与我们密切相关的智慧物种的并行存在，长期以来一直令科学家和公众着迷。最受争议的问题是尼安德特人最终为何消失。潜在的解释包括与智人的暴力冲突、疾病、难以适应快速的环境和气候变化、与现代人杂交以及这两个物种在技术、社会和认知能力方面的差异。
现在，由日本高知工科大学的古人类学家赤泽威（Takeru Akazawa）领导的一个研究小组，利用计算技术重建尼安德特人的大脑，并估算物种间特定区域的大小差异，从而阐明了这个问题。研究结果进一步支持了这样一种观点，即认知差异导致尼安德特人在竞争中失败，并最终被我们的祖先所取代。
这项研究于4月5日发表在《科学报告》上，使用了4个尼安德特人和4个早期人类头骨的化石来估算他们大脑的形状和结构。“之前的研究研究了脑壳的形状差异，但没有对大脑本身进行重建的研究，”日本庆应大学的生物力学工程师和共同第一作者荻原直道（Naomichi Ogihara）说。“我们的方法可以估算每个大脑区域的形状和体积，这仅通过分析颅内表面是根本无法实现的。”
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该团队通过平均1185名在世人类的大脑扫描图来生成平均人类大脑的模型，从而完成了这项壮举。“[作者]将人类大脑的统计模型变形到尼安德特人的脑壳上，提出了一种在化石物种中描绘大脑的新方法，”西班牙国家人类进化研究中心的古神经学家埃米利亚诺·布鲁纳（Emiliano Bruner）说，他没有参与这项研究。这使他们能够估算这两个物种的大脑可能是什么样子，以及特定区域在它们之间可能存在哪些差异。
结果表明，尽管尼安德特人的大脑整体大小没有差异，但特定区域，尤其是小脑的尺寸可能存在显著差异。“这令人惊讶，因为小脑传统上被认为对运动相关功能很重要，”荻原说。“我们最初预计这两个物种的额叶会不同，因为它被认为与更高的认知功能有关，但事实并非如此。”
然而，研究人员更进一步，通过分析现有数据库（来自人类连接组项目）中大脑扫描图和行为数据之间的相关性。他们发现，较大的小脑体积与认知灵活性、注意力、语言处理和记忆等能力相关。“这篇论文给人的印象是，小脑密切参与了大量的更高认知功能，”英国牛津大学的进化心理学家罗宾·邓巴（Robin Dunbar）说，他没有参与这项工作。“这不完全正确——它的功能似乎更多的是协调不同的大脑单元和认知过程——实际上是确保计算以正确的顺序完成。这种作用对于更高认知功能几乎肯定至关重要，并使我们能够做我们所做的事情，”他说。作者认为小脑体积重要的一个原因是，与其他区域不同，它由大量相同的处理单元组成，因此较大的体积在逻辑上等同于更高的处理能力。
布鲁纳说，一个需要注意的地方是，研究中使用的方法会忽略尼安德特人在进化树上与人类分离后发生的任何大脑变化。“将现代大脑变形为尼安德特人的大脑可能会掩盖这两个谱系特有的变化，”他说。“在它们分离之后，尼安德特人和现代人谱系可能发生了一些特定的变化，而这种方法无法检测到。”然而，作者认为，由于黑猩猩和倭黑猩猩的大脑可以相互变形，而且它们大约在200万年前就发生了分歧，因此这种方法是合理的，因为尼安德特人最近大约在70万年前才与人类分化。
研究结果并不能最终证明导致尼安德特人灭绝的原因，但它们确实表明大脑差异可能导致了他们的消失。“根据目前的研究，我们可以说，这两个物种之间实际上存在着大脑结构的先天差异，这可能导致了认知和社会能力方面的差异，”荻原说。“尽管这种差异可能很细微，但在自然选择方面，这种差异可能会变得显著。”
邓巴之前已经展示了灵长类动物（包括人类社交网络）的大脑大小与社会群体大小之间的关系。这些发现涉及大脑皮层的一部分，但类似的影响可能在这里也起作用。“如果[小脑在尼安德特人中的功能减弱，它证实了他们的认知能力并没有现代人那么先进，”他说。“当然，这并没有使他们不再是人类，或蹒跚学步的猿人，但这确实意味着他们的社会和文化能力——生存真正依赖的特征，尤其是在艰难时期——可能不如现代人那么有效，这很可能解释了他们灭绝的原因，而我们的谱系却没有。”
荻原说，他们接下来希望通过与从事人类大脑进化研究的研究人员交流想法来开发他们的新方法。“我们也对将我们的方法应用于其他人属的脑重建感兴趣，”他说。