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不同種屬動物間大腦根本差異眾說紛紜
【字體: 大 中 小 】 時間:2001年05月18日 來源:
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新生命網站編譯
近日在《Nature》雜志上發表了數篇探討關于不同種屬動物間大腦根本差異的文章,各方作者都各持已見,振振有辭。
普林斯頓大學的Samuel Wang教授認為不同腦區的容量比是不同種屬動物間大腦根本差異的根源。他說腦的結構是由自然選擇最終決定的,在靈長類動物中腦的容量可左右全部的差異。
Wang教授領導的小組已完成了測量不同種屬動物中不同腦區占全腦容積百分比的工作。這一被命名為“腦型”的突破性成果很可能成為揭示腦的發育和種屬間差異的一線曙光。Wang教授和他的同事發現在特殊的動物,如樹獺或舊大陸猴的種群內部,盡管個體的大腦容積可能相差堪遠,但不同腦區占全腦容積的百分比始終保持著相當恒定的數字;但是在不同種屬這一百分比卻是千差萬別。Wang教授相信“腦型”是動物的生物學性狀的一個強有力的典型特征;“腦型”還可能被用于解釋物種間相互的進化關系。Wang教授說,只要給他一個“腦型” 數據——腦區比例,他就可以判斷出這是什么的動物。
“腦型”的變化常伴隨著甚至肯定伴隨著新的種群的進化。例如,從原始的狐猴到現在的類人猿和人類的進化過程,是新(大腦)皮層擴張的反映。新皮層被我們看作是帶來智慧的腦區,它使我們的大腦有了學習、語言和理解世界的功能。在人類它占據了80%的大腦容積;而在新大陸猴只占了不到60%。有的研究人員認為這反映了生活于有復雜的社會關系的大群體中的適應性。
同時,Samuel Wang教授和他的同事也揭開了一些親緣關系較遠的種屬之間存在相似性狀的問題。如,蝙蝠和海豚都使用回聲定位系統。而它們都有相當巨大的小腦——其功能為協調感覺輸入與肌肉反應;同樣,在有類似功能——發出電脈沖并且察覺其反射的魚類中,也有相當巨大的小腦。
然而,有許多學者反對Samuel Wang的觀點。范德比爾特大學的心理學家Jon Kaas教授認為:“非常小的靈長類動物與體積很大靈長類的動物間有相似的腦結構是十分牽強的說法”。
英國達勒姆大學的人類學家Robert Barton教授, 用另一種技術比較了大腦的區域后,開始反對Samuel Wang的技術及觀點。例如,Wang的小組發現在許多種屬內小腦占據一定的比例,并且以此為證據說明小腦的功能是獨立于繼續行使其功能的腦的其它部位的。Barton教授駁斥道,小腦的體積不可能是一個常數,如果在新皮層中某一結構大規模擴展,其它腦結構并不是相應地縮小,而事實證明靈長目動物中新小腦的膨大是伴著新皮層的膨大的。Barton教授,認為將比例作為腦結構的指標,并不能充分描述不同腦區之間的差異。
加利福尼亞州拉霍亞的塞克研究所的Charles Stevens教授,則又采取了更加不同的技術方式——計數細胞方法,來反對Samuel Wang的觀點,他認為細胞的數目比腦區容量更能說明問題!拔覀兊拇竽X與小鼠的沒什么區別”他說:“但是我們的細胞數目更多一些! Stevens教授主要研究了大腦皮層兩個區域——外側膝狀體和初級視覺皮層的腦細胞數目。外側膝狀體是視網膜接收到的視神經信號首先到達的目的地之一,而后它會把視神經信號進一步傳遞到初級視覺皮層,Stevens教授發現在許多靈長類動物中初級視覺皮層的神經細胞數目與(LGN)中的神經細胞成比例,且前者剛好是后者的1.5倍。但比起長尾圓眼的小靈長類動物亞洲跗猴,人類加工處理來自外側膝狀體信號的神經元數目其4倍。Stevens教授認為這可能是因為眼睛更大的大型靈長類動物所需的處理視覺信號的大腦皮層細胞成比例地相應更多一些。這樣才不會使清晰度降低。
另外,在物種進化、發育程式和生態分布等領域,由于科學家們長期在腦組成問題上持有異議。所以他們也很難在新方法上取得一致的看法,來決定究竟哪種測量腦的方法能更好的說明關于不同種屬動物間大腦根本差異的問題。不過Jon Kaas教授認為不同的技術方法之間是相互補的,而不是相矛盾的,所有的研究都是有用的,一項技術的成果并不能抹殺其他技術的成果。