是什么让人类的大脑比其他动物更聪明?新的研究给出了有趣的答案
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人类在认知领域是无人能敌的。毕竟，没有其他物种向其他星球发射过探测器，生产过拯救生命的疫苗，也没有创造过诗歌。人类大脑是如何处理信息以使这成为可能的，这是一个吸引了无数人关注的问题，但没有明确的答案。
我们对大脑功能随着时间的推移发生了变化。但目前的理论模型将大脑描述为一个“分布式信息处理系统”。这意味着它有不同的组成部分，这些组成部分通过大脑的线路紧密相连。为了相互作用，各个区域通过输入和输出信号系统交换信息。
然而，这只是一个更复杂的图景的一小部分。在一项研究中发表在自然神经科学我们利用来自不同物种和多个神经科学学科的证据，证明大脑中不只有一种类型的信息处理。人类和其他灵长类动物处理信息的方式也不同，这也许可以解释为什么我们人类的认知能力如此优越。
我们借用了一些概念信息论的数学框架-测量、存储和通信的研究数字信息这对于互联网和人工智能等技术——追踪大脑如何处理信息——至关重要。我们发现这是不同的大脑区域实际上是用不同的策略来相互作用。
一些大脑区域以一种非常刻板的方式与其他区域交换信息，使用输入和输出。这确保了信号以可重复和可靠的方式传递。专门负责感觉和运动功能(如处理声音、视觉和运动信息)的区域就是如此。
以眼睛为例，它将信号发送到大脑后部进行处理。发送的大部分信息是重复的，由每只眼睛提供。换句话说，这些信息中有一半是不需要的。所以我们把这种输入-输出信息处理称为“冗余”。
但冗余提供了鲁棒性和可靠性——它使我们仍然只用一只眼睛看东西。这种能力对生存至关重要。事实上，这些大脑区域之间的连接在解剖学上是固定的，这是非常重要的，有点像固定电话。
然而，并非所有由眼睛提供的信息都是多余的。结合来自双眼的信息，最终使大脑能够处理物体之间的深度和距离。这是电影院里许多3D眼镜的基础。
这是一个完全不同的处理信息的方式的例子，在某种程度上大于它的部分之和。当来自不同大脑网络的复杂信号被整合在一起时，我们称这种类型的信息处理为“协同”。
协同处理在支持广泛的更复杂认知功能的大脑区域最为普遍，如注意力、学习、工作记忆、社交和数字认知。从某种意义上说，它不是固定的，它可以根据我们的经历而改变，以不同的方式连接不同的网络。这有助于信息的组合。
这些发生大量协同作用的区域——主要在皮层(大脑的外层)的前部和中部——整合了来自整个大脑的不同信息来源。因此，与处理主要感觉和运动相关信息的区域相比，它们与大脑其他部分的联系更广泛、更有效。
支持信息整合的高协同区域通常也有大量突触，这种微观连接使神经细胞能够进行交流。
协同是我们的特别之处吗?
我们想知道这种通过复杂的大脑网络积累和构建信息的能力在人类和其他灵长类动物之间是否不同，从进化的角度来看，灵长类动物是我们的近亲。
为了找到答案，我们研究了不同物种的脑成像数据和遗传分析。我们发现，协同作用在人类大脑中所占的总信息流比例高于猕猴的大脑。相比之下，这两个物种的大脑在依赖冗余信息的程度上是相等的。
然而，我们也特别研究了前额叶皮层这是大脑前部的一个区域，支持更高级的认知功能。在猕猴中，冗余信息处理在这一区域更为普遍，而在人类中，这是一个协同性很重的区域。
前额皮质也一样随着进化经历了显著的扩张．当我们检查黑猩猩大脑的数据时，我们发现人类大脑的某个区域在进化过程中相对于黑猩猩的相应区域扩大得越多，这个区域就越依赖协同作用。
我们还研究了基因分析来自人类捐献者。这表明，与处理协同信息相关的大脑区域更有可能表达人类独有的、与大脑发育和功能(如智力)相关的基因。
这使我们得出结论，由于进化而获得的其他人类脑组织可能主要用于协同作用。反过来，我们很容易推测，更大的协同优势可能在一定程度上解释了我们人类额外的认知能力。协同效应可能会为人类大脑进化，这在之前是缺失的。
最终，我们的工作揭示了人类的大脑在可靠性和信息集成之间进行权衡——我们两者都需要。重要的是，我们开发的框架有望为广泛的神经科学问题提供关键的新见解，从一般认知到疾病。
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