是什么让人类的大脑与众不同？这个问题回答起来并不简单，而且还需要未来几代神经科学家们的努力。但我们已经有了一些初步的答案。考虑到我们身体的尺寸，大脑作为一种器官显然比预想的要大。同时它还有自己特化的脑区——其中一块用于处理语言。近年来，对大脑的扫描研究逐渐使我们明白，人脑神经元间特殊的连接方式也是答案的一部分。
　　核磁共振成象（MRI）是这些研究中一种关键的工具，具体而言它是一种弥散张量成像。这种技术可以在不开颅骨的前提下，将神经元延伸出的连接不同脑区的长纤维可视化。这些连接像电线一样在神经元间传递电信号。所有这些连接合在一起被称为连接组，它能为我们研究大脑如何处理信息这个问题提供线索。
　　关于连接组一直存在的一个问题是：哪种独特的连接方式（如果存在的话）导致了小鼠、猴子和人之间显著的认知差异。一种名为比较连接组学的新方法已经发现了不同物种间脑内连接的一般规律，它们或许可以帮助回答上述问题。同时它还发现了人类连接组的独特之处以及负责维持脑内连接的细胞中发生的变化。这些进化上的创新之处共同作用，似乎能使人类庞大大脑中的信息流通更有效率。但当它们出现混乱时，就会引发精神疾病。
　　假设每个神经细胞与其他所有神经细胞相连，这种一对多的方式构成的连接组是最高效的。但这种模式需要大量的空间和能量来容纳所有的连接并维持其正常运转，因此是肯定行不通的。另一种模式为一对一的连接，即每个神经元仅与其它单个神经元相连。这种连接难度更小，但同时效率也更低：信息必须像踩着一块一块的垫脚石一样穿过大量的神经细胞才能从A点到达B点。
　　“现实中的生命处于二者之间，”特拉维夫大学的Yaniv Assaf说道，他在《自然·神经科学》上发表了一项关于123种哺乳动物连接组的调查。Assaf的选题过程并不是那么直接：起初，他只是和大学的同事Yossi Yovel 一起给蝙蝠大脑做成像当做周末的业余爱好，之后才逐渐转变为一项长达七年的探索。七年间他们从一家邻近的兽医研究所借到了尽可能多的哺乳动物死亡后的大脑用以研究。两位研究者从最小的蝙蝠脑（需要通过放大镜观察）到人脑，研究了许多种动物的大脑，包括长颈鹿、蜜獾和奶牛。他们的团队从中发现工作中的连接有着相同的模式：不同物种的大脑中，信息从一个位置到达另一个位置所需要的垫脚石的数量是大致相等的，而且采用的连接方式是相似的。
　　但是，不同物种间脑内连接布局实现的方式却存在差异。有着少数连通大脑两个半球的长距离连接的物种每一个脑半球中往往会有更多较短的连接，脑半球中邻近的脑区会频繁交流。而人类和其它灵长类有着较多长距离连接的局部网络会更稀少。
　　这种连通的方式也许反映了将神经系统装入头骨时所受到的几何限制。但是同一物种内连接的差异可能也伴随着不同的功能。“如果你某一脑区的连接很密集，你或许拥有别人不具备的能力。”Assaf说。
　　虽然人脑也遵循着哺乳动物连接的规则，但是它还具有一些显著的新颖之处。阿姆斯特丹自由大学的Martijn van den Heuvel和埃默里大学的人类学家James Rilling将人类与我们现存最相似的近亲——黑猩猩的连接组进行了一次有针对性的比较，并发现了33种人类特有的连接，相关论文已于去年发表。与其余255种共有的连接方式相比，这些独特的连接更长且对于网络效率而言更加重要。同时，长距离的连接还将涉及到语言、工具使用、模仿的大脑皮层中高度相关的脑区紧密连接到一起。
　　“人脑倾向于花大力气来维持相关脑区的连接，”van den Heuvel说道。这种方式可以使不同部位信息的整合更有效率，尤其是与概念处理相关的信息整合。“我认为用在这上面的资源给我们带来了更加复杂的大脑功能。”他补充道。
　　当van den Heuvel和他的同事们研究语言相关的脑区时，一种“连接指纹”突然浮现出来。布罗卡氏区（Broca’s area）和韦尼克区（Wernicke’s areas）分别是负责人类语言产生与理解的两个脑区。黑猩猩的这两个脑区受到了限制，但人脑中这两个区域的连接更强，而且从布罗卡氏区到其它脑区的连接实际上会更弱一点。似乎这两个脑区将处理能力奉献给了彼此，并为语言功能搭好了舞台。
　　然而，这些特有的连接或许构成了人类的阿克琉斯之踵。在去年11月发表的一项研究中，van den Heuvel、Rilling和他们的同事们发现，在精神分裂症中这些人类特有的连接更易受到扰动。
　　虽然这些研究认为脑内连接在进化上有着重要意义，但是成像方法却并不是万无一失的。由于分辨率有限，它们可能会漏掉一条连接的末端或转折。特拉华州立大学研究人类大脑进化的助理教授Christine Charvet称，这一缺陷意味着该领域需要通过其他方面的证据来证实这些发现。
　　基因组学可以弥补成像方法的一些缺陷。增强子是控制基因是否表达的一类DNA片段，荷兰伊拉斯姆斯大学医学中心的Menno Creyghton和他的同事在今年一月发表的一项研究中发现人类和黑猩猩身上的某些增强子与我们的远亲猕猴和狨猴有着显著的不同。这种基因重组发生在用绝缘鞘和蛋白质包裹连接的少突胶质细胞中，使电信号能够迅速到达目标。
　　Creyghton认为这种细胞在试图跟上大脑的增长。“这些少突胶质细胞需要彻底改造自己以协助我们更大的大脑，”他说。“所以这一个显著的突变让你拥有了更大的大脑，这之后你需要做大量的调整来适应它。”
　　（Michele Solis）