我们都知道，大脑是由软组织所构成的，所以在死亡后数分钟内就会因为自溶而开始分解。一般情况下，自溶会从大脑和肝脏开始，随后就是腐败，这是一个将组织变成气体、液体和盐的分子过程。科学家曾经在某些潮湿缺氧的环境中找到了罕见的，仿佛是被“腌渍”过的人类大脑。就比如说2600多年前的黑丝林顿人大脑。但是在考古记录中的史前人类大脑寥寥无几，因此，科学家缺乏完好的尼安德特人和早期智人大脑以供研究。
但一支富有创新精神的团队利用计算神经解剖学方法，重建了这样的大脑，并且首次制作了3D模型。这项研究发表于《科学报告》杂志。
“我们重建了颅骨化石内的一个大脑，这在该领域是一个全新的尝试。”共同作者、庆应义塾大学机械工程系的荻原直道(Naomichi Ogihara)说。
荻原直道和另两名作者佐藤则宏(Norihiro Sadato)、赤泽健(Takeru Akazawa)以及同事们一道，利用四个尼安德特人和四个早期智人颅骨化石的虚拟铸件，重建了他们的大脑。这些尼安德特人的栖息地位于如今的以色列、法国和直布罗陀，那些早期智人则来自于以色列和捷克。
然后，研究人员使用1,185个活人的大脑核磁共振成像数据，建立普通人的大脑模型。他们还参考了非人灵长类动物的大脑，以及3.2万年前一个克鲁马努人的颅骨。
由此产生的电脑模型经过调整，以匹配尼安德特人和早期智人颅骨化石虚拟铸件的形状。这使研究人员可以预测这些史前人类的大脑可能长什么样，以及两个种群的大脑区域有何不同。
应该指出的是，很多研究人员认为，尼安德特人和我们是同一个物种。荻原直道说，有充分的证据“证明尼安德特人与智人进行过杂交。我们也这样认为”。
因此，现今的大多数人都保留了尼安德特人的DNA，包括祖籍北非的人以及带有欧亚血统的人。
这项研究中的早期智人甚至也可能和尼安德特人有血缘关系。
“我们肯定不能排除这样一种可能性，即我们使用的样本已经是早期智人与尼安德特人的杂交后代。”荻原直道说。
但他补充说，“不过，也没有明显的理由这样认为，所以我们假定，这项研究中使用的样本不是早期智人和尼安德特人的杂交后代。”
先前的研究显示，尼安德特人的大脑比解剖学意义上的现代人类更大。荻原直道的电脑模型证实了这一点。但他们认为，大脑更大未必意味着更好。
他们发现，尼安德特人和早期智人的大脑形态有着显著差异，比如早期智人的小脑更大。而小脑与语言理解和生成能力、工作记忆以及认知灵活性有关，因此他们认为，早期智人在这些能力方面要强于尼安德特人。
“这并不是说尼安德特人不会处理语言。”荻原直道说，“我们认为，他们能进行口头交流，但由于大脑结构的不同，他们使用语言的社交能力可能很有限。”
尼安德特人也许更依赖于视觉信息。他们被认为是世界上最早的艺术家。之前，考古学家在西班牙的三个尼安德特人洞穴中发现了6.5万年前的壁画，这是已知最早的洞穴艺术。
荻原直道和同事们认为，尼安德特人的枕叶比早期智人更大。
“枕叶是视觉处理中心。”荻原直道解释说，“尼安德特人可能需要较大的枕叶来弥补欧洲较弱的光线环境”。
因此，尼安德特人也许无法像早期智人那样进化出更大的小脑。
大脑之间的对比研究存在固有的难点，因为哪怕是如今同一物种的个体，大脑也不尽相同。例如，男人的大脑往往略大于女人的大脑，但大多数科学家认为，大脑的大小未必与智力高低有关。
当早期智人开始控制尼安德特人的地盘时，尼安德特人更大的大脑似乎没有优势可言。虽然尼安德特人在某种程度上被现代智人吸收(通过他们的DNA)，但他们的灭绝被普遍认为开始于约4万年前。这一时期恰逢越来越多的早期智人迁移到欧亚大陆。
荻原直道说，其团队的研究不能断定尼安德特人消失的原因。但他说，研究表明，尼安德特人和早期智人的大脑结构存在先天的形态差异，这可能导致了认知和社交能力的差异。
他说，“即使差异很小，但在自然选择面前，也可能变得很明显。”
对于尼安德特人的大脑能力究竟如何，目前仍无定论。加泰罗尼亚高级研究所的乔奥·兹尔霍(Joao Zilhao)是发现尼安德特人洞穴壁画的团队成员之一。
兹尔霍说，尼安德特人和早期智人肯定都已经拥有高等象征性行为(比如洞穴艺术和人体装饰)所需要的认知能力。
“我们发现尼安德特人和早期智人都具有这种能力，意味着这种能力在50万年前就出现在了二者的共同祖先身上。”他说，“因此，我觉得完全可以认为，一种可能的情况是大脑、语言和象征性思维在共同进化，而且从我们在化石记录中看到的脑容量大的史前人类开始，也就是从至少150万年前开始，我们所知的人类认知基础就已经存在。”
对于这样的解释，荻原直道和同事们持开放态度。
“我们希望与研究人脑进化等相关领域的学者交流想法，进一步完善我们的方法。”他说，“我们也有兴趣将我们的方法应用于其他人种的大脑重建。”
