动物演化的最初期，就跟胎盘动物分了家，今日主要分布在澳洲。所以我们应该先把无尾熊跟其它的有袋类动物相比才对。

体重大约8公斤的无尾熊，脑子的平均重量是19.2克，这跟期望值17.2公克非常接近，可见无尾熊虽然主食是没有营养又有毒素的尤加利叶，看起来不利脑的发展，不过牠的脑就是一个体重为8公斤的有袋类动物的脑应该有的重量，并不是特别小。

网络上那些仇恨无尾熊的人也许可以说︰好，我不说无尾熊脑残，我说整个有袋类动物都脑残总可以了吧？一次就污辱了澳洲所有的国宝动物，无尾熊躺着也中枪。的确，有袋类动物的期望值低于胎盘动物的期望值。例如说袋鼠是个脑子大小算是满普通的有袋类动物，牠的脑重量是56克，这跟类似体重的羊比起来（脑重量是126克）就小得多。

科学界曾经认为有袋类动物的脑子，整体说来比胎盘动物小。不过近几十年来发现有这两大类的哺乳类动物，在脑子大小的分布上有很大的重叠。如果把灵长类动物排除在外，这两大类哺乳动物的脑，大小没有很显着的差别。也就是说，与其说有袋类动物脑残，不如说是灵长类的脑太大了。灵长类是哺乳动物的特例，不是有袋类。

"非等比例放大"是重要的思考工具

哺乳类动物的脑子有大有小，其中的差异高达十万倍。如何研究大小差异如此大的系统，一直是个困难的问题。在面对这个问题时，一般人的直觉是偏向两个极端：要不然就是认为不同大小的脑子一定非常的不同，要不然就是认为他们大致相同，唯一的差别只有大小。科学家发现哺乳类的脑子，在演化受到许多限制，所以不管大小，都有类似的架构。所以第一个直觉是错的。大脑子跟小脑子，在宏观的角度看来，其实非常类似。

不过这不代表了大的脑子就只是放大版的小脑子。科学家发现要把小的脑子的动物变成一个大脑子的动物，脑子跟身体比例必须跟着体重变动，脑子里不同结构的比例也会有所改变。所以第二个直觉也是错的。

处理这种比例随着大小改变的学问，叫allometry。这篇文章讨论的就是allometry在神经解剖学的一种应用。有人把"allometry"翻译成"异速生长"，我觉得太狭隘了一点，"异速生长"听起来象是专门研究生物发育的学问。我觉得"非等比例放大"比较好一点，因为近代科学家发现allometry的概念可以广泛的运用在各种问题上，尤其是思考城市的结构、政府的组织、公司的管理、社交网络、生态系统等等复杂的系统，都需要思考组成元素的比例，跟整体大小的关系。"非等比例放大"这个词比较能反映出这些应用的共同之处。