复杂工具的制作与使用被认为是智人独特的能力。既有研究发现成年人类被试存在着对于工具类客体加工的左侧偏侧化大脑特异性网络，包括左侧外侧枕颞叶区域、左侧顶叶区域、左侧额下回以及左侧运动前回区域。这些区域在被试处理工具的视觉、听觉、语言、操作等信息时均存在特异性激活，并且它们之间存在结构和功能连接。但工具类客体网络神经基础的演化与个体发育情况却未知。 2022年5月29日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室毕彦超课题组和郁曦课题组在《NeuroImage》杂志上发表题为Brain intrinsic connection patterns underlying tool processing in human adults are present in neonates and not in macaques的研究论文，通过对比成年人类、猕猴和人类新生儿的对应模式，解析了成年人类的工具类客体神经网络演化和个体发育情况。 该研究首先使用跨群体配准手段将成年人类工具加工区域进行配准，得到猕猴与人类新生儿工具类客体（同源）区域，并考察和比较不同群体这些区域间的静息态功能连接模式。结果发现，在人类新生儿大脑中，存在着与成年人类被试类似的工具类客体加工网络，而在猕猴大脑中则不存在与成年人类被试类似的工具类客体同源区域加工网络（图1）。同时，工具加工（同源）区域之间连接的的拓扑模式在成年人类群体和人类新生儿群体间的相似性要显著高于猕猴群体与任一人类群体。进一步的，额叶的运动前回与顶叶之间的连接在成年人类被试群体和人类新生儿间是最像的，而在猕猴与人类群体间是最不像的（图2）。这些表明人类在有个体经验之前，已经存在工具类客体加工网络雏形，这对之后阶段特有的复杂的工具使用起到了支持作用，特别是运动前回与顶叶之间的连接对此起到了重要作用。该研究为人类神经表征的独特性问题提供了实证证据，为进一步理解工具使用的神经、计算机制提供了指导。
图1. 与成年人类被试类似的工具类客体加工网络存在于人类新生儿大脑中，而不存在于猕猴大脑中
图2. 高度相似的工具加工（同源）区域间连接拓扑模式存在于成年人类群体和人类新生儿群体之间，而不存在于猕猴群体与任一人类群体间
该研究工作得到了国家科技创新2030——重大项目（2021ZD0204104），国家自然科学基金（32100867，31925020，82021004，32071050），中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。北京师范大学毕彦超课题组博士生温浩杰为第一作者，通讯作者为北京师范大学毕彦超教授和郁曦助理教授。合作者美国儿童心理研究所徐婷博士及北京师范大学王效莹副教授对此项工作做出了重要贡献。
文章连接：https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2022.119339
Wen, H., Xu, T., Wang, X., Yu, X., & Bi, Y. (2022). Brain intrinsic connection patterns underlying tool processing in human adults are present in neonates and not in macaques.NeuroImage, 119339.