人与猴的大脑差异首次曝光，人脑竟会为了效率牺牲稳定性！
人与猴类在基因组组成上的相似度接近 98%，而人与黑猩猩的基因相似度则高达 98.7%，但为什么这些猴类没有进化当作像人类如许如斯之高的智商，进而在地球上据有绝对地位呢？这一问题一向困扰着列国神经范畴及进化研究范畴的研究者。
几十年来，神经科学家经由过程对人类和其他灵长类动物的年夜脑进行剖解，发现两者间存在很多细微而主要的“硬件”差别，但这些差别不足以看成人类智商远高于其他灵长类动物的启事。
而此刻，来自以色列雷霍沃特魏兹曼科学研究所的 Rony Paz 传授的最新研究，对这个困扰研究人员好久的问题给出了更好的诠释：内涵“软件”构成却千差万别，这导致了人类与猴类智商上的庞大差别。
（来历：Cell）
团队经由过程研究单神经元，可以阐发出这些“软件”差别事实是什么，该研究成果颁发于 1 月 17 日的Cell杂志。这项研究操纵了来自癫痫病人年夜脑深处的单个神经元的一组罕有数据，该数据采集于接管神经外科手术的癫痫病人，其意义不仅仅限于领会人类与灵长类脑部进化的分歧，更对熟悉人类精力类等脑部疾病的病理心理学机制具有主要意义。研究人员猜测，这些成果可能还有助于诠释人类怪异的智力是若何发生的。
科学家认为，这种不平常的研究可以帮忙他们更好地将从动物模子获得有关精力疾病的研究当作果转化为临床应用。
麻省理工学院神经元生物物理学偏向的 Mark Harnett 传授暗示，“人类与非人类灵长类动物在行为和心理上存在较着差别，此刻我们看到了两种物钟年夜脑内十分独特的‘软性’差别。是以，这是一项很是有价值的研究”。
人脑居然会为了效率牺牲不变性！
该研究是来自以色列雷霍沃特魏兹曼科学研究所的Rony Paz和加州年夜学洛杉矶分校（ UCLA ）的神经外科大夫Itzhak Fried合作进行。
图丨 Rony Paz（来历：雷霍沃特魏兹曼科学研究所）
此中，Paz 本家儿要研究猕猴进修过程中神经回路动力学，集中在两个判然不同的年夜脑区域：杏仁核和扣带皮层。杏仁核是一个进化上较为原始的区域，掌管根基保存技术。而扣带皮层则是进化较晚的年夜脑区域，它本家儿要处置更复杂的认知行为。
这项研究的关头在于一组十分可贵的尝试数据，这些数据来自那些正在接管神经外科手术的癫痫患者。这些癫痫患者进行了一种治疗，在他们的年夜脑中植入一系列邃密电极，并记实电极勾当，从而确定其癫痫爆发的发源。患者住院至癫痫爆发，然后大夫进行手术去除电极和受损的脑组织，也就是去除癫痫勾当的来历。在期待癫痫爆发时代，患者凡是会介入摸索脑功能的简单尝试。
图丨 Itzhak Fried（来历：UCLA）
而在此次的尝试初始，Paz 传授想领会猴脑中这些区域的神经元与人类事实有哪些分歧。于是，他结合 Fried 传授开启了他们的研究。Fried 传授先前开创了对癫痫患者利用单神经元记实手艺，是以团队可以实现初次利用跟踪单个神经元的手艺阐发出人类和猴脑的“软性”差别。
Paz 和 Fried 从年夜脑区域四周植入电极并介入记忆研究的癫痫病人中采集了年夜量数据，并从这些数据中找出了杏仁体和扣带回皮质的单神经元数据。
他们比力了这些神经元与山公神经元勾当的两个特征：稳健性和效率。
这些数据来自五只山公和七小我的两个年夜脑区域近 750 个神经元。它们由单个神经元在数小时内记实下来的连续串放电峰值或低谷构成。
研究人员对这些集中在癫痫患者年夜脑深处的单个神经元勾当进行了分类和阐发，进而明白人脑在处置信息时的“稳健性”转变。
图丨人脑和猴脑稳健性与效率的对比（来历：A Tradeoff in the Neural Code across Regions and Species）
他们发现，在这两个物种中，杏仁核中的旌旗灯号比扣带皮层中的旌旗灯号更强。但扣带皮层旌旗灯号强的年夜脑更有用率。人类的两个区域都比山公中的区域更不稳健但却更有用。
这个成果出乎他们的预料，因为这申明人类牺牲了一些年夜脑稳健性来提高其效率。是以，这些成果可有助于研究人员诠释人类怪异的智力，以及为何人类会患有精力疾病的内涵机制。
图丨信息处置时神经元所动用的运算潜力对比（来历：A Tradeoff in the Neural Code across Regions and Species）
副感化来了
人类比其他灵长类动物更会进行好处的衡量弃取，但因为人脑需要更高的效率，是以它也丢弃必然“稳健性”。是以，人脑的皮质更轻易犯错，这也诠释了为何人类更轻易罹患精力疾病。这些成果与神尽心理学中的其他理论发生共识。
加州年夜学伯克利分校的认知神经学家 Robert Knight 说，这印证了神尽心理学的其他理论。神尽心理学认为，年夜脑中神经元勾当的同步可能与精力病或抑郁症有关。
Knight 说:“这类研究很是主要，因为年夜大都神经科学研究都是在动物身长进行的，假设神经勾当的焦点模式是跨物种的，那么对人类也是如斯。”
图丨猴脑与人脑稳健性和信息处置效率的异同（来历：A Tradeoff in the Neural Code across Regions and Species）
英国纽卡斯尔年夜学的神经学家 Christopher Petkov 说，研究人员的稳健性-效率均衡假说是一个主要的假说，需要在进一步的研究中加以摸索。
他指出，直接比力山公和人类的神经元数据具有挑战性，因为很难知道这两个物种在收集数据时是否处于近似的精力状况。但这种比力“很是有价值”。
Paz 说， 他今朝的研究中的长时候记实可能忽略了年夜脑状况的差别,他今朝打算的新研究将从山公和人类执行近似使命时收集神经元数据，从而可以跟踪一个特心猿意马的年夜脑状况，好比焦炙。
因为全球只有少数人有资格介入近似研究，是以人类年夜脑研究具有挑战性。在癫痫患者中，外科大夫只将电极放在接近他们认为癫痫爆发地址的年夜脑区域，而这些区域可能对研究问题不太有意义。
Fried 说，每年，他的诊所只有 10-15 名患者加入研究。但 Fried 指出，年夜大都合适前提的患者都热衷于介入研究，因为“在病院期待很无聊，他们很有乐趣领会本身的年夜脑”。
美国国立卫生研究院为这些神经外科研究供给了资金撑持，而且还撑持了在患者健康和福利有保障的同时，对人脑内部尝试的伦理学研究。
并且，癫痫患者单神经元记实的成果对于帮忙科学家领会医学状况自己也很主要，德国弗莱堡年夜学的癫痫学家 Andreas Schulze-Bonhage 负责研究癫痫患者的认知可否受到影响，他说，“我们对人脑的领会越多，对癫痫治疗的选择就越多。”
- 发表于 2019-02-08 23:28
- 阅读 ( 893 )
- 分类：其他类型
0 篇文章
作家榜 »
-
xiaonan123
189 文章
-
汤依妹儿
97 文章
-
luogf229
46 文章
-
jy02406749
45 文章
-
小凡
34 文章
-
Daisy萌
32 文章
-
我的QQ3117863681
24 文章
-
华志健
23 文章