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人类为什么最聪明?剑桥大学团队发现关键线索

时间:2022/6/13 21:53:25 点击:

  核心提示: 在万千生命中,人类有着独一无二的认知能力。为什么我们的大脑比所有其他生命都更加聪慧?这个问题充满了无尽的魅力,也吸引科学家从不同角度给出了答案。而现在,一项发表于《自然·神经科学》的研究从信息处理的...

在万千生命中,人类有着独一无二的认知能力。为什么我们的大脑比所有其他生命都更加聪慧?这个问题充满了无尽的魅力,也吸引科学家从不同角度给出了答案。而现在,一项发表于《自然·神经科学》的研究从信息处理的角度提供了全新的观点。

我们的大脑是如何处理信息的?随着研究的深入,我们对这个问题的理解也在不断变化。目前的理论认为,大脑是一个分布式信息处理系统:由紧密相连的不同“元件”,也就是大脑区域构成,而这些不同区域之间的信息交互,则是通过输入和输出信号系统来实现。

但这只是答案的一部分。在最新研究中,来自剑桥大学的研究团队将脑区之间的信息处理分解为两类。这时,我们与其他灵长类动物在信息处理方式上的差异,就部分解释了人类与众不同的认知能力的来源。

让我们首先来看前文提到的第一种信息处理方式。这种方式存在于处理听觉、视觉与运动等信息的功能区,这些脑区依靠严格的输入与输出方式交换信息,这种方式确保了信息可重复、可靠的传输。

以视觉为例,我们的眼睛接受到信息后,会将信息传至大脑后端的枕叶区域。但两只眼睛提供的信息在很大程度上是重复的,也就是说,大脑相应区域收到了大量“冗余”的信息输入。比如说,你只用左眼看见了一棵树,换成两只眼睛,看见的依然是一棵树。这种处理方式就被命名为“冗余”(也称“分享”)信息处理

冗余的存在显然是有意义的。它确保了信息的可重复性与可靠性,即使一只眼睛的信息出了问题,另一只眼睛也能将信息传给大脑。这种能力对于物种的生存至关重要。在这种情况下,不同区域间的连接有着固定的线路,就如同需要电话线的座机。

但看到这里,你可能已经在想:两只眼睛看见的信息可不全是冗余的。这正是接下来要说的第二种情况。某些类型的视觉信息需要两只眼睛协作才能接收到。例如,一只眼睛能看见一棵树,但要知道它离我们有多远,则需要来自两只眼睛的信息。

这就是不同于“冗余”的第二种信息处理方式:“协同”(或“互补”),即大脑不同区域构成的网络,实现了更复杂的信息整合。

这种协同处理在支持更复杂认知功能(例如注意力、学习、工作记忆、社交等)的大脑区域中最为普遍。如果说“冗余”处理方式是座机,“协同”方式更接近于移动电话。协同作用大量发生的区域,包括皮层前部与中部,这里整合了来自不同大脑区域的信息。因此相比于感觉与运动功能区,这些区域与大脑其他部分的连接更普遍、高效。

那么,这两种信息处理方式的比重差异,是让我们脱颖而出的因素吗?

研究团队利用人类与灵长类近亲的脑成像与遗传分析结果,分析了协同这种通过复杂网络来构建信息的能力,在人类和灵长类近亲中是否不同。

在脑成像对比中,研究团队的一个关键发现是,协同信息处理方式在人类大脑信息中的比例要高于猕猴大脑。而人类与猕猴的大脑对冗余信息处理的依赖程度相似。

此外,这项研究还特别关注了两者在前额叶皮质区域的差异,这里是支持高级认知功能的脑区。研究显示,猕猴的前额叶皮质脑区中,冗余信息处理更为普遍;而人类则是协同信息处理占主导地位。

伴随着演化的进程,前额叶皮质区域也发生了明显的扩张。对比人类与黑猩猩的大脑发现,相比于黑猩猩,人类大脑扩张更明显的区域,对协同处理方式的依赖程度也越重。

随后的遗传数据分析也提供了更多证据:与协同信息处理相关的大脑区域,更有可能表达人类特有的基因,而这些基因与大脑发育与功能息息相关。

综合这些发现,这项研究指出,在灵长类向人类演化的进程中,新获得的脑组织可能主要用于协同信息处理。这种信息处理方式带来的优势,也让我们获得了远超近亲的认知能力。这个遗失许久的答案,也让我们距离完全理解人类的大脑与认知更进一步。

作者:不详 来源:网络
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