在萬千生命中，人類有著獨(dú)一無二的認(rèn)知能力。為什么我們的大腦比所有其他生命都更加聰慧？這個(gè)問題充滿了無盡的魅力，也吸引科學(xué)家從不同角度給出了答案。而現(xiàn)在，一項(xiàng)發(fā)表于《自然·神經(jīng)科學(xué)》的研究從信息處理的角度提供了全新的觀點(diǎn)。

　　我們的大腦是如何處理信息的？隨著研究的深入，我們對(duì)這個(gè)問題的理解也在不斷變化。目前的理論認(rèn)為，大腦是一個(gè)分布式信息處理系統(tǒng)：由緊密相連的不同“元件”，也就是大腦區(qū)域構(gòu)成，而這些不同區(qū)域之間的信息交互，則是通過輸入和輸出信號(hào)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

　　但這只是答案的一部分。在最新研究中，來自劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將腦區(qū)之間的信息處理分解為兩類。這時(shí)，我們與其他靈長類動(dòng)物在信息處理方式上的差異，就部分解釋了人類與眾不同的認(rèn)知能力的來源。

　　讓我們首先來看前文提到的第一種信息處理方式。這種方式存在于處理聽覺、視覺與運(yùn)動(dòng)等信息的功能區(qū)，這些腦區(qū)依靠嚴(yán)格的輸入與輸出方式交換信息，這種方式確保了信息可重復(fù)、可靠的傳輸。

　　以視覺為例，我們的眼睛接受到信息后，會(huì)將信息傳至大腦后端的枕葉區(qū)域。但兩只眼睛提供的信息在很大程度上是重復(fù)的，也就是說，大腦相應(yīng)區(qū)域收到了大量“冗余”的信息輸入。比如說，你只用左眼看見了一棵樹，換成兩只眼睛，看見的依然是一棵樹。這種處理方式就被命名為“冗余”（也稱“分享”）信息處理。

　　冗余的存在顯然是有意義的。它確保了信息的可重復(fù)性與可靠性，即使一只眼睛的信息出了問題，另一只眼睛也能將信息傳給大腦。這種能力對(duì)于物種的生存至關(guān)重要。在這種情況下，不同區(qū)域間的連接有著固定的線路，就如同需要電話線的座機(jī)。

　　但看到這里，你可能已經(jīng)在想：兩只眼睛看見的信息可不全是冗余的。這正是接下來要說的第二種情況。某些類型的視覺信息需要兩只眼睛協(xié)作才能接收到。例如，一只眼睛能看見一棵樹，但要知道它離我們有多遠(yuǎn)，則需要來自兩只眼睛的信息。

　　這就是不同于“冗余”的第二種信息處理方式：“協(xié)同”（或“互補(bǔ)”），即大腦不同區(qū)域構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了更復(fù)雜的信息整合。

　　這種協(xié)同處理在支持更復(fù)雜認(rèn)知功能（例如注意力、學(xué)習(xí)、工作記憶、社交等）的大腦區(qū)域中最為普遍。如果說“冗余”處理方式是座機(jī)，“協(xié)同”方式更接近于移動(dòng)電話。協(xié)同作用大量發(fā)生的區(qū)域，包括皮層前部與中部，這里整合了來自不同大腦區(qū)域的信息。因此相比于感覺與運(yùn)動(dòng)功能區(qū)，這些區(qū)域與大腦其他部分的連接更普遍、高效。

　　那么，這兩種信息處理方式的比重差異，是讓我們脫穎而出的因素嗎？

　　研究團(tuán)隊(duì)利用人類與靈長類近親的腦成像與遺傳分析結(jié)果，分析了協(xié)同這種通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建信息的能力，在人類和靈長類近親中是否不同。

　　在腦成像對(duì)比中，研究團(tuán)隊(duì)的一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是，協(xié)同信息處理方式在人類大腦信息中的比例要高于獼猴大腦。而人類與獼猴的大腦對(duì)冗余信息處理的依賴程度相似。

　　此外，這項(xiàng)研究還特別關(guān)注了兩者在前額葉皮質(zhì)區(qū)域的差異，這里是支持高級(jí)認(rèn)知功能的腦區(qū)。研究顯示，獼猴的前額葉皮質(zhì)腦區(qū)中，冗余信息處理更為普遍；而人類則是協(xié)同信息處理占主導(dǎo)地位。

　　伴隨著演化的進(jìn)程，前額葉皮質(zhì)區(qū)域也發(fā)生了明顯的擴(kuò)張。對(duì)比人類與黑猩猩的大腦發(fā)現(xiàn)，相比于黑猩猩，人類大腦擴(kuò)張更明顯的區(qū)域，對(duì)協(xié)同處理方式的依賴程度也越重。

　　隨后的遺傳數(shù)據(jù)分析也提供了更多證據(jù)：與協(xié)同信息處理相關(guān)的大腦區(qū)域，更有可能表達(dá)人類特有的基因，而這些基因與大腦發(fā)育與功能息息相關(guān)。

　　綜合這些發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)研究指出，在靈長類向人類演化的進(jìn)程中，新獲得的腦組織可能主要用于協(xié)同信息處理。這種信息處理方式帶來的優(yōu)勢(shì)，也讓我們獲得了遠(yuǎn)超近親的認(rèn)知能力。這個(gè)遺失許久的答案，也讓我們距離完全理解人類的大腦與認(rèn)知更進(jìn)一步。

　　參考資料：

　　[1] What is it about the human brain that makes us smarter than other animals？ New research gives intriguing answer。 Retrieved May 27th， 2022 from https：//theconversation.com/what-is-it-about-the-human-brain-that-makes-us-smarter-than-other-animals-new-research-gives-intriguing-answer-183848

　　[2] Luppi， A.I。， Mediano， P.A.M。， Rosas， F.E。 et al。 A synergistic core for human brain evolution and cognition。 Nat Neurosci （2022）。 https：//doi.org/10.1038/s41593-022-01070-0

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