Science to Supersize Understanding

比较三种灵长类:与自我加工相关的脑网络在连接方式上发生变化

人类、黑猩猩和猕猴的影像显示,局部特征有保守性,远距离连接则有所重组;研究没有测量意识。

Esquema ilustrativo de feixes de substância branca em um cérebro humano, coloridos por trajeto; não mostra os três primatas do estudo.
图片: Simon R. Cox e colaboradores/Nature Communications (2016), esquema ilustrativo de outro estudo; CC BY 4.0, sem adaptação.

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SUPER SCI-Z 编辑分析

与处理自身身体和个人信息有关的脑结构,并非在人类身上凭空出现。一项比较人类、黑猩猩和猕猴脑影像的研究发现,物种之间有相似的局部特征,但远距离脑区的连接方式不同。发表在《神经科学杂志》的分析描述了一个与这类信息处理相关的候选网络的结构;它没有测量主观体验,也不能证明某个物种比另一个物种更有意识。

中国科学院生物物理研究所刘宁团队分析了46名人类、46只黑猩猩和43只猕猴的影像。研究从既有的人类研究所界定的一组脑区出发,这些脑区与体内信号感知、与自身有关的外部信息以及对自我的思考有关。为了寻找其他物种中可比的区域,团队利用三个物种共有的42条主要白质纤维束的连接模式;白质纤维束连接大脑的不同部分。

在局部尺度上,对神经纤维外层髓鞘敏感的磁共振对比信号,在人类和猕猴脑图中呈现高度相似的空间分布;可比较的基因表达模式也显示部分保守。这些指标描述组织特性,并非行为任务成绩。然而,在脑区之间更大尺度的结构连接上,物种间变化更明显;所分析的整体模式中,黑猩猩处于猕猴与人类之间。

不同子网络的变化并不一致。以人类研究划分的子网络为参照,处理身体内部信号的连接图在人类以外的猕猴和黑猩猩之间最相近;涉及与自身相关的外部信息时,黑猩猩与人类更接近。与心理层面的自我思考相关的部分差异最大。高度连接的网络枢纽位置也不同:猕猴主要在岛叶,人类主要在扣带皮层,黑猩猩则两处兼有。

较为审慎的结论是,一些局部特征相似,并不要求大范围的连接组织也相同。这幅比较图为脑回路演化提供可检验的假说;但把一个区域划入依据人类研究界定的网络,并不能证明它在所有灵长类中有同样功能。下一步需要把这些解剖差异与实际测量的任务表现和行为联系起来,才能理解它们对动物生活意味着什么。

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要点

  • 研究通过42条共有白质纤维束,比较了46名人类、46只黑猩猩和43只猕猴的影像。
  • 局部特征部分保守,但远距离连接和网络枢纽位置存在物种差异。
  • 解剖图谱没有测量意识或行为;需要功能测试才能联系脑结构与认知。
主要来源Instituto de Biofísica da Academia Chinesa de Ciências

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