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1、2011年第56卷第16期：1282~1287《中国科学》杂志社论文www.scichina.comcsb.scichina.comSCIENCECHINAPRESS利用3D激光扫描技术分析周口店直立人脑的不对称性①①②吴秀杰,潘雷①中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,中国科学院脊椎动物进化系统学重点实验室,北京100044;②中国科学院研究生院,北京100049E-mail:wuxiujie@ivpp.ac.cn2011-01-04收稿,2011-03-23接受国家自然科学基金(40972017)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-159)、中国科学院战略性先导科技专项(
2、XDA05130100)和科技部国际合作项目(2009DFB20580)资助摘要探讨早期人类脑不对称性的主要研究材料是古人类颅内模,即从颅骨内表面得到的脑关键词的外部形态.由于受研究材料和方法的限制,对脑不对称性的研究一般只局限在左右半球向周口店直立人前、向后突出的程度,或者对脑的前部、后部宽度的对比上.本文利用3D激光扫描技术,对脑不对称性距今40~80万年前的周口店直立人脑的不对称性进行了研究,通过与现代人颅内模对比,显脑量表面积示周口店直立人和现代人在左右半球的绝对脑量和表面积上都没有表现出明显的不对称性,脑演化然而在脑量和表面积构成的相对脑量上表现出明显差异:周口店直立人左右半球的相对
3、脑量没有显著差异,个体间差异较大;现代人左半球的相对脑量明显大于右半球,个体间变异范围较小.提示在人类进化过程中脑的不对称性不是发生在左右半球的绝对脑量上,而是起源于相对脑量的变化,这种解剖结构的变化可能与脑一侧优势的演化过程相关.自1861年法国医生皮埃尔·布罗卡发现左脑半球态特征的信息,故而成为分析和探讨人类脑进化的[12]是语言的功能区以来,人们对大脑左右半球的不对重要研究材料.人类大脑的形态结构极为复杂,称性就一直存在浓厚的兴趣.人类左右脑半球在解大脑半球的表面有着无数深浅不同的沟、裂和脑回,剖结构和功能上具有高度的特异化,各自负责某些颅内模虽然保存了脑表面的形态特征,但其沟回特专门的
4、活动,脑的一侧优势与左右半球解剖结构的点并不很清楚.在颅内模上可见的标志性压迹为冠[1]不对称具有一定关系.对于现代人脑左右半球解剖状缝、矢状缝、人字缝和乙状沟,根据这4个标志在结构的不对称性研究较多,通过X线摄影法、MRI颅内模上所划分的各个脑叶与实际脑叶并不完全一[2]和CT等技术,发现现代人脑半球的重量、乙状沟致.尽管如此,通过对颅内模的长、宽、高以及对各[3][4]裂的长度、静脉窦的走向、额极枕极突起的程脑叶和沟回特点的研究,可以了解化石人类脑的大[5,6][7][8]度、神经细胞的数量、脑沟回的模式、侧脑室体形状,提供古人类脑的解剖、生理和进化等方面的[9][10]的大小以至于脑叶生
5、长发育的速度等等都存在信息.由于受研究材料和方法的限制,对古人类脑不不对称性.脑的不对称性同人的行为特征,如语言、对称性的研究一般局限在左右两半球向前(额极前突)[11]利手、音乐才能、学习能力等相关联.和向后突出(枕极后突)程度、或者两侧额叶、枕叶宽[4,6,13,14]头骨石化过程中,脑的软组织已经不复存在,古度的对比上.一些学者的研究发现南方古猿、人类脑不对称性研究的主要材料是颅内模.颅内模能人、尼安德特人、直立人和智人的颅内模都存在明[13,15]是从颅骨内表面得到的脑的外部形态,颅内模并不显的不对称性,表现为左枕叶和右额叶偏大,脑代表原始的脑的解剖结构,但因其保存有脑表面形的不对称性
6、可能与使用工具和姿势语言的产生有英文版见:WuXJ,PanL.IdentificationofZhoukoudianHomoerectusbrainasymmetryusing3Dlaserscanning.ChineseSciBull,2011,56,doi:10.1007/s11434-011-4512-1论文[11,16]关,推测脑的不对称性在人类的进化过程中起源很早,当时的人可能已经具有了用右手执物的习惯.化石颅内模解剖结构不对称的研究,可以为脑一侧优势的起源提供证据.周口店是在我国境内最早发现的直立人化石地点,自1927年正式发掘以来,周口店第1地点迄今已经发现了较完整的6具头盖骨化
7、石(表1).即周口店直立人(ZKD)Ⅱ,Ⅲ,Ⅴ,Ⅹ,Ⅺ和Ⅻ号,并人工复原出相应的6件颅内模标本.1932年,步达生复原了图1本文使用的周口店直立人颅内模标本左侧面观ZKDⅢ号颅内模,发现其左侧额下回与语言相关的(a)ZKDⅢ;(b)ZKDⅡ;(c)ZKDⅩ;(d)ZKDⅪ;(e)ZKDⅫ;Broca’s区的面积大于右侧,推测周口店直立人的脑(f)ZKDⅤ[19][20,21]具有不对称性.1935
