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最新研究我们的左右半脑是完全对称的吗 [复制链接]

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我们通常认为,人的左右半脑的组织是完全对称的,只是在功能上有所不同,人脑的左侧和右侧分别用于某些专门的认知能力。例如在人类中,语言主要是在左半脑处理,而右手则由左半脑的运动皮层控制等。左右半脑的形态与模式是否也表现有不对称?如果有,功能的偏侧化是否与如此的不对称性相关?这些是历来人类希望认知的基本问题。

最近发表在《科学进展》上的一篇论文中,马克斯·普朗克研究院进化人类学研究所和维也纳大学的研究人员,开发出了一种从头骨中提取脑不对称的各种数据的收集方法,从而更容易获得人类和猿类的脑形状的大小和模式的不对称性数据。研究结果表明,无论是人类还是猿类的左右半脑,在形状、神经组织细胞的分布,以及它们的连通性和神经化学上是不对称的。

普朗克研究院是以著名量子力学奠基人之一、马克斯·普朗克冠名,研究领域涵盖所有基础科学,不仅在基础物理、量子力学等研究方面著名,而且在生物神经、认知机理等研究方面也富有盛名,有一万多名研究人员,其中有32名研究员获得了各种诺贝尔奖。

研究人员使用了一种称为Endocast的脑颅内模成像技术。如上图B与C可以看到大脑形状的不对称,以及额叶和枕部的花瓣状的左侧和右侧的差异。(D)表示将颅内界标构型(蓝色)与其重新标记的反射之间的差异(黑线),用作度量形状不对称性的大小和空间模式的量度。

上图为人脑的侧视图与顶视图模式,这种模式包括一个向后突出的左半脑和一个向前突出的右半脑,一个半脑的局部表面积(橙色)较大,而另一半脑的局部区域(蓝色)较小,同时在小脑叶和脑颞极部分也表现出差异。

研究人员指出,脑不对称性对解释人脑功能和认知至关重要,因为它反映了功能的偏侧化。过去对于灵长类动物之间这方面的比较研究就更少,也不清楚大脑不对称的哪些方面确实是人类独特的。

基于以前的研究,科学家们历来认为,人脑不对称的功能偏侧性,是在人类与其最近的近亲——黑猩猩的血统分离之后,演化发展到至今的人的高级大脑所独有的。

研究人员通过不对称性的模式研究惊奇地发现,不仅人类,而且黑猩猩、大猩猩和猩猩也显示出人类的这些不对称性模式。研究还表明,人类脑和大多数猿类脑的不对称程度大致相同。平均地来说,黑猩猩比人类、大猩猩和猩猩的不对称性反而要小。

更令研究人员惊讶的是,人脑的这种不对称的一致性最低,也就是说,人脑的不对称的常见模式对于不同的人有较大的个体差异。而猿类脑的不对称程度大致相同。研究人员认为,这可以解释为一个人的大脑功能和发育模式差异的标志。

上面的通过脑颅内模成像技术的动态摄影表明,人的左右半脑的大小和形状在对称和不对称形状之间振荡。体现的是人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩所共有的不对称模式。这种模式包括左半脑向后突出,右半脑向前突出,以及小脑叶和脑颞极的成像差别。

人脑与猿类脑共有的这些不对称模式,说明这种不对称性不能再解释为人类特定功能性的大脑进化的证据。这种大脑不对称模式在人类起源之前就已经演化存在了。人类已经基于这种形态模式来建立起人类行为有关的功能性的大脑偏侧化。

上图上排从左到右表示人类、黑猩猩、大猩猩和猩猩的大脑成像图。图下排所示,所享有的共同的不对称大脑模式,包括一个向后突出的左半脑和一个向前突出的右半脑,一个半脑的局部表面积(橙色)较大,而另一半脑的局部区域(蓝色)较小。

这个首要的发现可能将有助于理解人的种种如动物般的不对称的想法与行为,也许会有助于探索如何减轻或消除其不对称性中的动物性的非理性。

参考:Evolutionofbrainlateralization:AsharedhominidpatternofendocranialasymmetryismuchmorevariableinhumansthaningreatapesScienceAdvances().

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