许多重要的选择似乎使理性与情感相对立。流行文化常常将这种紧张关系描述为大脑两个部分之间的竞争：一个更新、更先进的理性思维中心和一个基于本能的古老“爬行动物大脑”。但是，大脑的进化历史似乎远比简单的旧与新之间的斗争复杂得多。乔治亚理工学院计算科学与工程学院的助理教授兼神经科学、神经技术与社会研究所（INNS）成员内比尔·伊曼解释道：“在20世纪50年代曾提出一个理论，认为大脑是分层进化的，从基本的生理功能到爬行动物大脑中的情感，再到人类的复杂推理。这并不是一个进化生物学家会考虑问题的方式。”在《科学进展》上发表的研究表明，大脑的进化可能更容易通过连接方式来理解，而不是新区域堆叠在旧区域之上。通过检查生物性大脑和人工神经网络的组织，伊曼和他的同事发现进化可能涉及在竞争的连接策略之间分配有限的大脑空间。他们的模型描述了两种根本不同的大脑神经组织之间的计算拉锯战，这两种组织在出生之前就已经建立。这一发现可能有助于解释大脑进化中的一个长期难题，并可能指向新的构建AI系统的方法，这些系统使用更少的数据和能量。“爬行动物大脑”模型为何不准确“逻辑大脑”和“爬行动物大脑”等术语实际上指的是功能截然不同的脑区群。外层的大脑新皮层通常与高级思维相关，参与视觉、感知、推理和其他复杂能力。而所谓的爬行动物大脑则更难以如此简单明确地定义。“边缘系统，有时被称为‘爬行动物大脑’，广义上控制情感——但它还包含其他具有不同功能的成分，”伊曼解释道。该系统包含参与记忆、嗅觉、导航和情感调节的不同区域。“为什么人们会将所有这些不同区域聚集成一个大的系统呢？对这些不同电路之间共同点的理论一直缺乏。”为了探讨这一问题，研究人员比较了这些脑系统在物种间的变化。他们并没有逐一查看单独的区域，而是检查了边缘系统与新皮层在进化历史中的变化。一个明确的模式浮现出来。当边缘系统的一部分相对较大时，其他边缘区域也往往较大。与此同时，新皮层通常较小。这表明这些区域并不是独立进化的。“相反，”伊曼表示，“这是跨物种对这些区域的协调扩展。”这一模式指出边缘系统更像是一个集成网络，而不是一个无关结构的集合。在进化过程中，它的不同组成部分似乎是共同扩展和收缩的。下一个问题是，是什么导致这种协调的变化。大脑接线的两种不同方式伊曼的解释集中在不同大脑系统在出生前的接线方式上。新皮层中的神经电路排列成空间地图。处理相邻身体部位（如拇指和食指）的脑区也相互靠近。同样的空间组织出现在处理视觉和声音的系统中。边缘系统的组织则不同。它并不是以空间方式布局，其接线更像是条形码，分布的活动模式代表特定的气味或复杂的记忆。研究人员使用AI模型测试这些差异是否源于内置结构，还是主要通过经验学习而来。当一个AI网络以局部的空间连接创建时，自然非常适合处理视觉、声音和触觉。相比之下，分布式的“条形码样式”网络则在气味识别和记忆上表现强劲。大脑空间的进化竞争随后，研究人员调查了为何这些大脑系统的相对大小在物种中如此一致地变化。基本的想法是，大脑的资源有限。空间和能量是有限的，因此自然选择可能会偏爱在特定环境中最有用的接线系统。为此，研究团队创建了一个多模态人工网络，在其中空间和分布式系统竞争“地产”。当模拟环境偏向气味时，分布系统中的每个区域都扩展，而新皮层则变得更小。相反，当视觉被优先考虑时，模式则相反。这种权衡可能有助于解释真实动物之间的显著差异。