周口店直立人下颌前臼齿齿冠形态结构及其变异

采用形态观察和几何形态测量方法对周口店直立人, 以及南方古猿、非洲早期人属、亚洲其他地区直立人、欧洲更新世人类、现代中国人下颌前臼齿(P₃, 72枚; P₄, 69枚)进行了对比分析, 结果显示人类下前臼齿齿冠咬合面形态结构及轮廓形状具有明显的演化变化. 南方古猿下前臼齿齿冠轮廓不对称, 颊侧近、远中垂直沟明显; P₃咬合面前凹开裂, 跟座较大; P₄齿冠颊侧近、远中垂直沟明显; 出现 “H” 型齿沟. 这些特征在后期化石人类中有不同程度的体现, 但呈减弱趋势. 现代人P₃和P₄齿冠轮廓基本对称; 齿冠颊侧近、远中垂直沟已经消失或微弱; 跟座缩小. 本研究发现周口店直立人下前臼齿保留了许多早期人类的原始特征, 包括齿冠舌侧不对称、明显的颊侧近、远中垂直沟等. 此外, 周口店直立人P₃和P₄齿冠形态存在明显的内部变异, 主要包括程度不同的颊侧近、远中垂直沟、轮廓对称性、齿尖区相对于外轮廓的分布位置和跟座的大小比例. 与亚洲其他地区直立人相比, 周口店直立人下前臼齿齿冠形态及轮廓形状与淅川标本以及印度尼西亚的S-1相类似, 而与S-6差别较大. 分析显示周口店直立人下前臼齿与欧洲更新世中期人类有相似的特征, 但两者之间的差别更大.     

柳江人头骨化石的CT扫描与脑形态特征

柳江人头骨是迄今在中国华南地区发现的保存最为完整的更新世晚期人类化石, 因颅腔的内面附有坚硬的钙质胶结物, 无法获取清晰的颅内模, 以往的研究只是停留在头骨的外表面. 采用高分辨率CT机对柳江人头骨进行了扫描及三维重建, 获取虚拟的柳江人颅内模及脑的形态特征的数据, 为其在人类进化上的地位提供新的信息. 通过与和县, 周口店(ZKD), KNM-WT 15000, Sm 3, Kabwe, Brunn 3, Predmost等化石人类及现代人颅内模的比较, 显示柳江脑多数特征与现代人相似,如长而宽的脑型, 额叶宽阔饱满, 脑较高, 顶叶加长; 少数特征与现代人不同而似早期人类,如枕叶后突程度较现代人显著、小脑半球较现代人收缩. 对虚拟颅内模的测量显示柳江人的颅容量为1567 cc, 位于晚期智人的变异范围而远大于现代人的平均值. 柳江人脑的发育程度与晚更新世晚期人类最接近.     

•编者按•

今年是北京直立人(俗称北京猿人)第一个完整头盖骨发现80周年. 北京直立人的第一件化石出土于1921或1923年, 1926年在运往瑞典的标本中鉴定出一枚属于人类的前臼齿从而使其出土地周口店闻名于世, 1927年发现了1枚保存完好的臼齿, 由此提出Sinanthropus pekinensis这个新属新种, 中译为中国猿人北京种, 1929年12月2日发现了第1个完整的头盖骨, 与爪哇猿人并立为当时已知的最初人类, 1931年, 从这个遗址出土的石片被鉴定为人工制造的工具, 一些遗物被鉴定为人类用火的余烬, 更坚实地确立了这种古人类在人类进化上的重要地位. 1959年东非坦桑尼亚奥都威峡谷发现170多万年前的石器, 大大地延长了人类历史的记录, 北京直立人不再是最早的人类. 但是由于这个遗址不但出土了大量的人类化石, 还伴存有丰富的石器、用火遗迹、哺乳动物和其他脊椎动物化石, 20世纪80年代应用新技术测年进一步认识到古人类在这个遗址生活的时间跨度很大, 所有这些与众不同之处使它的研究价值在更新世古人类遗址中仍然具有无与伦比的重要位置.......     

北极涛动比南极涛动纬向对称性更好

Fan (2007)最近从年际变化的角度研究了南极涛动的纬向不对称性问题. 利用观测和再分析资料以及海气耦合模式的模拟试验研究了北极涛动的纬向不对称性. 结果表明: 北极涛动同样存在纬向不对称性, 然而, 北极涛动的纬向不对称性显著地弱于南极涛动. 这出乎意料, 因为北半球海陆分布的纬向不对称性远远比南半球大. 进一步的分析表明: 1959~1998年北极涛动的东西两个半球的分量之间相关系数为0.54, 远大于南极涛动的东西两个半球分量之间的相关系数(0.23). 研究提出, ENSO可能是造成南极涛动和北极涛动的纬向不对称性差异的原因. 分析与南方涛动相关联的海平面气压场可以发现: 在北半球中高纬区的纬向不对称性要显著地弱于南半球的情况, 从而导致北极涛动的纬向不对称性要显著小于南极涛动. 利用一个海气耦合模式进行了敏感性试验, 初步研究了热带海气耦合作用对北极涛动纬向不对称性的影响.     

中国古人类学"多地区连续进化说"的产生与发展

关于现代人类起源,目前世界上有两大学说,一为"多地区连续进化说",一为"非洲来源说".或曰"取代说".前者主张非洲、欧洲和亚洲的现代人类,从各自地区原有的直立人独自演化而来,他们身上一直保持着各自地区化石人类解剖学上一系列连续性特征.     

河南灵井许昌人遗址大型食草类动物死亡年龄分析及东亚现代人类行为的早期出现

以近期发现的旧石器时代中期的河南灵井许昌人遗址动物群为主要研究目标. 埋藏学的分析表明, 原始牛和普通马是该动物群的优势属种, 同时也是灵井许昌人时期古人类的主要猎捕对象. 在死亡年龄分布模式方面, 这两种大型食草类动物都是以壮年个体占据绝对数量优势的一种组合面貌, 说明这一时期的东亚古人类已经是十分熟练的狩猎者, 他们完全有能力猎捕原始牛、普通马等大型食草类动物. 这一研究结果表明, 东亚旧石器时代中期及晚期的古人类在狩猎策略、能力以及群体组织等方面已经不存在明显差异, 从而验证了这一地区现代人类行为起源的早期理论.     

16导脑电信号分形强度的交叉分布

通过分析人闭目觉醒时的16导脑电信号(EEG)的多重分形特性, 发现人脑16导EEG信号具有不同强度的分形特性且存在稳定的分布现象, 强弱分布表现为在人脑的左右对应区域强弱相对、同侧相邻区域强弱交叉; 顶区、额区、前颞区、后颞区的左右对应区信号的分形强度左强右弱, 且左右差别较大; 在枕区、中央区、前额、中颞区分形强度右强左弱, 且左右差值较小. 通过对40名病人和10名健康人的分析和对比, 病人组和健康组的对应导联信号的多重分形强度虽然不同, 但其强弱分布的关系是不变的. 同一导联信号相比, 精神分裂症和抑郁症病人各导信号的多重分形强度大于健康人, 这表明人脑EEG信号的多重分形强度在诊断人脑非正常状态有潜在的应用价值.     

广西布兵盆地么会洞新发现的早更新世人类化石

么会洞出土的人类牙齿化石, 形态上与非洲南方古猿牙齿存在差别而与中国境内的直立人牙齿比较接近, 可暂定为直立人(Homo erectus). 共生的哺乳动物群中存在巨猿、爪兽、小猪、裴氏猪和小种大熊猫等华南早更新世巨猿动物群的代表性成员, 明确显示么会洞人类化石的时代为早更新世. 同时, 么会洞动物群的总体面貌与2 Ma的巫山龙骨坡动物群相似, 表明两者的年代相近. 目前, 亚洲发现的早更新世人类化石不如非洲的多, 而且在层位、年代和分类位置等方面仍有诸多争议. 此种状况显然不利于探讨至今仍未有满意答案的人类起源与进化之谜. 现在, 么会洞所提供的层位清楚、时代可靠和特征明显的人类化石无疑有助于改善上述状况.     

“高资人”化石与股骨形态变异的生物力学分析

运用生物力学方法对1980年在江苏镇江高资镇采集的2件完全石化的人类股骨进行分析,并在常规形态观测和加速器质谱14C测年的基础上对更新世人类化石及全新世现代人股骨形态的变异进行讨论.测年数据显示,"高资人"股骨可能属于全新世现代智人,但基于CT扫描数据计算出的骨干抗压抗拉强度、抗弯强度及其他形态特征都呈现某些较全新世现代人更显古老的特征.对比分析表明,人类股骨形态及测量值因其功能状况等原因具有相当大的变异,股骨形态特征不能作为判断化石系统发育地位的最关键证据.股骨生物力学参数是其功能状况的直接反映,在人类不同演化阶段因运动行为模式差异,其相对大小在不同人群存在更加明显分异,因而生物力学分析在长骨功能状况研究上具有很大应用价值.化石石化程度不是判断其年代的可靠标准.     

从群体到个体脑功能网络的分割及应用

脑成像研究显示,人的心理过程和认知行为是复杂多样的.认知功能定位并不局限于某一特定脑区,而是与脑功能网络密切关联.近些年,基于图论的分析方法推动了对脑功能网络的认识.功能磁共振最新研究发现,脑功能网络具有较大的个体差异性;它主要表现在不同功能网络分布空间和连接程度上的差异.因此,在个体水平上进行功能网络的分割和定位十分必要.相对于任务态,静息态功能磁共振具有实施方便、结果稳定性高等优点,是比较常见的功能网络的构建基础.本文着重介绍了不同的基于静息态数据进行的功能网络分割方法,主要包括聚类分析方法以及独立成分分析方法.在此基础上,又进一步阐释了个体功能网络分割方法以及研究进展.随后,从进化论的角度,本文认为脑功能网络在个体间存在差异的原因主要是由于人脑不同区域演变的不同程度以及高级认知需要导致的.最后,介绍了利用个体间脑功能网络差异的临床应用,以及对未来认知神经研究的展望.     

人脑形态网络及其在脑发育研究中的应用

人脑是一个极其复杂的系统,数以万亿的神经元通过突触构成了庞大的连接网络,如何系统而全面地刻画大脑内部的组织模式一直是神经科学家致力解决的热点问题.随着非侵入神经成像技术的兴起,基于磁共振成像的脑网络研究为揭示人脑的复杂结构提供了新的契机.其中,脑形态网络因其图像易获得、质量稳定和分析方法简单等优势引发了研究者的广泛关注.传统的脑形态网络是利用一组受试者的某种形态学指标构建的被试间协方差网络,只能反映大脑形态的群组特征.个体水平脑形态网络则针对个体大脑刻画脑区间的形态相似性,保留了个体的形态信息.多指标甚至多模态数据的应用,进一步整合多种互补的结构信息,能够综合表征皮层形态的拓扑连接模式.近年来,脑形态网络在探究人类大脑发育进程方面体现了重要价值.研究发现,胎儿时期形态网络从高度模块化的原始状态开始逐渐整合,至出生时已形成小世界拓扑,出生后至童年早期网络变得分离,童年晚期至青春期又逐渐整合,初级网络率先达到成熟而高级网络长期持续发育.这些结论为理解大脑认知功能的形成和发育障碍的起源提供了重要的理论支撑.本文介绍了两种脑形态网络的构建方法和图论模型的基本概念,回顾了脑形态网络在胎儿、婴儿、...     

Herto头骨:现代人的最古老化石

多年来,学术界一直就现代人起源的时间和地点进行争论.近十几年来,一系列分子生物学研究证据支持现代人在20万年前起源于非洲,然后向世界各地扩散并取代了当地的古老人类,成为现代人的祖先.这一观点构成了现代人"非洲起源说".与此相对应的"多地区起源说"认为,世界各地的现代人起源于当地的早期智人或直立人.这两种学说的激烈争论,已成为近年国际古人类学术界和媒体关注的热点.虽然"非洲起源说"逐渐获得了日益增多证据的支持,但迄今在非洲发现的最早的早期现代人化石,年代仅在距今10万年前左右.缺乏距今10万～20万年期间的化石证据,已成为"非洲起源说"的一大缺陷.     

过去十万年里的四种人及其间的关系

在过去的大约十万年里,已知共存的人类有四种:早期现代人、尼安德特人、弗洛勒斯人和丹尼索瓦人.早期现代人是我们当代人最近的祖先,形态与我们基本上一致.尼安德特人比早期现代人稍矮但身体和四肢粗壮,平均脑量稍大,晚更新世广布于欧洲,在西亚和中亚也有分布,消失于大约3万年前.古代DNA和形态学上的证据都证实,尼安德特人和早期现代人发生过基因交流.当代人基因组中携带的源自尼安德特人的DNA对当代人的生理机能、形态乃至对某些疾病的患病风险都有影响.弗洛勒斯人化石只出土于印度尼西亚弗洛勒斯岛,身材特别矮小,脑量仅为现代人的三分之一,生活于10~6万年前,其来源与其他人类的关系至今仍是个谜.丹尼索瓦人化石只出土于俄罗斯南西伯利亚阿尔泰地区的丹尼索瓦山洞,生活在大约4万年前,出土了一根手指骨和两颗牙齿.DNA显示其为与尼安德特人和现代人共存的另一种人.美拉尼西亚人基因组中有4.8%?±?0.5%来自丹尼索瓦人,有学者提示丹尼索瓦人与西藏人的基因交流对西藏人适应高原环境有帮助.另有研究称除了上述四种人以外,也许还有另外一种人尚未被发现.     

周口店早更新世哺乳动物化石新材料的初步研究

1985年,中国地质大学(武汉)曹伯勋等在填制1/5万周口店幅地质图过程中,在周口店距猿人洞地点北东约2km、海拔140m的太平山北坡发现了一个富含哺乳动物化石的早更新世洞穴——裂隙堆积地点(太平山北坡东洞,简称东洞),当时他们在剖面上采到一些哺乳动物化石,后来对该地点的地层、孢粉及古地磁做了研究,认为该地点为早更新世晚期.1992及1993年,作者又用筛洗法在剖面上进行逐层采集,获得了一批以小哺乳动物化石为主的材料,     

一门新兴的交叉学科--神经信息学

神经信息学是新近出现的一门新兴的交叉学科 ,它正在随着人类脑计划的实施而快速发展 .本文介绍了神经信息学的由来及其与人类脑计划的关系 ,分析了促使其发展的当代条件、神经数据的特点及其对信息科学技术提出的新要求 ,还介绍了神经信息学的研究项目实例 ,探讨了它的发展所带来的机遇和挑战 .     

CT观察魏氏准噶尔翼龙(Dsungaripterus weii,Pterosauria)头骨的脑腔形态

对于翼龙类脑部构造的研究,传统的方法是通过对其自然暴露的脑腔内模化石(如?Pteranodon)以及通过把脑腔周围的化石修理掉而暴露出内模化石(如Scaphognathus pur-doni)来进行研究.到目前为止,我们只有从以下有限的几种翼龙中获得有关脑腔结构的信息:Scaphognathus purdoni、Rhamphorhynchus、Pteranodon和Pterodactylus.但是,这一方法存在着很大的局限性,一方面,在野外进行化石调查发掘过程中,很难发现非常完整的脑腔内膜化石;另一方面,保存完好的头骨其脑腔部分由于被头部骨骼化石所包围,要想让它暴露出来,必须去掉其周围的骨骼,这样又会严重破坏化石的完整性.近来年,由于CT扫描技术(计算机辅助断层扫描技术),可以在不损坏标本的情况下,对埋藏于岩石中而又难于通过人工修理的化石及化石(头骨)的内部结构进行观察.因此它对于观察从化石表面不可见的内部构造,有很大的潜力.这一技术最初由Hounsfield设计用于获得人类头部的断面图象,后来,由Ledley等进一步发展为用于检查人类身体的其他部位.从1984年开始,这一技术逐渐地被应用在古脊椎动物化石的研究上.在本文中,我们利用CT扫描技术,对     

CT观察魏氏准噶尔翼龙(Dsungaripterus weii,Pterosauria)头骨的脑腔形态

<正>对于翼龙类脑部构造的研究,传统的方法是通过对其自然暴露的脑腔内模化石(如?Pteranodon)以及通过把脑腔周围的化石修理掉而暴露出内模化石(如Scaphognathus pur-doni)来进行研究.到目前为止,我们只有从以下有限的几种翼龙中获得有关脑腔结构的信息:Scaphognathus purdoni、Rhamphorhynchus、Pteranodon和Pterodactylus.但是,这一方法存在着很大的局限性,一方面,在野外进行化石调查发掘过程中,很难发现非常完整的脑腔内膜化石;另一方面,保存完好的头骨其脑腔部分由于被头部骨骼化石所包围,要想让它暴露出来,必须去掉其周围的骨骼,这样又会严重破坏化石的完整性.近来年,由于CT扫描技术(计算机辅助断层扫描技术),可以在不损坏标本的情况下,对埋藏于岩石中而又难于通过人工修理的化石及化石(头骨)的内部结构进行观察.因此它对于观察从化石表面不可见的内部构造,有很大的潜力.这一技术最初由Hounsfield设计用于获得人类头部的断面图象,后来,由Ledley等进一步发展为用于检查人类身体的其他部位.从1984年开始,这一技术逐渐地被应用在古脊椎动物化石的研究上.在本文中,我们利用CT扫描技术,对准噶尔翼龙头骨的脑腔内膜化石进行了初步观察.     

青藏高原大气氧含量影响因素及其贡献率分析

已有工作认为,近地表空气中氧气相对含量在不同海拔上无明显变化.然而,对采集自青藏高原的数据利用主成分分析发现, 500 hPa的大气温度(500 hPa-T)、地表植被盖度及海拔对氧气相对和绝对含量都产生一定的影响.就氧气相对含量而言,植被盖度的方差解释率为33.1%, 500 hPa-T和海拔的方差解释率分别为28.5%和3.9%,总方差解释率为65.5%;通过理想气体状态方程计算得到氧气绝对含量,发现海拔对其方差解释率为45.9%,植被盖度和500h Pa-T分别为18.5%和14.5%,总方差解释率为78.9%.认识高海拔地区氧气相对和绝对含量与其对应的植被及气象要素间的关系,不仅对改善居住及生活在高海拔地区人类和家畜的健康具有重要指导作用,也对加深理解全球变化背景下高海拔地区的环境风险有重要的理论与实践意义.     

非鸣禽成体环鸽脑中的新生神经元

自1983年Goldman等在世界上首次报道鸣禽成体脑中的新生神经元现象后,对新生神经元在鸣禽成体脑中产生、迁移和分化机理的研究已经取得了很大进展.许多人推测金丝雀等鸣禽脑中新生神经元的产生与它们对鸣啭学习和记忆功能有关.目前世界上对鸟类神经元产生的研究基本局限于鸣禽类,还未见在非鸣禽成体脑中有神经元产生的正式报道.由于新生神经元在鸣禽脑中的分布并不局限在控制发声的神经核内,它表明鸣禽成体脑中神经元的产生可能具有更为复杂的功能,因而神经元产生的现象也可能在非鸣禽成体脑中存在.为检验这种推想,本实验选用端脑中无明显控制发声神经核的非鸣禽环鸽(Streptopeliarisoria),应用放射自显影/免疫组织化学双重标记方法证明新生神经元在非鸣禽成体脑中的存在及分布特征.     

创造性的大脑网络连接特征与研究展望

创造性是人类智慧的重要体现,其复杂的认知加工依赖于多个脑区的相互作用而非受单一脑区的调控.人脑连接组学的发展为深入揭示创造性的脑网络基础提供了可能,创造性的脑机制研究也正逐渐从局部脑区拓展到脑网络连接层面.功能网络研究表明,默认网络、突显网络、额顶控制网络的协作模式在创造性思维各阶段发生着动态变化;这些网络在静息状态下的功能协作也与创造性有密切联系,高创造性个体的大脑自发性神经活动具有灵活易变的特点.结构网络的证据进一步确认了默认网络与额顶控制网络分别负责不同类型的创造性认知能力,如远距离概念的检索生成与组合评估.基于创造性思维的双加工模型,已有研究认为,默认网络主要通过自发性联想在记忆系统中检索和提取新颖信息,控制网络负责根据任务要求对当前观点进行评估和选择,突显网络可能根据联想内容的新颖性负责默认网络和控制网络之间的灵活转换.未来研究需要不断整合创造性领域的数据资源,确定创造性的主要成分及对应的测评工具,结合多模态脑影像揭示创造性的功能网络动态协作模式及结构网络的独特作用,并利用多组学多模态的大数据优势实现对个体创造性水平的精准预测评估,探索创造性培养的有效途径和大脑可塑性机制.