神经科学家已经确定了一个可能赋予人类大脑独特能力(包括语言能力)的区域。当人类大脑被呈现不同类型的抽象信息时,该区域会亮起,而猴子大脑则不会。
整合抽象信息驱动人类大脑的许多独特能力的想法已经存在了几十年。但是,发表在《当代生物学》上的一篇论文直接比较了人类和猕猴大脑在听简单听觉模式时的活动,首次提供了物理证据,表明人类可能存在一个用于这种整合的特定区域。神经科学家表示,其他比较猴子和人类的研究已经揭示了大脑解剖结构上的差异,但这些差异并不能解释人类的抽象能力来自哪里。
纽约大学的心理学家加里·马库斯说:“这为我们提供了关于我们思想特殊之处的重要线索。没有什么比了解我们是如何变成今天的样子更重要了。”
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简单序列
由巴黎附近吉夫-苏尔-伊维特的 INSERM 认知神经影像学单元的斯坦尼斯拉斯·德阿纳领导的一个研究小组,观察了当未经训练的猴子和成年人听一段简单的音调序列时,大脑中激活模式的变化,例如三个相同的音调后跟一个不同的音调(就像贝多芬第五交响曲著名的四音符开头:da-da-da-DAH)。
研究人员在受试者躺在功能性磁共振成像(fMRI)扫描仪中时,向他们播放了几个具有这种结构的不同序列(称为 AAAB)和其他序列。fMRI 技术可以捕捉到大脑中与局部大脑活动相关的血流变化。
该团队想知道这两个物种的受试者是否可以识别序列的两个不同特征:音调的总数,表示计数能力,以及音调重复的方式,表示识别这种代数模式的能力。
在第一种情况下,音调串可能从 AAAB 更改为 AAAAB,例如:基本模式保持不变,但音调的数量发生变化。在第二种情况下,情况正好相反:音调可能从 AAAB 更改为 AAAA,但数量保持不变。该团队还观察了当两个特征同时发生变化时会发生什么——例如,从 AAAB 变为 AAAAAA。
强烈激活
在猴子和人类中,当受试者识别出音调数量的变化时,大脑中的一个区域(一部分与数字相关)会在 fMRI 扫描仪中亮起。这两个物种还在特定的大脑区域(已知在人类和猴子中是等效的)中记录了重复模式。但只有人类大脑对数量和序列的组合变化表现出独特的反应,形式是另一个名为额下回的大脑区域的强烈激活。
马库斯说:“这就像猴子识别出一个模式,但没有意识到它很有趣,并且没有进一步研究——只有人类将其提升到下一个分析级别。”
额下回是人类大脑皮层的一部分,与猴子相比,人类的额下回大大扩展。此外,人类的额下回包含布罗卡区,该区域处理语言。当德阿纳的团队向人类阅读句子时,每个人语言区域的激活与音调序列的激活重叠。
但是,抽象信息整合的意义可能不仅仅局限于语言。维也纳大学的认知生物学家特库姆塞·菲奇说:“我们曾预期人类有大脑区域可以将信息组合在一起。这种类型的计算可能也会对其他使人类独一无二的特征(如对音乐的欣赏)产生影响。”
本文经许可转载,并于2015年7月23日首次发表。