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中科院学者连发两篇文章解析人脑

2011-06-28
直立人脑,直立人脑形态,脑演化,人类演化
中科院学者连发两篇文章解析人脑
2011年6月27日生物通
摘要: 来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,美国哥伦比亚及佛罗里达州立大学等处的研究人员近期接连取得了直立人脑形态研究,及解剖学研究方面的重要成果,相应的研究成果公布在American Journal of Physical Anthropology,和Chinese Sci Bull等杂志上。

中科院学者连发两篇文章解析人脑
生物通报道:来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,美国哥伦比亚及佛罗里达州立大学等处的研究人员近期接连取得了直立人脑形态研究,及解剖学研究方面的重要成果,相应的研究成果公布在American Journal of Physical Anthropology,和Chinese Sci Bull等杂志上。

这些研究由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴秀杰副研究员领导的课题组与国外的课题组合作完成,他们通过3D激光扫描技术,完成了南京1号脑的形态特征,不对称性等方面的分析。

人类左右脑半球在解剖结构和功能上具有高度的特异化,各自负责某些专门的活动,处理某些特定的刺激。由于脑的不对称性同人的认知能力,如语言、利手、音乐才能、学习能力等相关联,因此探讨人类进化过程中脑不对称性的演化过程一直以来受到人们的广泛关注。原始人类脑组织已经不复存在,脑演化研究的主要材料是颅内模,颅内模是从颅骨内表面得到的脑的外部形态,颅内模并不代表原始的脑的解剖结构,但因其保存有脑表面形态特征的信息,故而成为分析和探讨人类脑进化的重要研究材料。受研究材料和方法的限制,长期以来对原始人类脑不对称性的研究一般只局限于左右两半球向前、向后突出的程度,或者两半球左右宽度的对比上。

在最新的文章中,吴秀杰等人突破了传统研究方法的限制,利用3D激光扫描技术,对距今40-80万年前的周口店直立人脑的不对称性进行了研究,以探索人类进化过程中脑不对称性的变化。

这项研究使用的小型3D激光扫描仪(Model 2020i Desktop)能够获取物体表面的三维数据,精确度为0.79-1.05 mm,适合于人类头骨、颅内模等标本材料的研究。此款扫描仪体积小、重量轻,便于携带,能够捕捉标本表面的颜色信息,易于在电脑上清楚地勾画出标本表面的细微解剖特征,可以较为准确地对标本进行测量、分割和镜像复原,获得标本各个部位的体积、面积、形状等数据,是研究古人类脑演化的有利工具。

另外一篇文章中,研究人员复原出南京1号直立人的颅内模,利用3D激光扫描技术对南京1号脑的形态特征进行了研究。通过对其颅容量、脑表面形态特征、各脑叶大小及比例变化的研究,获取南京1号直立人脑的演化特点,为其在人类进化上的地位提供了新的证据和理论依据。

脑演化是人类演化的一个重要组成部分,其研究可以为人类起源、演化、人群关系、语言、智力、行为等方面提供重要的信息。脑演化研究的主要材料是颅内模,颅内模是从颅骨内表面得到的脑的外部形态。古人类头骨在石化过程中,脑组织已经被腐蚀掉了,颅内模因其保存有脑表面形态特征的信息,故而成为分析和探讨人类脑进化的重要研究材料。1932年,加拿大解剖学家、人类学家Davidson Black复原了周口店直立人III号头骨的颅内模。当时,学术界对周口店发现的人类化石形态特征及分类地位还有争议,III号头骨的颅容量为964 毫升,远大于类人猿,位于人类的变异范围内。从脑模来看,虽然还有一些原始的特征,如脑膜中动脉的前支比后支发达,但主要的形态特征及脑沟的类型已经同现代人接近。1935年,Franz Weidenreich复原了周口店直立人II号头骨的颅内模。1938年,Weidenreich又复原了周口店直立人X、XI、XII号头骨的颅内模。继Weidenreich以后,虽然在我国境内相继发现了一些比较完整的头骨化石,但主要是侧重于对其颅骨的外部形态的研究,关于脑的研究却很少。

2001年起,吴秀杰课题组开始涉足我国化石人类脑演化的研究,采用传统的形态观测和CT、3D激光扫描结合的方法复原出一批珍贵的颅内模标本,相继在American Journal of Physical Anthropology、Progress in Natural Science、Chinese Science Bulletin, Quaternary International、Proceedings of the Royal Society B 等杂志发表了一系列有关脑演化的研究论文,奠定了我国学者在国际脑演化研究上的地位。

(生物通:万纹)

原文检索:

Wu X, Pan L. Identification of Zhoukoudian Homo erectus brain asymmetry using 3D laser scanning. Chinese Sci Bull, 2011.

作者简介:

吴秀杰

副研究员,北京师范大学生物系学士学位,中科院古脊椎所博士学位,美国辛辛那提大学、美国佛罗里达洲立大学、美国哥伦比亚大学和美国自然历史博物馆访问学者。研究方向为古人类学,主要从事早期人类脑起源、演化及相关头骨、头后骨体质特征的变异、身体健康状况的研究,尤其侧重于人类体质特征与环境间相互关系的研究。发表文章50余篇。目前主持国家自然科学基金“中国古人类脑的演化特点及其与认知能力关系的探讨”,院“中国全新世人类体质特征与环境之间的关系”及科技部“中国古人类标本数据库”等项目。
(http://www.ebiotrade.com/)
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