人类的大脑是什么使我们比其他动物聪明?新的研究给出了有趣的答案

人类是无敌的领域的认知。毕竟,没有其他物种已经发送探测其他行星,救命的疫苗或创造了诗歌。信息处理在人类的大脑如何使这一切成为可能是一个问题,引起无尽的魅力,但是没有明确的答案。

我们理解大脑函数改变了多年来。但是目前的理论模型描述了大脑一个“分布式信息处理系统”。这意味着它有不同的组件,通过大脑的紧密网络布线。相互作用,区域虽然系统交换信息的输入和输出信号。

然而,这只是一小部分的一个更加复杂的画面。在一项研究中发表在自然神经科学使用不同种类的证据和多个神经科学学科,我们表明,不仅仅是一种大脑的信息处理。信息如何处理也是不同的人类和其他灵长类动物,这或许可以解释为什么我们人类的认知能力是如此优越。

我们从所谓的借来的概念信息理论的数学框架——研究测量、存储和交流数字信息至关重要的技术,如互联网和人工智能追踪大脑如何处理信息。我们发现不同大脑区域事实上,使用不同的策略来相互作用。

一些大脑区域与他人交换信息以一种非常老套的方法,使用输入和输出。这可以确保可再生的、可靠的方式传达的信号。是这样的地区专业的感觉和运动功能(如处理声音、视觉和运动信息)。

以眼睛为例,发送信号的大脑进行处理。大部分是重复发送的信息,所提供的每只眼睛。一半的这些信息,换句话说,不需要。所以我们称这种类型的输入输出信息处理“冗余”。

但冗余提供了健壮性和reliability-it仍然是使我们看到只有一只眼睛。这种能力是生存的必要条件。事实上,它是如此的重要,这些大脑区域之间的连接在解剖学上的在大脑中,有点像电话固定电话。

然而,并不是所有提供的信息是多余的。结合信息从双眼最终使大脑处理深度和对象之间的距离。这是依据各种3 d眼镜在电影院。

这是一个从根本上不同的方法来处理信息,在某种程度上大于各部分的总和。我们称这种类型的信息通过复杂的信号在不同的大脑网络集成——“协同”。

协同处理是最普遍的大脑区域支持广泛的更复杂的认知功能,如注意力、学习、工作记忆、社会认知和数值。它不是天生的,它可以改变在回应我们的经验,以不同的方式连接不同的网络。这有助于信息的组合。

等领域,大量的协同作用大多是在前面和中间皮层(大脑的外层)从整个大脑整合不同来源的信息。他们因此更广泛和有效地与其余的大脑比地区处理初级感觉和运动相关的信息。

High-synergy地区支持集成的信息也通常有大量的突触,微观连接,使神经细胞交流。

协同作用是使我们特别?

我们想知道这是否能够积累和建立信息通过复杂网络在人类和其他灵长类动物之间的大脑是不同的,这是我们的近亲,在进化过程中。

为了找到答案,我们观察脑成像数据和不同物种的基因分析。我们发现协同交互占更高比例的总信息流在人类的大脑比在猕猴的大脑。相比之下,两个物种的大脑是相等的多少依赖于冗余信息。

然而,我们还特别考察了前额叶皮层一个区域在大脑的前部,支持更高级的认知功能。在猕猴,冗余信息处理在该地区更为普遍,而在人类synergy-heavy区域。

前额叶皮层也经历了显著的扩张与进化。当我们检查数据从黑猩猩的大脑,我们发现人类大脑的一个区域扩张规模在进化过程中相对于其对应的黑猩猩,这个地区更依赖于协同作用。

我们还看了基因分析从人类的捐助者。这表明大脑区域与处理协同信息更容易表达人类独有的基因和大脑发育和功能有关,如情报。

这使我们的结论是,额外的人类大脑组织,获得作为一个进化的结果,可能主要致力于协同作用。反过来,人们很容易推测的优势更大的协同效应,在一定程度上解释我们的物种的额外的认知能力。协同作用可能会添加一个重要的难题人类大脑进化,这是以前失踪。

最终,我们的工作揭示了如何人类的大脑导航的可靠性和信息的集成需要之间的权衡。重要的是,我们开发的框架拥有关键的承诺的新见解一系列广泛的神经科学问题,从这些普遍的认知障碍。

---

---

这篇文章是转载的谈话基于知识共享许可协议。读了原文。