比較認知の統合的理解：ヒトの脳進化からの教訓

An integrative understanding of comparative cognition: lessons from human brain evolution.

• Yuxiang Liu
• Genevieve Konopka

抄録

動物の認知を包括的に理解するためには、行動、電気生理学、神経解剖学、発生、ゲノミクスなどの研究を統合する必要があります。比較認知の研究は、生物生物学者の間でますます注目されていますが、現在の研究のほとんどは、行動や解剖学的構造を比較してその適応的価値を理解することに焦点を当てています。しかし、人間の脳の最も複雑な認知プログラムを理解するためには、多くの学問分野のより大きな統合が必要である。このレビューでは、まず、ヒトと他の霊長類との神経解剖学的な比較から始める。ヒトの脳の特殊化は、特に高次認知のための領域（前頭前野など）における大脳新皮質の拡大であると考えられる。その結果、ニューロンの数が増え、計算能力が向上する。さらに、ヒトの脳における遺伝子発現の変化は、遺伝子制御領域のDNA配列の正の選択と関連していることを明らかにした。これらの結果は、脳の発達に関わる遺伝子が認知進化の主要な要因であることを示唆しているだけでなく、非モデル生物の比較認知を統合的かつ機能的に理解するためには、高品質な全ゲノムシークエンスと遺伝子操作技術が必要であることを示しています。

A comprehensive understanding of animal cognition requires the integration of studies on behavior, electrophysiology, neuroanatomy, development, and genomics. Although studies of comparative cognition are receiving increasing attention from organismal biologists, most current studies focus on the comparison of behaviors and anatomical structures to understand their adaptative values. However, to understand the most potentially complex cognitive program of the human brain a greater synthesis of a multitude of disciplines is needed. In this review, we start with extensive neuroanatomic comparisons between humans and other primates. One likely specialization of the human brain is the expansion of neocortex, especially in regions for high-order cognition (e.g. prefrontal cortex). We then discuss how such an expansion can be linked to heterochrony of the brain developmental program, resulting in a greater number of neurons and enhanced computational capacity. Furthermore, alteration of gene expression in the human brain has been associated with positive selection in DNA sequences of gene regulatory regions. These results not only imply that genes associated with brain development are a major factor in the evolution of cognition, but also that high-quality whole-genome sequencing and gene manipulation techniques are needed for an integrative and functional understanding of comparative cognition in non-model organisms.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Integrative and Comparative Biology. All rights reserved. For permissions please email: journals.permissions@oup.com.