人类的大脑真的不能被超越吗？别大意，动物也有高级认知
本文来自公众号：酷炫脑
作者：Harvey J. Karten朱棣皇后
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人们一直笃信，在所有物种中，哺乳动物的大脑是最优越的，而其中称得上出类拔萃的无疑是人类。但在未来的某一天，也许这两个观念都会被彻底颠覆。
1. 哺乳动物的大脑起源
大脑进化是达尔文最关注的问题之一。得益于他对生物本能、社会互动、运动感官控制、道德意识和认知起源的兴趣，达尔文极早地认识到了大脑演化在整个生物进化历程中的重要性。在自然选择学说和人类起源理论的影响下，19 世纪后期的人们越来越认识到大脑在复杂行为中发挥的重要功能。然而，直到 1882 年达尔文去世之前，相关的脑科学研究还是很少。
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受到《物种起源》的影响，赫里克、雷齐乌斯、拉蒙卡哈、埃丁格和波特曼等现代神经生物学的创始人把开始对所有脊椎动物的神经系统进行研究。然而在之后 140 多年间，由于人们对医学的兴趣越来越浓厚（尤其是脑部受损导致的认知和感觉—运动能力损害），神经生物学家的重点研究对象依旧是哺乳动物，针对非哺乳类脊椎动物大脑的研究则相当有限。
在 19 世纪末和 20 世纪前期，赫里克、埃丁格和波特曼主要运用比较法进行大脑进化研究，这有赖于脊椎动物类群共有的大脑结构和相关的发育学原理。其中，哺乳动物新皮质的起源掀起了学术界的研究热潮，并促进了许多相关学说的产生。传统意义上的大脑皮层
被分为古皮质、原皮质和新皮质，这与系统发育学的时间规律不谋而合。主流观点认为，新皮质是哺乳动物独有的结构，其前身可能是某种 “更古老的皮层”。
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2. 人脑是独一无二的吗？
达尔文的《物种起源》掀起了舆论界的轩然大波。在《物种起源》发表前，科学界长久以
乌台诗案来一直广泛接受人类与其他哺乳动物，甚至非哺乳类脊椎动物存在某些共同特征，但达尔文的进化学说则着重强调了人类并不是一种与其它动物有本质不同的所谓具有社会性、道德性和高智商的生物。他反复强调应该从自然选择的角度来进行对大脑、其进化过程，以及这些进化如果影响人类行为的研究。
达尔文认为人类与猿类和犬类的神经系统存在许多共同特征，这个观点无疑是石破天惊的。许多学术界前辈（包括达尔文最强劲的反对者欧文斯）的实验证明，在整个系统发育史上，生物的骨骼结构在进化过程中被部分保存下来。达尔文在其著作中毫不避讳地指出，生物的共同起源暗示了它们认知技能、社会伦理甚至性行为方面的相似性。
正如他所说，我们的大脑并非在动物界是独一无二，而只是漫长自然选择的结果，连人类引以为傲的精神品质也是其运作的直接显现。这无疑是达尔文引起众怒的主要原因，许多反对者坚持认为，一定有某些大脑结构是人类所独有的，唯有如此才能解释我们在这个星球上的至尊地位。
奇怪的是，在过去的一个世纪中，许多当代神经生物学家采取了一种微妙的中间立场，认为尽管所有的哺乳动物都具有新皮质，但人类的新皮质更精巧一些。直到2015 年，还有许
多人错误地认为，意识和道德是与大脑无关的属性，而其他神经科学家则认为，这些特质完全依赖于大脑皮层，因而只存在于哺乳动物群体中。
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许多学者认为，新皮质由种类繁多的细胞组成，具有大量复杂的感觉和运动中枢，而且其出现节点与哺乳动物的起源时间几乎重合。按照这个逻辑，缺乏新皮质的动物应当不具备复杂的行为能力。然而，在过去的50年间，已经有越来越多的证据表明，鸟类和头足动物等类群，表现出了意识、高级智能、社会利他主义和工具使用等特征。
哺乳动物新皮质的起源究竟是什么呢？现代进化生物学观念认为，现存脊椎动物的骨骼、免疫系统、消化系统、感受器甚至脑干都在某种古生物中存在“前身”。既然非哺乳类与哺乳类具有共同的行为能力，该现象的神经生物学基础又是什么呢？对于哺乳动物而言，问题的答案是完整的大脑皮层，那么我们能否在非哺乳类脊椎动物中找到等效的细胞或神经回路，甚至大脑皮层“前身”的证据呢？另一种可能是，为了完成日渐复杂的认知和感觉—运动任务，哺乳动物进化出了一种全新的神经系统。如果真是如此，非哺乳动物类似行为的背后机制又是什么呢？
适合方脸的发型女3. 进化神经生物学的早期阶段
从19世纪90年代到20世纪30年代中期，比较进化神经生物学家们试图对各种非哺乳动物进行取样和比较。但在此期间，大多数学者只应用了一些非实验性的描述性研究方法，这些
方法对研究非哺乳动物的大脑结构及其生理作用的意义十分有限。
科学家们仅仅是对各种死于意外或自然原因的动物进行了取样，再对其大脑完成固定和染色。人类可以通过该途径观察到神经元和有较厚髓鞘的神经束，但无法辨认出其中曲折的精细连接。
19世纪晚期，针对单个神经元及其轴突形态的高尔基染色法以及针对有髓神经纤维的马基染色法不断被发展完善。S·拉蒙·卡哈尔、埃丁格、瓦伦贝里等科学家充分利用这些方法，使人类对大脑结构和神经连接的认知达到了新的高度。高尔基染色法被广泛应用于各种脊椎和无脊椎动物的大脑研究，却并不适用于长程神经连接的分析。马基染色法克服了这个缺点，但它在非哺乳类脊椎动物中的应用十分有限。我们对非哺乳动物的神经回路连接方式知之甚少，这进一步造成了我们对其丘脑和端脑组织理解的局限性。
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4. 复杂功能的渐进性端脑化
到19世纪末，赫里克等人已经证明，各种脊椎动物的脑干结构具有高度的相似性。然而，除嗅球之外，它们的丘脑和端脑结构似乎并没有什么共同点。由此许多科学家开始提出，
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大多数非哺乳动物的前脑掌管嗅觉，而哺乳动物的前脑尤其是其中的端脑皮层则是哺乳动物特有的结构。
休林斯·杰克逊 (1835-1911) 和大卫·费里尔 (1843-1928) 的文章特别强调，在进化过程中，脑干的功能逐渐转移到了前脑的新皮质。这被称为“复杂功能的渐进端脑化”，涉及的具体行为包括解码听觉输入信息、识别平面和立体视觉、破译复杂的躯体感觉输入信息以及最重要的高级认知功能。
但是，缺乏具有功能分化性的丘脑核团和新皮质的非哺乳动物又是如何完成此类行为的呢？普遍观点认为，端脑的大多结构是哺乳动物独有的，而非哺乳类的端脑仅具有嗅觉中枢和基底神经节。这意味它们的端脑无法接收或处理精细的视觉、平衡觉、味觉、听觉和触觉信息。
