2008-05-06

[報導] 使用工具只是a Trick of the Mind

Michael Balter 撰,domi 譯,Jiun Hong Chen 校

不要認為使用榔頭是件輕而易舉的事情。使用工具看起來就好像第二本能,然而只有一些動物能夠掌控協調性及所需的複雜腦力。靈長類動物到底是如何開始學會使用工具的呢?一項有關猴子的研究顯示大腦可以控制工具如同身體的一個部位。

靈長類動物具有四個靈活的手指和反方向彎曲的拇指,因此擁有極佳的抓取和操控物品的能力。之前的研究顯示很多抓取和操控動作是被大腦中稱為F5的區域所調控。當手開闔去抓取物品時,F5區域中的神經元以一個可預期的序列進行電沖(fire)。以神經學家的說法,神經元被“編碼”來控制手部運動。當一個靈長類動物學習使用一個工具時,它的腦部必須將相關神經元編碼,不僅僅是移動手部而且還要使用工具來操縱物體,這是一個更為復雜的認知任務。

為了研究大腦是如何執行手部技巧,一個由意大利Parma大學的神經學家Giacomo Rizzolatti領導的團隊記錄了兩個短尾猿猴的大腦活動。每隻猿猴被訓練6-8個月用鉗子來抓取食物。這個團隊記載了在F5和在同樣與操控物品活動相關的F1的大腦區域裡的113個神經元的活動。研究者起初確定當猿猴只用它們的手來抓取物品的時候大腦的電沖順序。然後重覆此實驗,但是猿猴要使用普通鉗子抓取食物,牠門必須先打開手然后闔上手。結果同樣的神經元以同樣的順序電沖。值得注意的是,當猿猴運用“反向鉗子”時,它們需要先闔手再打開手。同樣的神經元還是以同樣的順序發生電沖。該團隊在1月28日將其結果線上發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》雜誌上。

Rizzolatti和他的研究伙伴認為當學習使用工具時,神經元活動實際上從手部轉移至工具。“就好像工具是猴子的手,而工具頂端是猴子的手指。”至於同樣的神經元如何能調控手的開和闔兩個動作,研究團隊推測是它們可能聯接其他可以更直接操控這些動作的神經元組。作者還指出,F5區域富含所謂的鏡像神經元,這種神經元是先前被Rizzolatti發現。這種神經元在靈長類動物執行一個動作時或當牠看到另一個個體做同樣動作時,會發生電沖(
ScienceNOW, 13 July 2007)。作者認為,F5中的鏡像神經元可能與猿猴經由觀察學習如何使用工具時的傳遞過程相關。

University College London專攻工具使用的考古學家Dietrich Stout說,此發現“清楚地顯示了猿猴使用工具是將工具與身體相結合,就像是身體的延伸一樣。”位於Eugene的Oregon大學神經學家Scott Frey說,對於人類而言,在大腦中呈現工具的能力與創造力結合,“毫無疑問對於科技發展是重要的一步。”

原文出處:ScienceNOW Daily News, Jan 28, 2008
http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2008/128/2

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