猴子和人脑的比较揭示了人类注意力的“独特特性”

人脑对它所关注的事情相当挑剔。我们的感官不断受到气味、颜色、味道和声音的轰击,这意味着许多信息必须被过滤掉,这样我们才能专注于重要的东西——比如那些能让我们活下去的东西。但人类并不是唯一需要专注于某些线索才能生存的动物,那么,如果有什么区别的话,又是什么让我们与众不同呢?...

人脑对它所关注的事情相当挑剔。我们的感官不断受到气味、颜色、味道和声音的轰击,这意味着许多信息必须被过滤掉,这样我们才能专注于重要的东西——比如那些能让我们活下去的东西。但人类并不是唯一需要专注于某些线索才能生存的动物,那么,如果有什么区别的话,又是什么让我们与众不同呢?

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今天发表在《美国国家科学院院刊》上的一项小型研究表明,当人类和猕猴专注于同一项任务时,人类大脑的更多区域会活跃起来。这项发现揭示了人类的注意力网络可能会随着时间的推移而扩展。这是我们进化之谜中相当重要的一块——特别是考虑到科学家们经常用猕猴的大脑来代替我们自己的大脑。

“这确实说明了人脑的独特性。”

哥伦比亚大学的神经学家、这项研究的合著者Gaurav Patel说:“我们对猕猴的注意力系统在一些非常基本的方面的不同感到惊讶。”这确实说明了人脑的独特性。”

在这项研究中,研究人员使用功能磁共振成像(fMRI)观察了八个人和两只猕猴在视觉注意力测试中的大脑活动。测试是这样进行的:首先,人类和猴子必须记住一段剪贴画,比如绿色汽车。然后,他们被要求盯着电脑屏幕中央的一个点(猴子们接受了一些额外的训练)。当猴子和人类在这一点上扮演主角时,屏幕的各个部分会以大约每秒10个物体的速度弹出一系列图像。他们的目标是只要看到绿色汽车出现就按一个按钮。

猴子和人脑的比较揭示了人类注意力的“独特特性”

图为涨幅(橙色)-­黄色)和减少(蓝色)人类大脑的神经活动。信贷:Gaurav Patel/哥伦比亚大学医学中心

在测试过程中捕捉到的功能磁共振成像数据显示,颞顶交界区——人脑中一个在重新引导注意力方面起关键作用的区域——在猕猴的大脑中没有一个类似的区域。”我们在猕猴的颞顶交界处没有看到任何活动,”帕特尔说。研究人员还发现,在注意力任务中,人类的一些大脑区域比猕猴的活跃。最后,与猕猴相比,人类的两个大脑半球之间有更多的交流——帕特尔说这一发现非常令人惊讶。

反应速度对猕猴来说可能更重要

然而,交流的增加并不一定意味着人脑的运作方式更好。帕特尔说,与大脑其他部分共享信息可能会减缓人类的某些过程。如果是这样的话,这可能是一个迹象,例如,能够对捕食者的接近做出快速反应,对猕猴来说更重要。另一方面,人类可能“用速度换取了某种认知灵活性,”帕特尔说。

但这些差异指向了一个更大的信息:人类似乎在进化过程中发展了一个额外的注意力控制网络,帕特尔说。这并不完全令人惊讶。人类和猕猴的最后一个共同祖先生活在大约2500万年前,因此人们预计在那次分裂之后会出现一些相当大的差异。但是,在两个大脑执行相同任务时进行对比,是一个很好的方法,可以将导致这些差异的进化压力拼凑在一起。

帕特尔说:“人类社会交往的方式要复杂得多,因此他们需要比猕猴更大的能力——或者更好的能力——去捕捉那些微妙的线索,并利用这些信息来指导他们未来的决定。”。因此,这个额外的网络有可能被用来检测猕猴不需要的行为信息。然而,这项研究并没有关注社会行为,所以这个想法目前只是猜测。

"​帕特尔说,我认为,最令人兴奋的发现是,有一个明显的迹象表明,人脑有一些独特的特性,使它与其他猴子和灵长类动物区别开来(尽管他承认,人类和某些其他物种之间的差异可能没有那么大。)

“猕猴是注意力研究的优秀典范。”

普林斯顿大学的注意力研究员萨宾·卡斯特纳说,这项研究“非常优雅”,他没有参与这项研究。但这一发现并不能真正用来诋毁猕猴大脑模型的使用,她说麻省理工学院的神经科学家罗伯特·德西蒙也同意这一观点。他说,许多研究表明,这两个物种之间有许多相似之处。

德西莫还指出,功能磁共振成像的数据是有限的,因为他们是基于血液中的氧气水平,而不是实际的神经活动。这意味着数据不是很详细;德国不来梅大学(University of breme)的神经科学家德特勒夫•韦格纳(Detlef Wegener)说:“它们是对大量神经元活动的间接测量。”。不过,这项工作确实暗示了人类注意力网络的特点是“不能完全从猴子的数据中推断出来”,韦格纳说。

人类的某些特殊性“不能完全从猴子的数据中推断出来”

对帕特尔来说,这项研究表明,人类认知的某些方面“我们只需要在人类身上研究”,而不是在猴子身上。他还希望这项工作能促使科学家们更多地了解猕猴的大脑以及它是如何适应环境的。他说,关注猕猴的大脑可以揭示过去2500万年来“人类大脑在适应自身环境方面做了什么”。

  • 发表于 2021-04-30 18:04
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