想知道像人类这样的陆地动物是如何进化到比它们的水生祖先更聪明的吗?你要感谢脚下的土地。
美国西北大学的研究人员最近发现，点缀着树木、灌木丛、巨石和小丘的复杂地貌，可能帮助陆生动物进化出比它们的水生祖先更高的智力。
与空旷的水面相比，陆地充满了障碍和闭塞。通过为猎物提供躲藏的空间和为掠食者提供偷袭的掩护，陆地上可能的栖息地可能有助于这些动物制定计划策略，而不是基于习性。
但研究人员发现，规划并没有让我们的祖先在所有的景观中占据上风。研究人员的模拟表明，在捕食者的感知中，存在着一种“金发姑娘”级别的障碍——既不多也不多，在这种障碍中，计划的优势真正显现出来。在简单的景观中，比如开阔的场地，或者密集的景观，比如茂密的丛林，没有优势。
存在
“所有的动物，无论是陆地上的还是水中的，都有相同的进化时间，那么为什么陆地动物拥有大多数的智慧呢?”西北大学的Malcolm MacIver是这项研究的负责人。“我们的研究表明，这不仅与大脑中的信息有关，也与环境中的信息有关。”
而且，海豚和鲸鱼并不属于智力较低的海洋生物。它们都是陆地哺乳动物，最近(从进化的角度来说)又回到了水中。
这篇论文今天(6月16日)发表在《自然通讯》杂志上。
你能在水中智胜捕食者吗?在陆地上?玩MacIver的新视频游戏，看看风景如何影响生存。
这是MacIver进行的一系列研究中最新的一项，该研究推进了陆地动物如何进化出计划能力的理论。在西北大学神经生物学教授丹·多姆贝克(Dan Dombeck)正在进行的一项后续研究中，MacIver将通过在机器人可重构环境中对小动物进行实验，来验证这项计算研究产生的预测。
麦克弗是西北大学麦考密克工程学院生物医学和机械工程教授，温伯格文理学院神经生物学教授。MacIver实验室的博士候选人Ugurcan Mugan是该论文的第一作者。
模拟生存
MacIver在之前的研究中指出，当动物在3.85亿年前开始入侵陆地时，它们获得了比在水中看得更远100倍的能力。MacIver假设，作为一个掠食者或一个能够看得更远的猎物，可能比在空旷开阔的水域狩猎需要更多的脑力。然而，这项新研究的超级计算机模拟(在一台PC上进行了35年的计算)显示，虽然看得更远对规划有利是必要的，但这是不够的。相反，只有把远景和景观结合起来，再加上开阔的区域和植被更密集的区域，才能使规划取得明显的胜利。
我们推测，登上陆地为大脑的进化注入了大量的燃料，因为它可能在最困难的认知操作中占有优势:设想未来。工程师和神经生物学家Malcolm MacIver说
MacIver说:“我们推测，飞机降落对大脑的进化起到了推波助澜的作用，因为它可能有利于最困难的认知操作:展望未来。”“这可以解释为什么我们可以出去吃海鲜，但海鲜不能为我们出去。”
为了验证这个假设,存在和他的团队开发了计算模拟测试存活率积极追捕猎物的捕食者在两种不同的决策策略:mayo(自动的,如进入一个密码你还记得)和计划(想象几个场景和选择最佳的一个)。该团队创建了一个简单、开放、没有视觉障碍的世界来模拟一个水生世界。然后，他们添加不同密度的物体来模拟土地。
最聪明的人的生存
“在定义复杂认知时，我们区分了基于习惯的行动和计划，”MacIver说。“习惯的重要之处在于，它是不灵活的，独立于结果的。这就是为什么你在修改了旧密码之后还会在一段时间内输入它的原因。在计划中，你必须想象不同的未来，并选择最好的潜在结果。”
在研究中观察到的简单的水生和陆生环境中，无论是使用基于习性行动的猎物还是那些有计划能力的猎物，存活率都很低。对于高度拥挤的环境，如珊瑚礁和茂密的雨林，情况也是如此。
“在那些简单的开放或高度拥挤的环境中，规划没有任何好处，”MacIver说。“在开放的水生环境中，你只需要朝着相反的方向奔跑，并抱着最好的希望。而在高度拥挤的环境中，只有几条路可走，而且你无法制定策略，因为你看不到远处。在这些环境中，我们发现计划并不能提高你的生存机会。”
金发女孩景观
然而，当一块块的植被和地形散布在类似于热带稀树大草原的开阔区域时，模拟表明，与基于习惯的运动相比，规划能带来巨大的生存收益。因为计划增加了生存的机会，进化就会选择大脑回路，让动物能够想象未来的场景，评估它们，然后制定一个。
“对于斑点状的景观，空间的透明和不透明区域以及远距离视野相互作用，这意味着你的行动可以向对手隐藏或显示你的存在，”MacIver说。“陆地变成了一个棋盘。每一个动作，你都有机会展开一个策略。
“有趣的是，”他指出，“当我们在近700万年前与黑猩猩从树上分离时，大脑的体积迅速扩大了四倍，古生态学研究指出，我们入侵了零碎的景观，与我们的研究重点相似。”在我们的模拟中，这些零碎的景观为战略思考提供了最大的回报。”
这项研究，“在复杂的自然环境中，具有长视觉范围的空间规划能帮助逃避视觉捕食者”，得到了美国国家科学基金会大脑计划(奖励号ECCS-1835389)的支持。
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