參與特殊治療的癲癇病人往往同時會參與神經科學的研究。 © BSIP/UIG via Getty
導語：
最新研究發現，人類大腦信號的同步能力還不如一隻獼猴，但是造就人類“高智商”的是人類大腦相較於猴子大腦的“高效率”。在各自不同的生存道路上，不同物種甚至不同地區人之間的魯棒性（robustness）與效率（efficiency）又有不同。而過高的“效率”又是否成為人類精神疾病的禍源呢？
論文題目：
A tradeoff in the neural code across regions and species
論文地址：
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867418316465
幾十年來，神經科學家在人類和其他靈長類動物大腦的“硬件”——解剖結構上發現了諸多不同。隨著神經學研究技術的發展，最新的一系列研究課題開始著眼於不同物種間大腦信號的差異，研究人員假設人類與其他物種大腦在信號處理上的差異可能有助於解釋人類獨特的智力，以及他們對精神疾病的易感性。其研究結果為揭示人類大腦的效率規律提供了一些啟示，並於1月17日在Cell上發表。
左：來自洛杉磯加利福尼亞大學的神經外科醫生 Itzhak Fried
右：來自以色列 Rehovot Weizmann 科學研究所的 Rony Paz
實驗方法
Paz 研究了獼猴學習過程中神經迴路的動力學，而 Fried 對藥物治療無反應的癲癇患者中使用了單神經元追蹤技術，從而收集來自人與猴大腦深處單個神經元的活動信號。
Paz 想弄清楚猴子這些區域的神經元與人類的神經元是如何不同的，他的研究主要在大腦的兩個不同區域。
一個是杏仁核，這是進化上的原始區域，存在於動物大腦中的時間更長，為基本生存本能的基礎，例如遇到危險時，杏仁核就會被激活；另一個是扣帶皮質，它是大腦皮層上，在進化角度講更為年輕的部分，負責處理一些更復雜的認知行為，比如學習。
數據收集
本實驗中人類的數據來自 Fried ，他使正在接受神經外科手術的癲癇患者接受一種治療，即在他們的大腦中植入一系列的細電極來記錄電活動，於是在癲癇病人發作的時候，可以確定他們癲癇活動來源的受損腦組織的位置，並通過手術移除這些受損的部分。
而在發病前，患者還需經常參加一些探索大腦功能的簡單實驗，本次研究中人類部分的信號數據就收集自這些病人發病前的腦活動。
人類大腦的魯棒性比獼猴的更弱但效率更高 ©doi: 10.1038/d41586-019-00198-7
大腦魯棒性：人不如猴？
兩個科學家分別從五隻猴子和七個人類各自的杏仁核和扣帶皮質近750個神經元中收集數據，對比分析了兩個特徵——
魯棒性（robustness）和效率（efficiency）。他們發現在這兩個物種中，杏仁體中的信號比扣帶回皮層中的信號更具魯棒性，但是扣帶皮層更有效率。他們將魯棒性定義為臨近神經元活動的同步程度，因為同步意味著信號被加強；而效率則被定義為神經元能夠產生各種組合信號的能力。將人腦與猴腦對比發現，人類兩個區域的魯棒性都不如猴子，卻比猴子有更高的效率。
假如大腦信號的魯棒性越強，信號就越清晰穩定，比如在危險下杏仁核會發出明確的信號“快跑！”但是同理，在越複雜的環境下，簡單粗暴的決策則更容易出錯，靈長類動物大腦進化出了更加靈活的區域——皮層，也就是從那時起我們學會了“三思而後行”。
研究價值——
與其他靈長類動物相比，人類做出的決定更加理智。雖說我們的大腦能做更聰明的決策，但也同時更容易出問題。皮質較低的魯棒性或許能解釋精神疾病的原因。這項研究的結果與心理學上認為精神病或抑鬱症可能與神經元信號的同步有關的理論不謀而合。
Paz目前研究中的長時間記錄或許消除了思維狀態的差異。新的研究將從神經元收集數據，讓猴子和人類執行類似的任務，追蹤特定的思維狀態，如焦慮的心情等。
在此之前，大多數神經科學研究都是在動物身上進行的，而這些研究的前提是假設不同物種中神經活動的核心模式都是類似的，所以說這次的研究相當有價值。
更待探索
儘管如此，魯棒性-效率的比較實驗，仍需要更多的研究數據。因為在猴子和人類數據集之間的直接比較具有很大的難度，因為很難知道這兩個物種的大腦數據是否是在可比較的精神狀態下收集的。
我們目前對大腦的瞭解仍舊十分有限，數據的獲取是另一個挑戰，如果外科實驗只在癲癇部位放置電極，就很難探索到更有意義的信息，好在大多數患者都願意利用在醫院的時間來了解自己的大腦，本研究給了研究者和病人們樂觀的遠景，對人腦的瞭解程度越深，我們所面臨的精神治療的選擇就越多。
Nature：Pioneering brain study reveals ‘software’ differences between humans and monkeys
地址：
https://www.nature.com/articles/d41586-019-00198-7
審校：陳 曦
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