【菜科解读】

我们都知道，大脑是由软组织所构成的，所以在死亡后数分钟内就会因为自溶而开始分解。

一般情况下，自溶会从大脑和肝脏开始，随后就是腐败，这是一个将组织变成气体、液体和盐的分子过程。

科学家曾经在某些潮湿缺氧的环境中找到了罕见的，仿佛是被“腌渍”过的人类大脑。

就比如说2600多年前的黑丝林顿人大脑。

但是在考古记录中的史前人类大脑寥寥无几，因此，科学家缺乏完好的尼安德特人和早期智人大脑以供研究。

但一支富有创新精神的团队利用计算神经解剖学方法，重建了这样的大脑，并且首次制作了3D模型。

这项研究发表于《科学报告》杂志。

“我们重建了颅骨化石内的一个大脑，这在该领域是一个全新的尝试。

”共同作者、庆应义塾大学机械工程系的荻原直道(Naomichi Ogihara)说。

荻原直道和另两名作者佐藤则宏(Norihiro Sadato)、赤泽健(Takeru Akazawa)以及同事们一道，利用四个尼安德特人和四个早期智人颅骨化石的虚拟铸件，重建了他们的大脑。

这些尼安德特人的栖息地位于如今的以色列、法国和直布罗陀，那些早期智人则来自于以色列和捷克。

然后，研究人员使用1,185个活人的大脑核磁共振成像数据，建立普通人的大脑模型。

他们还参考了非人灵长类动物的大脑，以及3.2万年前一个克鲁马努人的颅骨。

由此产生的电脑模型经过调整，以匹配尼安德特人和早期智人颅骨化石虚拟铸件的形状。

这使研究人员可以预测这些史前人类的大脑可能长什么样，以及两个种群的大脑区域有何不同。

应该指出的是，很多研究人员认为，尼安德特人和我们是同一个物种。

荻原直道说，有充分的证据“证明尼安德特人与智人进行过杂交。

我们也这样认为”。

因此，现今的大多数人都保留了尼安德特人的DNA，包括祖籍北非的人以及带有欧亚血统的人。

这项研究中的早期智人甚至也可能和尼安德特人有血缘关系。

“我们肯定不能排除这样一种可能性，即我们使用的样本已经是早期智人与尼安德特人的杂交后代。

”荻原直道说。

但他补充说，“不过，也没有明显的理由这样认为，所以我们假定，这项研究中使用的样本不是早期智人和尼安德特人的杂交后代。

”

先前的研究显示，尼安德特人的大脑比解剖学意义上的现代人类更大。

荻原直道的电脑模型证实了这一点。

但他们认为，大脑更大未必意味着更好。

他们发现，尼安德特人和早期智人的大脑形态有着显著差异，比如早期智人的小脑更大。

而小脑与语言理解和生成能力、工作记忆以及认知灵活性有关，因此他们认为，早期智人在这些能力方面要强于尼安德特人。

“这并不是说尼安德特人不会处理语言。

”荻原直道说，“我们认为，他们能进行口头交流，但由于大脑结构的不同，他们使用语言的社交能力可能很有限。

”

尼安德特人也许更依赖于视觉信息。

他们被认为是世界上最早的艺术家。

之前，考古学家在西班牙的三个尼安德特人洞穴中发现了6.5万年前的壁画，这是已知最早的洞穴艺术。

荻原直道和同事们认为，尼安德特人的枕叶比早期智人更大。

“枕叶是视觉处理中心。

”荻原直道解释说，“尼安德特人可能需要较大的枕叶来弥补欧洲较弱的光线环境”。

因此，尼安德特人也许无法像早期智人那样进化出更大的小脑。

大脑之间的对比研究存在固有的难点，因为哪怕是如今同一物种的个体，大脑也不尽相同。

例如，男人的大脑往往略大于女人的大脑，但大多数科学家认为，大脑的大小未必与智力高低有关。

当早期智人开始控制尼安德特人的地盘时，尼安德特人更大的大脑似乎没有优势可言。

虽然尼安德特人在某种程度上被现代智人吸收(通过他们的DNA)，但他们的灭绝被普遍认为开始于约4万年前。

这一时期恰逢越来越多的早期智人迁移到欧亚大陆。

荻原直道说，其团队的研究不能断定尼安德特人消失的原因。

但他说，研究表明，尼安德特人和早期智人的大脑结构存在先天的形态差异，这可能导致了认知和社交能力的差异。

他说，“即使差异很小，但在自然选择面前，也可能变得很明显。

”

对于尼安德特人的大脑能力究竟如何，目前仍无定论。

加泰罗尼亚高级研究所的乔奥·兹尔霍(Joao Zilhao)是发现尼安德特人洞穴壁画的团队成员之一。

兹尔霍说，尼安德特人和早期智人肯定都已经拥有高等象征性行为(比如洞穴艺术和人体装饰)所需要的认知能力。

“我们发现尼安德特人和早期智人都具有这种能力，意味着这种能力在50万年前就出现在了二者的共同祖先身上。

”他说，“因此，我觉得完全可以认为，一种可能的情况是大脑、语言和象征性思维在共同进化，而且从我们在化石记录中看到的脑容量大的史前人类开始，也就是从至少150万年前开始，我们所知的人类认知基础就已经存在。

”

对于这样的解释，荻原直道和同事们持开放态度。

“我们希望与研究人脑进化等相关领域的学者交流想法，进一步完善我们的方法。

”他说，“我们也有兴趣将我们的方法应用于其他人种的大脑重建。

”

科学家发现唤醒大脑机制：大脑中的觉醒开关

　　文章来源：煎蛋 　　睡眠是由好几个部分组成的。

一个晚上的睡眠包括N-REM（非快速眼动睡眠）和REM（快速眼动睡眠）以及各自的许多分支。

恰当的说，它的结构和模式被称为"睡眠结构"。

　　60多年来的研究，让我们了解睡眠的基本框架。

今天，怀抱着科学知识，研究人员对构成我们睡眠结构的底层神经系统进行研究，试图识别和了解对大脑进行控制的神经回路——不同阶段睡眠的开始、持续和停止。

例如研究人员发现控制REM周期开始和终止的神经开关。

一号店恐怖故事,狼蚁奇闻趣事,利用激光和药物操纵神经元的活动（一种叫做光遗传学的方法），他们了解了大脑如何控制梦境。

　　其他研究人员利用光遗传学鉴定夹在下丘脑和丘脑之间的神经回路，当这组神经回路变得活跃时表示睡眠结束。

是的，这很吸引人，同时也很有用：因为如果这部分的神经过于活跃或缺少活性，分别会导致失眠和嗜睡，大脑中的电路可以帮助研究人员研究出治疗睡眠障碍的方法。

　　现在，来自瑞士和德国的研究人员发现了唤醒大脑的机制。

研究小组在小白鼠的大脑中发现一条神经回路，当小白鼠清醒时这条神经回路变得很活跃，而当其变得不活跃时小白鼠进入了深度睡眠中。

他们将研究结果发表在了《自然神经科学》杂志上。

　　研究人员发现，激活这条神经回路小白鼠很快从睡眠甚至是麻醉的状态中清醒过来。

　　论文的合著者Antoine Adamantidis在一份新闻稿中说道："这是一个令人兴奋的发现，因为将植物人或具有微弱意识状态中唤醒的治疗方法效果是有限的。

" 　　掌握这条控制觉醒的神经电路能够帮助研究人员发明出更有针对性的治疗睡眠障碍和设计出更好的唤醒植物人以及具有微弱意识人的方法。

人类大脑：宇宙最强CPU

例如，不管字母A的外形、质地和背景怎样，或者不管同事的头上戴着帽子还是变了发型，我们总能认出来。

我们也能根据事物露出的一部分，比如床的一角或门的铰链，来认出它们。

这到底是怎么实现的呢？人类是不是使用了特别简单的技巧来完成这些复杂的任务？这些技巧是不是能用来改善计算机视觉，提高机器学习能力或机器人性能呢？ 人类大脑：宇宙最强CPU 乔治亚理工学院的研究人员发现，国美奇闻怪事,湘120灵异故事,人类能使用不到百分之一的原始信息来给数据分类，他们还确认了一种能够解释人类学习行为的算法，这种方法也能用于提升机器学习能力、数据分析和改善计算机视觉。

"我们怎么能够感知我们周围的这么多数据呢？怎么就能区分这么多种类型，这么快速，这么笃定？"乔治亚理工大学计算机科学的特聘教授桑托什·万帕拉说，"人类那么做的基础是什么？这是一个计算问题。

" 该大学负责研究人类行为的研究人员做了"随机投影"试验，来理解人类的学习行为。

他们把原始的抽象图像呈现给测试对象，然后询问他们是否能够识别出那些只显露一小部分特征的图像。

"我们假定随机投影是人类学习的一种方式，"阿里亚加说。

他是资深科学家和发展心理学家。

他解释说："最简洁的答案是，预测可能总是对的。

只要给人类百分之零点一五的数据，人类就能做到准确预测。

" 接着，研究人员测试了一个计算机算法，让机器（非常简单的神经网络）计算同样的测验。

机器的表现跟人类一样。

"我们发现，人类和机器的神经网络非常相似。

" 科研人员想找出一个数学定义，找出典型和非典型的公式，然后，据此预测出对人类和机器学习来说最困难的那种数据。

人类和机器的表现差不多，这表明随着时间的过去，人们将能预测出最难获悉的数据。

这个研究成果刊登在《神经计算杂志》上，被认为是对"随机投影"的首次研究。

为了测试他们的理论，研究人员做了三组150X150像素的抽象图像，然后把那些图像缩小到最小的随机投影。

被测试人员看到所有图像的时间是10秒钟，然后会随意给出某一个图像的16张草图。

使用抽象图像的目的是，确保人类和机器都不会提前获得该测试物的相关知识。

"我们惊奇地发现，简单的神经网络和人类的表现是如此接近，"万帕拉说，"通过研究人类学习模式，我们发现机器神经网络的设计太了不起了，不过它还很薄弱。

发现它跟人类的行为匹配，真是太让人惊讶了！那是一种几何学、机器神经计算和机器学习能力的创造性组合！" 虽然研究人员不能明确声称人类大脑的识别能力就是随机投影，但是研究结果随机投影看起来是个有道理的解释。

另外，随机投影是使数据不必丢失主要内容而得到有效管理的一种方法，至少对完成分类和做决定这样的基本任务来说是这样。