人的头和猩猩的头有什么区别?

人类从何而来,又将何去何从?人类与其近亲非人灵长类动物在生物功能上的差异,尤其是认知能力上的巨大差异是如何产生的?这些哲学问题其实也是当今科学界的热点之一。

科学家通过几十年的科学研究,将最接近人类的物种锁定在黑猩猩身上。人类和黑猩猩可能只有一个区别。科研人员在研究了他们的基因后,把视野拓展到了一个新的方向,那就是通过大脑活动来比较他们之间的差异。相关论文已发表在最新一期《美国国家科学院院刊》上。

实验让黑猩猩处于休息状态。

“人类和黑猩猩最大的区别是大脑——人类的脑容量远大于黑猩猩。”中科院古脊椎动物与古人类研究所黄万波研究员指出,黑猩猩的脑容量一般只有四五百毫升,而人类的脑容量是1400-1500毫升。这几乎成了黑猩猩和人类之间不可逾越的鸿沟。

脑容量的巨大差异一直让人以为黑猩猩和人类在思维上有很大的差异。然而,一项新的研究推翻了最初的观点。这项研究的执行者指出,黑猩猩和人类大脑活动的相似性远远超出我们的想象。当然,你也知道,即便如此,两者还是有明显的区别。

美国著名科学网站《每日科学》(Daily Science)对这项新研究发表评论称:“这项研究无疑是重要的。这是第一次比较两者的大脑活动。通过研究,它向我们展示了人类的独特性。即使是最近的黑猩猩也与人类不同,即使这种差异与我们想象的相差甚远。”

研究团队是一个国际团队,埃默里大学耶基斯国家灵长类动物研究中心的JamesRilling是团队负责人。他带领其他研究人员通过正电子发射断层扫描(PET)研究了8个人和5只黑猩猩在大脑“静止活动”状态下的差异。

研究者通常定义的静息状态是指:受试者清醒,在检查床上休息;闭上眼睛,平静地呼吸;固定头部,尽量减少头部和其他部位的主动和被动运动;同时,尽量不要做任何思考活动。近年来,一系列研究发现,灵长类动物的大脑在无任务的静止状态下也有功能活动。这一现象引起了研究者的极大兴趣,因为以往与特定任务相关的fMRI脑功能成像研究大多以无任务的休息状态为参照状态。它们所定义的大脑功能活动是通过从休息状态中减去任务状态得到的。研究表明,大脑在休息时的能量消耗有50%与突触传递功能有关,这表明在休息时有大量的突触活动,休息时可能有重要的脑功能活动。“目前,对静息大脑活动的研究是一个热门领域。静息大脑活动主要与言语区和自由联想有关,这种状态也是为了维持大脑的清醒状态。”中科院心理所主要从事大脑认知研究的研究员罗进指出。

科研人员通过研究发现,在静止状态下存在有组织的大脑功能活动,这些活动与大脑对内外部环境的监测、情节记忆和自我意识密切相关。黑猩猩是我们的近亲,它们甚至能认出镜子里的自己。这一切足以证明黑猩猩有先天的自知之明。

在这个前提下,研究团队设计了实验。他们把5只黑猩猩关在笼子里,禁止它们相互交流,并试图让它们保持“休息状态”。在实验过程中,三只黑猩猩躺下的次数多于站立或坐着甚至移动的次数,而第四只黑猩猩坐着的次数更多。

研究人员使用PET监测这些黑猩猩在休息时的大脑活动,然后与8名实验者的大脑活动图进行对比。

人类静息状态的认知活动主要涉及对过去的回忆、对未来的计划、内心的冥想等。这个时候,大脑的某些区域会出现活动趋势。这些脑区主要包括内侧前额叶、前扣带回、后扣带回和双侧顶下小叶。和人类一样,黑猩猩大脑的内侧额叶和中额叶也表现出强烈的活动。不同的是,内侧前额叶的活动主要集中在人类的背部,而黑猩猩的活动主要集中在正面。

在研究人员看来,这种大脑活动暗示了一些有趣的事情。他们表明黑猩猩和人类一样具有智力上的自我反思功能。“这意味着黑猩猩可以想象他们没有遇到过的事情。黑猩猩可以想象未来,现在运输工具供未来使用。”

另外,黑猩猩和人类在额极的活动非常相似。额极位于额叶的最前端,与许多部位密切相关。额极是高级精神活动的中枢,与自主神经功能的调节有重要关系。对于人类来说,这个区域主要用于思考和记忆。如果这个脑区的功能也是黑猩猩所具备的,那就说明黑猩猩也具备了人类思维活动的能力。研究人员认为,黑猩猩在休息时的这种大脑活动也表明它们有很强的记忆力,可以回忆起16小时前食物放在哪里。

研究人员指出,对两者大脑活动的扫描对比表明,对未来的“长期规划和短期安排”可能不是人类的专利。也许早在几百万年前,原始的规划能力就出现在我们的猿类祖先身上。

与此同时,德国科学家通过动物行为研究得出了类似的观点。为了测试黑猩猩的规划能力,德国马克斯·普朗克人类进化研究所的科学家设计了一个实验。他们让黑猩猩在一个房间里呆五分钟,房间里有一个黑猩猩能看见但不能触摸的食物容器,有八个工具,其中只有两个适合打开容器。

后来,研究人员让黑猩猩带着他们想要的任何工具离开实验室,并拿走其他工具,将食物容器放在他们可以拿到的地方。然后,他们让黑猩猩回到这个房间——如果他们之前选择了正确的工具,他们就可以打开容器吃食物。

经过几次尝试,实验中的所有黑猩猩都学会了如何选择正确的工具。令人惊讶的是,让他们休息一天后,重复这个实验后,他们仍然记得应该携带什么工具。

但是,如果黑猩猩回到原来的房间后,不需要使用工具打开食物容器就可以直接获得食物,科学家发现黑猩猩开始带回错误的工具。科学家表示,这至少表明黑猩猩采取了正确的工具来防范打开容器进食的可能工作。这是因为他们在为未来的活动做打算,与一般实验中工具和食物奖励的联系无关。