人类是唯一现存的古人类物种，这是一个类人猿的部落，它还包括我们矮小、健壮、强壮的表亲尼安德特人(现已灭绝)。这些史前亲戚起源于欧洲，殖民亚洲，并成功生存了近25万年。但在“解剖学意义上的现代人类”出现在欧亚大陆的1万年之内，在我们最后一次离开非洲的5万年前迁移之后，尼安德特人就消失了。
而灭绝的原因仍然存在争议许多学者认为，我们的祖先通过智慧来露出尼安德特人。考古证据告诉我们，我们有埋葬仪式，洞穴艺术和工具，这些工具超越了尼安德特人创造的东西 - 无论是创新的能力。“我们可以更好地解决新的问题，”科罗拉多大学，科罗拉多斯普林斯和合教的心理学家弗雷德·柯里奇教授如何像穴居人一样思考．
不幸的是，我们无法回到过去与尼安德特人会面，并找出他们的动机。但新的实验室技术让我们能够做以前无法想象的事情:在实验室里重现尼安德特人的思维。这可能是我们找到原因的最好机会智人虽然幸存下来尼安德特人死了。
社会的猿
为什么自然选择有利于智力的主要理论是“社会大脑”假设：智能是处理与群体生活相关的复杂相互作用的适应。例如，人类管理150-200人，而黑猩猩的平均群体大小是50.该数字可以加倍，但紧张局很快就会导致黑猩猩队伍分裂。“Neanderthals无法处理超过20-30分，”Coolidge说。更多的关系需要更多的脑力，并且在哺乳动物中，社会群体的大小与大脑皮质的大小相关 - 折叠的大脑的折叠外层，这参与了语言和决策等更高的思维过程。
更大的群体使思想得以传播。加州大学圣地亚哥分校的Alysson Muotri博士说:“我们能够以一种其他物种所没有的方式合作、合作和分享技术。”“这部分是由于我们之间的交流和互动的能力，而大部分这种能力似乎是从大脑皮层前部进化而来的。”
为了进一步了解现代人类和尼安德特人的大脑，Muotri正在培育由额叶皮层细胞组成的器官状结构。这些类器官或“迷你大脑”能否帮助解释人类的独特之处?
新的基因，旧的DNA
由于几种技术的突破，基于灭绝物种的基于灭绝物种的种植体含量可以增加：产生干细胞，从化石骨和基因编辑中提取DNA。Muotri通过他称之为“Neanderthalisation”的过程来制造有机体。在这里，他在人体细胞中编辑基因，用另一个替代DNA的一个字母 - 尼安德特人携带的遗传变异 - 然后促使那些细胞发展成皮质组织的豌豆大小的球。通过将人DNA与Neanderthal基因组进行比较来鉴定Neanderthal变体，该基因组首先由Max PlanckPääbo教授于德国Leipzig进化人类学研究所的SvantePääbo教授的团队进行测序。顺便提一下，Pääbo的实验室也在创造尼安德终身有机体。
Muotri编辑的首批人类基因之一是NOVA1，这是一种“主调节器”，它编码一种蛋白质，控制其他基因何时开启或关闭。NOVA1被认为与早期大脑发育有关，因为它的突变与自闭症和精神分裂症有关。当具有尼安德特变体NOVA1的类器官成熟时，它们在细胞之间的突触连接上出现缺陷，扰乱它们的神经网络。穆特里说，球内的尼安德特细胞也以某种方式迁移，最终产生意想不到的额外折叠。“它们看起来像爆米花。”
但是一些科学家们对细胞体会持怀疑态度，这将揭示我们灭绝的表兄弟。“人类类型的行为，我包括Neanderthals，受到仅仅是Cortex的影响，”Coolidge说，我们指出了许多日常活动，如散步和谈话，与“程序记忆”相关联。这涉及在皮质下方发生的无意识过程，如小脑，其负责协调运动并且也与自闭症相关联。
承认单独研究皮层的局限性，Muotri希望生长真正的迷你大脑或“脑有机体”。“也许在未来，我们将学习如何制作所有大脑地区并将它们放在一起，”他说。编辑单个基因 - Nova1 - 技术上产生“部分尼安德终身”的细胞，因此他现在正在努力制作一个“完全尼安松的”有机体，这需要在成千上万的基因中替换DNA字母。“我们正在取代这些细胞中整个染色体的大块。”
研究人类大脑的最佳模型是活体，但社会认为这样的实验不道德，所以科学家使用替代品——从培养皿中的几个细胞到将组织移植到老鼠大脑。那么，微型大脑在道德层面上处于什么位置呢?斯坦福大学法学院的生物伦理学家汉克·格里利教授表示，目前它们太小、太简单，还不足以引起关注。“如果类器官变得更大更复杂，那么我认为你就更需要担心盘子里有什么了。”
格里利表示，无论使用哪种替代品作为活体大脑的模型——人类还是尼安德特人——关键的伦理问题都是一样的:它是否有权获得特殊待遇?答案不是基于它是否值得“人权”，而是基于已经适用于实验室动物的考虑因素，比如感觉疼痛的能力(通过神经活动的特征模式检测到)。这些障碍可能会阻止科学家创造出具有意识或感知能力的迷你大脑。
但即使技术上的障碍能够被克服，研究也能通过伦理审查小组的审查，培育一个完整的尼安德特人的大脑可能无法提供足够的信息来了解我们已经灭绝的亲戚的生活，因为很难理解尼安德特人与人类的大脑DNA差异对行为的影响，因为这种差异与环境是隔离的。所以，如果我们的目标是了解尼安德特人的思维，为什么不克隆出一个完整的身体呢?
克隆尼安德特人是由著名遗传学家乔治·丘奇教授提出的。这将涉及广泛的基因编辑，以产生一个完全尼安德特化的胚胎，并将其植入人类母亲。把一个尼安德特婴儿带到21世纪意味着该物种的灭绝，格里利说，伦理影响更深，因为他怀疑人们不够文明，不会尊重克隆人，部分原因是过时的“愚蠢的穴居人”刻板印象所体现的种族主义。“即使我们没有这样的形象，仅仅知道他们不是完全的人类就会导致歧视，”他说。
精神的权衡
最近，人们对我们已经灭绝的近亲的看法发生了转变。尽管考古发现表明尼安德特人的文化比以前认为的更复杂，可以解释这种转变，但一种愤世嫉俗的解释是，这种转变只是在今天的欧洲人发现两个物种之间发生了杂交之后才发生的。今天，非非洲人携带大约2%的尼安德特人DNA。
交配的遗留物仍然可以从我们的身体结构中听到。美国国家心理健康研究所(National Institute of Mental Health)神经成像科主任凯伦•伯曼(Karen Berman)博士表示:“即使是我们都拥有的尼安德特人DNA的微小回声，在现代人身上也非常活跃。”2017年，伯曼和她的同事迈克尔·格雷戈里博士对221名健康人类进行了核磁共振扫描，构建了他们头部的3D模型。这项研究揭示，拥有更多古代基因变体的人——一个更高的“尼安德特人分数”——的头骨形状更接近我们已经灭绝的表亲，后者的头骨在后面被拉长。(尽管我们认为大小与智慧有关，但尼安德特人的大脑实际上要大10%。)
在与参与者的血液样本中测序DNA后，Berman和Gregory发现，较高的Neanderscore也意味着皮质具有更大的灰质（脑细胞）和白质（大部分来自细胞的分支纤维）。皮质折叠也大大，镜像Muotri的爆米花的有机体。受影响最大的地区是头骨后面：枕骨和皮质地区的顶瓣，参与处理视觉和空间信息。
大脑的资源是有限的，所以将更多的资源分配到视觉和空间处理上是以牺牲其他能力为代价的，这就导致了一种取舍。那些影响大脑资源分配方式的基因变异，似乎让尼安德特人拥有了优越的视觉和空间技能(可能是狩猎)，这是由在寒冷气候中寻找高热量食物来为能量匮乏的身体提供能量的生态压力驱动的。另一方面，对于现代人类来说，这种权衡意味着我们有更多的处理社交技能的能力，有助于我们的进化成功。
正如某些精神疾病和神经紊乱所揭示的那样，古代的变异仍然影响着今天的人类。例如，“神经正常”的人在7号染色体上有25个基因的一个副本，而“Dup 7”的人有一个副本，每个基因都有两个副本。这提供了更好的视觉和空间技能，但使他们缺乏社交能力——就像自闭症一样。在谱系的另一端，“威廉姆斯综合症”是由于同样的25个基因的缺失导致的，导致视觉和空间能力低下，但却具有高度社交能力，这导致一个人拥有“社交大脑”，有一种与陌生人交谈的强迫症。
因此，通过比较器官(包括那些在尼安德特人身上发现的古代变体)来研究基因突变的影响，可以为了解影响现代人类的条件提供见解。伯曼解释说:“这不仅可以提供关于我们是谁和我们是什么的信息，还可能为治疗和诊断方法铺平道路。”
这实际上是Muotri培育迷你大脑的主要原因。他的实验室里有上千种变异的器官可以治疗各种疾病。他已经发现，像尼安德特人结构一样，“自闭症”的器官在它们的神经网络中有缺陷。Muotri的儿子患有自闭症，他说:“许多人有一个误解，认为研究大脑的进化对人类健康没有好处。”“通过了解社会大脑是如何进化的，我们或许能够创造出更好的治疗方法。”
“许多学者认为，我们的祖先比尼安德特人更聪明，从而在竞争中胜出”
这是第328期的摘录BBC焦点杂志。
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为什么微型大脑被用来控制机器人?
神经学家阿里森·穆特里(Alysson Muotri)正在将一些器官植入类似蜘蛛的四条腿机器人体内。这种不同寻常的心机界面的主要原因是，它能让“大脑”通过一个人造身体来探索周围的世界。Muotri解释说:“这就像一个刚出生的婴儿试图习惯触摸事物并体验不同的感觉。”
电活动随着胚胎大脑发展而升高，但在出生前达到高原，需要从感官的外部输入到其神经电路成熟。在蜘蛛机BOT中，电极从有机体的细胞捕获活性，并将机器人的四肢之间的电输出分开，然后必须同步。“以一种非常简单的方式，这正是人类脑当婴儿试图爬行或走路时的究竟是什么，”Muotri说。“所以我们通过协调腿部的运动来教导有器材如何使这个蜘蛛机器人走路。”
它已经学习。“大脑”目前可以告诉身体前进;下一步是教它在遇到障碍时后退，这需要在动作出错时提供反馈。大脑训练可以通过两种方式实现。第一种方法是一种被称为光遗传学的“精神控制”形式，通过基因工程使细胞对光敏感，从而可以控制它们的行为。第二种方法是向细胞提供一定剂量的奖励激素多巴胺。这两种方法都能使类器官的神经网络重新排列，使其适应。
一旦器官能够学习，它们就可以在机器人战争中战斗——显然不是一场战斗，而是一场速度的竞争。一种由带有NOVA1基因变体的尼安德特人细胞制成的器官在其细胞之间的突触连接上有缺陷，影响其神经网络。这是否会使它的适应速度比人类器官慢?虽然是推测性的，但研究结果可以为我们的人类祖先是否思维更快、影响他们的行为提供线索。
有多条腿的蜘蛛机器人使Muotri的实验室能够观察单个器官是如何进行协调的。接下来的一个实验将会是看看几种有机物是如何处理合作的。它们会相互作用以实现共同的目标吗?合作机器人的设计仍在计划阶段——它可能需要两到三个像人类一样的手臂一起举起物体，或者像蚂蚁和蜜蜂这样的群居昆虫的机器人版本。“这可能听起来像科幻小说，”Muotri说，“但它确实发生了，而且他们有明确的目的。”
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作者
JV是一位屡获殊荣的科学记者，拥有进化生物学博士学位。他在BBC《科学焦点》(Science Focus)工作了几年，负责栏目，撰写从同性恋基因、网络表情包到死亡科学和生命起源的各种文章。
