人类的大脑是独一无二的：我们卓越的认知能力使我们能够发明轮子、建造金字塔并登上月球。事实上，科学家有时将人类的大脑称为“进化的最高成就”。
但究竟是什么让我们的头脑如此特别呢？一些主要的论点是，我们的大脑拥有比我们体型预期更多的神经元，消耗更多的能量，并且我们负责高级认知的脑皮层不成比例地大——占我们大脑总质量的80%以上。
里约热内卢生物医学科学研究所的神经科学家苏珊娜·赫库拉诺-豪泽尔近年来推翻了这些根深蒂固的观点，她发现了一种计算神经元的新方法——将大脑溶解成均匀的混合物，或“大脑汤”。使用这种技术，她发现神经元的数量相对于大脑大小与其他灵长类动物一致，并且负责高级认知的脑皮层仅包含我们大脑所有神经元的约20%，与其他哺乳动物中的比例相似。鉴于这些发现，她认为人类的大脑实际上只是一个线性放大的灵长类大脑，当我们开始食用更多卡路里时，由于熟食的出现，它的大小随之增长。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
其他研究人员发现，曾经被认为仅属于人类的特征也存在于其他动物王国成员中。猴子具有公平感。黑猩猩会参与战争。老鼠表现出利他主义和表现出同情心。在上周发表在《自然通讯》上的一项研究中，纽卡斯尔大学的神经科学家克里斯托弗·佩特科夫和他的团队发现，猕猴和人类共享负责处理语言基本结构的大脑区域。[《大众科学》是自然出版集团的一部分。]
尽管之前提出的一些我们大脑特殊的理由可能已被推翻，但在许多方面我们仍然有所不同。它们存在于我们的基因和适应环境的能力中。最近发表的另外两项研究为这场辩论增添了新的见解。
独特的基因特征
在基因层面，人类与其他动物相似。我们与我们最亲近的亲属，包括黑猩猩、倭黑猩猩和大猩猩，共享超过90%的DNA。小鼠和人类也共享许多相同的基因——这就是为什么科学家将它们作为研究许多人类疾病的模型的原因。然而，近年来的研究表明，在人类和其他动物中，基因（编码特定蛋白质的DNA片段）的表达方式可能大相径庭。
科学家现在能够解开人类大脑与其他物种之间这些更细微差异的一个原因是更强大的数据收集技术的兴起。例如，艾伦脑科学研究所的科学家已经开发了各种物种中数千个基因的表达模式的详细图谱，包括成年小鼠和人类的大脑。在上周发表在《自然神经科学》上的一项研究中，研究人员使用这些庞大的数据集来寻找在人类群体中共享的基因表达模式。他们能够识别出20,000个基因中的32个独特特征，这些特征似乎在6个人的132个大脑区域中共享（请参见此处的地图）。这种独特的遗传密码可能有助于解释我们独特的人类特征的产生原因。
当研究人员将人类与小鼠进行比较时，他们发现，与神经元相关的基因在物种之间得到了很好的保留，而与神经胶质细胞（具有多种功能的非神经元细胞）相关的基因则没有。他们还发现，与神经胶质相关的基因模式与阿尔茨海默病等大脑疾病有关。这增加了最近的进展，揭示了神经胶质细胞，长期以来被认为只是大脑的支持细胞，实际上是发育和疾病的主要参与者。艾伦研究所的计算生物学家，该研究的第一作者迈克尔·霍利维茨说：“这证实了这些神经胶质模式在脑部疾病中的重要性。”
这一发现可能还有另一个重要的意义——可塑性；研究人员发现神经胶质在塑造大脑方面起着重要作用。“在[人类大脑的独特性]的背景下，一件有趣的事情是，你可以想象，增强系统的一种方法是使其更具可塑性——我在这里假设，但[神经胶质]可能是实现这一目标的一种途径，”该论文的资深作者，艾伦神经科学家艾德·莱恩说。“[但是]我们仍然需要进行分析，以确定这是否是人类特有的，还是在灵长类动物中常见的。”
从猴子到人
可塑性可能是我们大脑中导致我们独特认知能力的具体差异的基础。一项上周发表在《美国国家科学院院刊》上的研究表明，人类大脑的遗传性可能低于黑猩猩，因此比我们最亲近的祖先黑猩猩更具可塑性。
乔治华盛顿大学的人类学家艾达·戈麦斯-罗伯斯和她的同事比较了基因对218个人类和206个黑猩猩大脑的大小和组织的影响。他们发现，尽管大脑的大小在两个物种中都具有很高的遗传性，但脑皮层的组织——尤其是在涉及高阶认知功能的大脑区域——在人类中受到的遗传控制远小于黑猩猩。研究人员认为，造成这种差异的一个潜在解释是，由于我们的大脑在出生时不如我们灵长类表亲的大脑发达，因此创造了更长的时间段，在此期间我们可以被周围环境塑造。
然而，还需要进行更多的研究来准确找出这些差异所在。“关于人类与大型猿类和其他哺乳动物之间的共同之处，我们仍然有很多不了解，”戈麦斯-罗伯斯说。了解我们的独特性和非独特性不仅可以阐明我们如何成为地球上的优势物种，还可以帮助我们更好地了解自己。了解人类与其他物种之间的相似之处还可以帮助科学家开发更有效的疾病疗法和治疗方法。