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人类拥有这么一个非凡的大脑,它是有代价的…
来源:世界科学 | 作者:哔普星人 | 2024/9/10 19:54:17 | 浏览:120 | 评论:0

人类相信,自己与众生不同之处,就在于那智慧的大脑。过去七百万年间,人脑的规模和复杂性不断增长,这种进化让我们能够使用语言,制定未来计划,并以生命史上前所未有的水平开展协调合作。

不过根据《科学进展》(Science Advance)杂志最新发表的一项研究,人类大脑也有缺点——这个在进化过程中扩张最大的器官变得极易因衰老而受损。

人类拥有这么一个非凡的大脑,它是有代价的…
人类大脑中的860亿个神经元聚集成数百个不同的区域。几个世纪以来,科学家通过神经元聚集等特征识别出了一些区域,比如脑干。但这些大区域可以分出更小区域,其中许多部分只有借助强大扫描仪才可显示。

随着人脑结构逐渐清晰,演化生物学家开始探索这些区域是怎样通过数百万年演进变作现在这样的。

人类与黑猩猩有一个大约七百万年前的共同祖先。现在我们的大脑是它们的3倍大。不过这一事实并不意味着人类大脑的所有区域都以相同速度扩张,可能有些脑区增长显著,另一些变化不大。

新研究作者之一、德国于利希研究中心的神经科学家萨姆·维克里(Sam Vickery)与同事开发了一个计算机程序,尝试分析189只黑猩猩和480名人类的脑部扫描图。程序通过识别形成不同区域的神经元簇来绘制每个大脑的“地图”。研究团队发现,这两个物种都有17个不同脑区。


基于脑图,团队计算出人类的这17个脑区的每一个有多大。结果显示,人类相较黑猩猩,许多脑区大小大致相同,但也有一部分脑区大很多,其中之一是眶额皮层,位于眼睛正后方,对决策至关重要。


人类拥有这么一个非凡的大脑,它是有代价的…上图中大脑的深绿色区域是人类进化过程中扩张最大的部分,也是人体衰老时萎缩最显著的部分

维克里等人随后又探究了大脑衰老过程中发生的情况。神经科学家早就知道,当人到30多岁时,他们的神经元会开始失去一些连接分支,后果就是大脑开始萎缩。不过对于科学家来说,比较人类与其他猿类的萎缩大脑比较困难,因为我们的寿命比它们长很多。另一方面,除了正常的脑容量损失,老年人还可能患阿尔茨海默病和帕金森综合征等疾病,它们会消灭更多神经元。

由于黑猩猩很少能活过50岁,因此研究团队挑选的人类志愿者没有年龄太大的——他们分析了20岁到58岁之间的人类志愿者以及9岁至50岁的黑猩猩,观察其大脑衰老过程。结果表明,这两个物种的大脑都随着时间推移而萎缩。但有些脑区萎缩速度快于其他区域。在人类中,萎缩最快的部分是眶额皮层以及另一些在过去几百万年间扩张最多的脑区。

南加州大学进化生物学家卡莱布·芬奇(Caleb Finch,未参与上述工作)表示,此项新研究助我们“在揭示大脑衰老的路上更进一步”,但它尚未表明为什么那些扩张较大的脑区在我们变老时如此容易萎缩。“还完全不清楚其中原因。那些区域的神经元看不出任何化学差异。”

维克里推测,一种可能性是,扩张最快的部分与人类最复杂的思维过程密切相关,执行此种思考的神经元可能磨损过快,因此脑区萎缩速度很快。

伦敦大学学院人类学家艾达·戈麦斯-罗伯斯(Aida Gomez-Robles,未参与新工作)指出,给黑猩猩做的189次扫描只能提供关于其衰老大脑的模糊图像。“类似的人类衰老研究应当要包括数千名个体。”更关键的是,维克里等人的研究只发现显著扩张脑区与快速衰老之间存在一定联系。“这种关联对一部分区域的确成立,但我们不知道是否所有区域都如此。”

颇具讽刺意味的是,正是我们的局部易衰老大脑令我们比黑猩猩长寿几十年。人类靠着能运行复杂思维的大脑,保障稳定食物供应,了解清洁水的重要性,发明新药……而在靠智慧获得的更长人生里,负责智慧的脑区快速萎缩着……如维克里等人所判断的,帮助人类延长寿命的脑区萎缩最快。
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换言之,变老带来的负面影响,例如记不起某人名姓,或是难以从A任务顺畅切换到B任务——可能只是进化遗留的问题。你拥有这么一个非凡的大脑,它是有代价的。”


资料来源:
Our Bigger Brains Came With a Downside:Faster Aging


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