研究發現 靈長類大腦演化的驅動力是視覺,而非額葉

台灣產經新聞網/台灣產經新聞網 新聞中心
10 分鐘前

【新聞中心/綜合外電】週四發表於《科學》期刊的一項新研究,推翻了長久以來關於靈長類動物(包括人類)如何發展出龐大而複雜大腦的既有假設。研究發現,在過去5600萬年的靈長類新皮質演化過程中,主要驅動力並非額葉的獨立擴張,儘管額葉通常被視為高階思維的核心區域,而是視覺。

靈長類大腦演化關鍵在視覺,而非額葉擴張
一項發表於《Science》的最新研究指出,靈長類動物,包括人類在內,其大腦新皮質在過去數千萬年間的擴張,主要受到視覺能力提升所推動,而非一般認為與高階思考、決策及推理相關的額葉大幅膨脹。研究團隊表示,這項發現可能改寫人類大腦演化的傳統敘事。

3年分析137種靈長類

由杜克大學榮譽退休教授理查德・凱(Richard F. Kay)領導的跨機構研究團隊,花費約3年時間,分析137種現存與已滅絕的靈長類及其近親物種,研究樣本最早可追溯至約5,600萬年前。由於腦組織無法直接形成化石,研究人員改以頭骨內部結構建立「腦內模具」,重建古代動物大腦的體積、表面形狀、血管痕跡與神經通道等資訊。

團隊利用高解析度微型電腦斷層掃描,將包括杜克狐猴中心自然史博物館收藏在內的化石與現代頭骨,轉換為數位三維模型,再比較不同物種大腦各區域的體積與表面積,藉此追蹤新皮質在演化過程中的變化。

額葉只是隨整體腦部成長

研究結果顯示,額葉確實會隨著整體腦容量增加而變大,但其成長速度具有高度可預測性,並未出現過去部分研究所主張的多次、獨立且劇烈擴張。

凱表示:「從人類到樹鼩,所有物種都落在同一條線上;相對於整體大腦大小,額葉所占比例是固定的。」他指出,過去一些結論主要建立在化石外觀的直觀判讀上;當研究人員改以量化方式分析化石,便發現人類及其他高等靈長類的大腦擴大,與額葉獨立膨脹的關聯遠低於預期。

視覺處理區域出現快速擴張

相較之下,負責視覺處理的枕葉、頂葉與顳葉,在眼睛特別發達的眼鏡猴,以及包括猴、猿和人類在內的類人猿類群中,出現更快速且不成比例的擴張。研究人員並發現,這些腦區擴大的演化分支,同時伴隨視神經變粗,顯示流入大腦的視覺資訊增加。

研究團隊進一步測量頭骨上的「視神經孔」,也就是視神經由眼睛通往大腦時穿過的骨性開口,作為古代靈長類接收視覺訊息多寡的替代指標。結果顯示,具有最大視覺導向新皮質的眼鏡猴與類人猿,也擁有相對較大的視神經孔;更值得注意的是,視覺處理區域的成長速度甚至超過供應訊息的視神經。

蒙大拿州立大學地球科學系助理教授克里斯・奧根(Chris Organ)表示:「我們的結果顯示,猴、猿與人類的大腦擴大,與視覺有密切關係。」他並指出,化石所提供的獨特資料,有助於研究人員理解現代靈長類大腦如何形成。

高解析視覺可能帶動自然選擇

研究團隊認為,類人猿具備大型大腦的特徵,至少在3,300萬年前已經出現,其演化根源可能與高敏銳度視覺有關,包括視網膜中央凹,以及能保護眼球的骨性結構,而不是單純由「思考型」額葉擴張所造成。

凱推測,視覺能力提升可能服務於更複雜的社會溝通,也可能提高靈長類尋找與辨識食物的效率。他說,這兩種功能都可能對自然選擇及靈長類演化產生重大影響。

這項研究並非否定額葉在人類認知、規劃與決策中的重要性,而是重新界定其演化角色:額葉可能主要是伴隨整體大腦成長,而視覺系統的升級,則更可能是推動靈長類新皮質擴大的早期關鍵力量。

 
 
 
*圖片來源:phys.org