2011年7月22日 星期五

左右大腦半球的演化來源(八)


左右大腦半球的演化來源(八)




社會性「打破對稱」

讓兩個大腦半球產生分開及平行處理作用可能會增加大腦效率,但是卻未解釋為何如此,在同種動物間,一種或另種特化作用傾向主導,而在大部分動物為何是左眼(及右半球)比右眼(及左半球)更適合警戒來對抗掠食行為?何種原因讓使用左手主導或右手主導比對稱(兩者50比50混合)更常發生?

由演化觀點而言,「打破」對稱(在族群中主要由左傾行為或由右傾行為組成)可能具有不利的影響,因為掠食者對個人行為將更可預測,掠食者可學習接近犧牲者警戒性較小的側面,因此減少被偵測到的機會,在許多族群中個人之左傾行為及右傾行為之不平均比例因而顯示不平衡作用必須如此有價值,因而堅持如此不論其自身增加了對掠奪者的弱點,羅格斯與法洛提加納建議,在社會性動物間,一致性的優點可能在於知道自身種類其他個體所期望之事。

瑞典斯德哥爾摩大學的史帝法諾‧吉蘭達(Stefano Ghirlanda)及義大利的波羅納‧法洛提加納(Bologna,Vallortigara)最近以數學方式顯示以左傾或右傾主導之個人數目真正自動提高,如果此等族群具有依賴頻率之本益比,數學之遊戲理論時常顯示對個人最佳之行動過程可能依賴他自己組群中大部分其他成員決定所作之事,應用遊戲理論,吉蘭達及法洛提加納證明在社會選擇壓力下左傾或右傾行為在族群中會演變,即非對稱性個體必須與自身種類的其他人合作,例如,有人會期望訓練魚演變為大部分一致之「轉變偏好」(turning preferences),較佳方式是仍然聚在一起作為一個團體,相反地,單獨的魚將可能隨機改變牠們之轉變偏好,因為牠們不需要在一起游泳,這實際上就是如此。

體認非對稱大腦並非人類所特有,有關許多較高級人類功能出現之新問題如:何為大腦左半球及右半球在自覺、意識、神入或具有瞬間直觀能力之相關功能?有關這些議題所知極少,但是我們所詳述之許多發現建議這些功能(像是在此文所討論之其他人類現象),係由前人類之能力遺傳下來的解釋是最會被了解的。(待續)

X-ray video reeals how dogs move

From Great Danes to dachshunds, dogs can have radically different body types. But now X-ray video is revealing strking similarities between the way different breeds move.

2011年7月16日 星期六

Friday Illusion: Turning pretty girls into gargoyles

Who says beauty is in the eye of the beholder? A new visual illusion worthy of a wicked stepmother can turn even the fairest of them all into a gargoyle.

2011年7月15日 星期五

Time-lapse helps predict best candidates for IVF

For the first time in the UK, an incubator that can spy on a developing embryo has helped a womkan get pregnant through in vitro fertilisation IIVF)

2011年7月11日 星期一

左右大腦半球的演化來源(七)



左右大腦半球的演化來源(七)


為何大腦半球會特化

為何脊椎動物偏好將某些功能分開置放於大腦的不同半球?為了評估一種傳入刺激,動物必須同時進行兩種分析,首先必須預估刺激之全盤新奇性並在需要時採取決定性的緊急行動(右半球),同時必須決定是否刺激符合某些熟習之類別,因而要求作出已經確立之反應(左半球)。

為偵測新奇性,動物必須照顧好可標示某種經驗具獨特性的特徵,喚出實際上與「鼻子偵測新奇性」(nose for novelty) 相同種類的空間感覺,因為動物所選用之幾乎任何觀點都會產生某種刺激的新結構,這是大腦右半球的功能,相反地,將某種經驗分類,動物必須認識其何種特徵會再次發生,而忽視或拋棄其他獨特或原先認定的種類,結果是產生選擇性的注意行為(大腦最重要的能力之一),這是左半球的功能。

然而,或許那些大腦半球特化最初之演變是因為牠們合起來進行一種更有效率的工作(比缺乏此種特化系統的大腦而言):在同一時間同時處理兩種資訊,為測試此想法,科學家必須比較具有側化大腦的動物與不具側化大腦同種動物間的能力,如果此種想法正確,則具有側化大腦要比未側化大腦的動物有能力執行更有效率的左、右大腦半球的「平行功能」(parallel functions)。

幸運的是,科學家羅格斯(Rogers)已經顯示:在孵化前藉暴露家雞的胚胎於光線下或於黑暗中,她能針對某些功能來操作大腦半球特化之發展,就在孵化前,雞胚的頭自然轉向因此左眼被身體遮蓋,只有右眼能被穿越蛋殼的光線刺激,光線啟動處理視覺發育的某些大腦半球特化作用,藉在黑暗中培育雞蛋,羅格斯可防止特化作用的發展,她發現最特別的是,黑暗處理預防止了左半球發展其正常高超的能力來篩檢穀粒與小石子,而其也防止右半球比左半球對掠奪者更有反應能力。

羅格斯、法洛提加納與義大利特拉摩大學的帕歐羅‧祖卡(Paolo Zucca)合作,同時測試兩種雞對於雙重工作的反應:當監測標準掠奪者出現在頭上時,雞隻必須找到分散於小石子間的良好穀粒,在光線下孵育的雞隻可同時執行這兩種工作;而那些孵育在黑暗中的雞隻卻無法辦到,因而證明經側化之大腦是一種更有效率的處理工具。(待續)

2011年7月10日 星期日

Music video celebrates Hubble's millionth measurement

If you're into astronomy, you'll most likely have gazed longingly at the mesmerising images captured by the Hubble space telescope.

2011年7月7日 星期四

左右大腦半球的演化來源(六)



左右大腦半球的演化來源(六)




認識其他因子

當突然出現一個掠奪者時,早期脊椎動物必須迅速反應之最顯著環境改變為:其他與自身種類相同者所遭遇之對象,在魚類及鳥類的大腦右半球,認識社會性同伴及監測社會行為可能需要一種立即反應,因此,右半球對於臉部感知的功能必定來自相當早期脊椎動物認識同種動物其他個體其視覺樣貌的能力。例如,在最早期演化的脊椎動物間,只有某些種類的魚可能有能力認識個別的魚,但是一般而言鳥類的確顯示一種右半球能力來認識個別的鳥,英國劍橋巴布拉翰拉研究所的凱斯‧肯德瑞克(Keith M. Kendrick)已經顯示綿羊能由記憶中認出其他棉羊(以及人類)的臉孔,而其大腦右半球顯然包含於內,美國農工大學的查理士‧漢米爾頓(Charles R. Hamilton)與貝蒂‧佛麥爾(Betty A. Vermeire)已經觀察到猴子具有相似形為。

人類神經科學家最近體認到大腦右半球在臉部認識上產生特化情況,「臉部關連認識症」(prosopagnosia)是一種阻礙認臉能力的神經性異常症,更常是右半球比左半球受到傷害的結果,將臉部認識延伸至似乎另一個層次,猴子與人類兩者以右半球解釋情緒性臉部表情比左半球更正確,科學家認為此種能力是右半球決定身份或相似性其古老演化能力的一部分,例如判斷目前之刺激是否在從前已經見過或遭遇過。

整體與局部

我們曾經辯論左半球在正常活動時及右半球在異常環境下其功能間的基本差異,但是研究人員同時也已經強調半球功能之額外二分法,人類大腦右半球是對「整個場景使用」(takes in the whole scene),關照到其環境的整體觀點而非集中於有限數目之特徵,這種能力在分析空間關係上形成其堅實之優點,儲存於右半球之記憶趨向組織化及作為整體模式被回顧而非一連串的單一項目,相反地,左半球傾向集中環境之局部層面。

在人類整體 - 局部二分法的驚人的證據已經出現,由以色列海法大學的大衛‧拿奉(David Navon)所發明的研究發現,大腦受損病人被要求複寫一張照片,在其中有20餘個相同小型的上標字母A排列形成一個大型之大寫字母H的形狀,大腦左半球受傷的病人時常以簡單線條描繪著H而不包括小型字母A;而右半球受傷的病人將小型A字母分散在整個紙面上而沒有系統性。

科學家在雞已經偵測出一種類似的二分法,認為這是相當早期之演化,英國蘇薩克斯大學的理查‧安德魯(Richard J. Andrew)及另一位科學家維洛提加納(Vallortigara)已經發現:如同人類,家雞以其右半球對寬廣空間關係特別注意,更加右眼被蒙住的雞,只接受傳至右腦的輸入刺激,顯示對多種刺激感到興趣,建議雞隻會注意到牠們的整體環境,只能以左半球(左眼蒙住)注意的雞是集中於特定、局部之地標特徵。(待續)