在一項新的研究中，以色列魏茨曼科學(xué)研究所的Rony Paz教授認(rèn)為，我們的大腦就像現(xiàn)代的洗衣機(jī)一樣，經(jīng)過進(jìn)化后具有最先進(jìn)的復(fù)雜編程，但更容易發(fā)生故障，容易產(chǎn)生代價高昂的疾病。Paz和及其團(tuán)隊在一系列實驗中比較了非人靈長類動物和人類神經(jīng)編碼（neural code）的效率，并發(fā)現(xiàn)隨著神經(jīng)編碼變得更有效，阻止錯誤的穩(wěn)健性下降了。這些研究結(jié)果可能有助于解釋為何注意缺陷多動障礙（ADHD）、焦慮、抑郁、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）甚至自閉癥等疾病在人類中很常見。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年1月24日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“A Tradeoff in the Neural Code across Regions and Species”。

圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.12.032。

Paz說，人類和其他靈長類動物之間的解剖結(jié)構(gòu)---類似于計算機(jī)中的“硬件”---差異已被描述出來---特別是我們較大的前額葉皮層（prefrontal cortex）及其存在的大量神經(jīng)元。但是神經(jīng)編碼---類似于計算機(jī)中的“軟件（software）”----上的差異尚未被探究過。

論文第一作者、Paz實驗室研究生Raviv Pryluk設(shè)計了一種方法來測試和比較大腦幾個區(qū)域的神經(jīng)編碼效率。Pryluk說，“我們將有效的溝通定義為使用最少量的能量來傳輸最多信息 ---以盡可能少的'文字'傳遞盡可能復(fù)雜的信息?！?br data-filtered='filtered'>
這些研究人員記錄了人類和獼猴的大腦兩個區(qū)域---前額葉皮層和杏仁核（amygdala）---中單個神經(jīng)元的電活動，其中前額葉皮層執(zhí)行著更高級的功能，如作出決策和理性思維，杏仁核是一種在進(jìn)化上更加古老的大腦區(qū)域，負(fù)責(zé)基本的“戰(zhàn)斗或逃跑”生存技能以及情緒。

這項研究的結(jié)果為大腦進(jìn)化的“洗衣機(jī)”理論提供了支持：在人類和猴子中，前額葉皮層中的神經(jīng)編碼比杏仁核中更為高效。人類大腦中這兩個區(qū)域的神經(jīng)編碼比猴子大腦中更為高效。但是，特定神經(jīng)編碼的效率越高，它對錯誤的抵抗性就越差（即阻止錯誤的穩(wěn)健性較差）。Paz將杏仁核比作洗衣機(jī)滾桶（washing machine drum）：“它不是很復(fù)雜，但是它更不可能出現(xiàn)差錯，這對動物的生存很重要?！彼a(bǔ)充道，“人類杏仁核對錯誤的較差抵抗力可能在不恰當(dāng)?shù)沫h(huán)境（比如創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙和其他的焦慮癥）下出現(xiàn)的夸大的類似生存的反應(yīng)中發(fā)揮著作用。

Pryluk說，“進(jìn)化需要權(quán)衡取舍。效率和穩(wěn)健性之間可能存在一種零和游戲，而且我們復(fù)雜的、多維度的大腦以穩(wěn)健性為代價獲得了更高的效率?！?br data-filtered='filtered'>
Paz補(bǔ)充道，“一方面，為什么人類具有如此優(yōu)越的學(xué)習(xí)、認(rèn)知和適應(yīng)能力？另一方面，為何人類容易出現(xiàn)焦慮、抑郁和其他精神障礙？我們已證實這可能是一枚硬幣的兩面。”
參考資料：Raviv Pryluk et al. A Tradeoff in the Neural Code across Regions and Species. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.12.032.

Cell：細(xì)胞治療領(lǐng)域觀察者