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语言神经网络的演化机制尚不明确，为探究人类弓状束（AF）特异性，研究人员利用高分辨率扩散 MRI 分析 20 例黑猩猩（野生与圈养）及 20 例人类大脑。发现黑猩猩存在 AF 与中颞回（MTG）的连接但弱于人类，挑战了 AF 形态人类特异性的观点，为语言演化研究提供新视角。
语言是人类区别于其他物种的重要特征之一，但其神经基础的演化过程却一直笼罩在神秘的面纱之下。在人类大脑中，弓状束（arcuate fascicle，AF）被认为是连接语言相关区域的主要纤维束，它连接着额叶和颞叶的语言区域，尤其是上颞回（superior temporal gyrus，STG）和中颞回（middle temporal gyrus，MTG）。其中，AF 与 MTG 的强连接被认为是人类特有的，这一观点也深刻影响了语言演化的理论。然而，这一传统认知是否准确？其他灵长类动物是否真的完全不具备类似的神经结构？这些问题一直困扰着科学界，也成为了推动此项研究的关键动力。
为了揭开这些谜团，德国马克斯?普朗克人类认知与脑科学研究所（Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences）等机构的研究人员开展了一项具有突破性的研究。他们的研究成果发表在国际顶级期刊《Nature Communications》上，为我们理解语言神经网络的演化提供了全新的视角。
研究人员采用了高分辨率扩散磁共振成像（diffusion MRI）技术，对 20 例黑猩猩（包括野生和圈养个体，共 39 个半球）和 20 例健康人类参与者的大脑进行了详细分析。黑猩猩大脑样本来自非洲野生动物实地考察点、保护区和欧洲动物园，均为自然死亡或因不可避免原因死亡的个体，确保了样本的自然性和代表性。
研究结果
确定性纤维束成像（Deterministic tractography）
通过在彩色编码图像上视觉识别 AF 白质结构，研究人员在个体空间中对全脑纤维束进行虚拟解剖。以额下回和中颞回区域作为种子区域，并在腹侧脑岛设置排除掩码。结果显示，黑猩猩的颞叶连接存在高度变异性。值得注意的是，使用这种解剖技术，在 39 个半球中的 9 个（左半球 20 个中有 5 个，右半球 19 个中有 4 个，共 20 个个体中的 8 个）发现了与 MTG 的连接。
定量概率纤维束成像（Quantitative probabilistic tractography）
为了与以往研究进行直接比较，研究人员使用标准化黑猩猩模板（JUNA）和 FSL 软件进行了观察者独立的概率纤维束成像。解剖学定义的颞叶感兴趣区（ROI）来自 DAVI130 图谱，并对后边界进行了调整。结果令人惊讶：使用概率纤维束成像，在所有 20 只黑猩猩中都检测到了直接的 AF-MTG 连接。在 2 个个体的半球中，概率纤维束成像未能以足够的稳健性检测到 AF-MTG 连接，这些受试者被排除在定量偏侧化分析之外。为了用更保守的方法进行验证，研究人员还使用相同的 ROI 进行了系统的确定性纤维束成像，结果显示出与系统概率纤维束成像相同的连接模式。
人类与黑猩猩连接强度的比较（Comparison of connectivity strength between humans and chimpanzees）
通过贝叶斯线性混合模型比较黑猩猩和人类 AF-STG 与 AF-MTG 连接的强度和偏侧化。在黑猩猩中，AF-STG 连接明显强于 AF-MTG 连接（左半球中位数连接强度为 14.3 倍，右半球为 45.3 倍）。而在人类中，情况则相反，AF-MTG 连接强于 AF-STG 连接（左半球中位数连接强度为 6.32 倍，右半球为 2.5 倍）。
个体水平的半球特化（Individual-level hemispheric specialisation）
研究人员计算了左右半球的不对称商（Asymmetry Quotient，AQ），以分类个体的偏侧化情况。在黑猩猩中，所有个体的 AF-MTG 连接都存在偏侧化，除了一个个体外，其他个体的 AF-STG 连接也存在偏侧化。AF-STG 在 19 个个体中有 10 个左偏侧化，8 个右偏侧化；AF-MTG 在 17 个个体中有 11 个左偏侧化，6 个右偏侧化。相比之下，20 名人类参与者中，15 人 AF-STG 左偏侧化，19 人 AF-MTG 左偏侧化。
群体水平的半球特化（Group-level hemispheric specialisation）
在群体水平上，黑猩猩左 AF-STG 连接比右强 35%，左 AF-MTG 连接比右强 4.3 倍。人类左 AF-STG 连接比右强 26%，左 AF-MTG 连接比右强 3.18 倍。统计模型证实了人类已知的整体强左偏侧化（99.3% 后验支持），并支持 AF-MTG 在人类和黑猩猩中比 AF-STG 更偏侧化（93.6% 后验支持）。
野生与圈养比较（Wild versus zoo comparisons）
尽管样本量较小，无法进行统计学检验，但值得注意的是，圈养黑猩猩的 AF-MTG 通路偏侧化可能与生活环境有关。9 只圈养黑猩猩中有 8 只表现出该连接的左偏侧化，而野生个体则表现出更多样化的模式（2 个左偏侧化，4 个右偏侧化）。
研究结论与讨论
这项研究通过高分辨率的脑扫描数据，首次在野生和圈养黑猩猩中发现了直接的、偏侧化的 AF-MTG 连接。虽然这种连接的强度远低于人类的 AF-MTG 连接，但这一发现彻底挑战了传统观点中 AF 形态为人类特有的认知。研究结果表明，人类特有的 AF 形态可能是通过加强大脑中已存在的连接而演化而来，而非全新产生。这种支持复杂交流的神经结构很可能在 700 万年前人类和黑猩猩的最后共同祖先中就已经存在，为人类谱系中语言过程的演化奠定了基础。
此外，研究还发现黑猩猩 AF-MTG 连接的偏侧化可能受到生活环境的影响，圈养个体的左偏侧化比例更高，这提示了大脑可塑性在神经结构形成中的潜在作用。尽管黑猩猩 AF-MTG 连接的行为相关性尚不清楚，但其与前额叶皮层（包括布罗卡区的同源区域）的连接，可能为黑猩猩的复杂交流（如目标导向的发声和手势）提供了神经基础，这些交流行为被认为是语法和语义的潜在前体。
这项研究不仅填补了语言演化神经机制研究的重要空白，还为理解人类语言的起源提供了关键的演化证据。它揭示了语言相关的神经特化可能是一个渐进的演化过程，而非突然的飞跃，这对于我们重新认识人类与其他灵长类动物的神经联系具有深远意义。
