大腦的溝回是“擠”出來的？

　　最近，發(fā)表在《自然·物理》期刊上的其中一項研究成果很吸引人們的眼球，研究者們將一個凝膠做成人的大腦模型放進有機溶劑中泡脹，完成了這次“大腦發(fā)育“的模擬。這個泡在溶劑中的模型將幫助人們理解大腦溝回的形成過程。最后，研究者們認(rèn)為，大腦溝回或許是在皮層生長過程中自然而然地“擠”出來的。

　　大腦溝回的形成似乎是一個單純的物理過程，不過研究者也指出，不排除分子生物學(xué)層面的機制也發(fā)揮著作用

　　大腦的溝回到底是怎么形成的？這個問題和大腦中的很多謎團一樣，還沒有確切的答案。

　　署名為“Alulull”的神經(jīng)科學(xué)博士生在果殼網(wǎng)上撰文稱，“針對這個問題，科學(xué)家們在過去提出了不少理論。有人推測在發(fā)育過程中，大腦胚胎通過某種生化機制預(yù)設(shè)了溝回的位置；另一些人則認(rèn)為，大腦白質(zhì)當(dāng)中的神經(jīng)纖維充當(dāng)了‘牽引繩’，神經(jīng)連接豐富的皮層被收得更緊，中間區(qū)域就在周圍的擠壓之下拱了起來。”

　　早在2007年4月，美國麻省理工學(xué)院和哈佛醫(yī)學(xué)院等機構(gòu)的科學(xué)家獲取了11名不同年齡嬰幼兒的核磁共振頭部圖像，利用先進的圖像處理和人工智能技術(shù)對其進行分析，建立了大腦皮層溝回發(fā)育的定量模型。利用這些模型，可以精確地測量不同尺度的大腦溝回的發(fā)育時間和速度。最終，發(fā)現(xiàn)大尺度的溝回比小尺度的溝回發(fā)育得早，也更慢。

　　為了弄清大腦中溝回形成的過程，研究者們進行了多種嘗試，包括在有機溶液中“泡發(fā)大腦”，并用計算機建模進行模擬。

　　果殼網(wǎng)的文章稱，研究者對此前的實驗研究進行了總結(jié)，認(rèn)為包括大腦胚胎初始形狀、組織的性質(zhì)以及生長速度在內(nèi)的因素在很大程度上決定了大腦溝回的生長，而每個人大腦溝回形狀上的差異也可以從這些因素中尋找原因。過去已有實驗表明，一些影響大腦體積和皮層厚度的基因變異會導(dǎo)致皮層結(jié)構(gòu)的異常發(fā)育，而他們的大腦發(fā)育模型或許就能從生物物理學(xué)的角度為這些疾病提供解釋。

　　“從這個研究來看，大腦溝回的形成似乎是一個單純的物理過程，不過研究者也指出，不排除分子生物學(xué)層面的機制也在其中發(fā)揮著作用?！?/p>

　　在大腦發(fā)育過程中，主要的溝回是在妊娠中迅速成長并在嬰兒出生時完全成型，隨著進一步發(fā)育，大腦溝回的形狀和深度也會發(fā)生相對變化直至成年

　　大腦中的溝回是一部分大型哺乳動物的獨有特征。從演化的過程來看，大腦溝回起著重要的意義，它可以讓我們在體積有限的顱腔里裝下足夠大的皮層，同時也使得信息的傳導(dǎo)變得更有效率。

　　在大腦發(fā)育過程中，主要的溝回是在妊娠中迅速成長并在嬰兒出生時完全成型。隨著大腦在嬰幼兒期間的進一步發(fā)育，大腦溝回的形狀和深度也會發(fā)生相對變化直至成年。

　　首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院吳斌教授接受科技日報采訪時說：“大腦皮層是形成人類思維能力的重要部位，皮層表面積越大，思維能力也就越強，這是人類大腦進化的方向?！?/p>

　　華盛頓大學(xué)科學(xué)家為比較人類和黑猩猩大腦發(fā)育的遺傳學(xué)差異，對218個人和206個黑猩猩大腦進行了磁共振成像掃描。

　　研究人員已經(jīng)獲得了黑猩猩的詳細家庭樹，能夠?qū)z傳相關(guān)個體比較大腦的相似性。同樣，對包括雙胞胎和遺傳背景相關(guān)性的人類大腦核磁共振掃描也進行了類似分析。研究測量了大腦體積和溝形狀位置等信息，比較這些大腦皮層結(jié)構(gòu)的差異。

　　在大腦體積上，不同家庭成員之間沒有明顯差別，但大腦溝回存在明顯差異。更重要的是，人類溝回差異的變異程度顯著超過黑猩猩。黑猩猩兄弟之間的大腦溝回幾乎一樣，但人類兄弟之間的大腦溝回相差懸殊。這說明黑猩猩在出生后大腦的發(fā)育出現(xiàn)的變化不如人類那么明顯，可能是人類更聰明的原因。

　　有溝回才會形成褶皺，溝回會容納更多的大腦皮層，大腦皮層就會容納更多的神經(jīng)元，從而有助于從事更高級的智力活動

　　有研究表明，腦表面的復(fù)雜程度與大腦皮層厚度的關(guān)系有著密切的聯(lián)系，溝回的復(fù)雜度的變化程度至少有一半可以由皮層厚度來決定。同時，這種復(fù)雜程度也是與智商、受教育程度的高低是相關(guān)的。

　　人的大腦溝回是比較特別的，越是高等哺乳動物，溝回就會越明顯。有溝回才會形成褶皺，溝回會容納更多的大腦皮層，大腦皮層就會容納更多的神經(jīng)元，從而有助于從事更高級的智力活動。

　　在高等動物的世界里，尤其是它們中的大型種類，溝回的數(shù)目非常多，溝回的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地變得復(fù)雜起來。像海豚、猿猴及人的大腦表面都出現(xiàn)了迷宮路徑般的迂回褶皺。類人猿的大腦溝回已經(jīng)在細節(jié)上與人的大腦溝回相差無幾了。

　　但人類中也會出現(xiàn)大腦沒有溝回的個例，醫(yī)學(xué)研究表明，一些大腦缺少溝回或是溝回比較少的原因是一類名為無腦回畸形的罕見畸形病癥，胚胎發(fā)育時期的不正常神經(jīng)元遷移是造成這種疾病的原因?；加袩o腦回畸形病癥，但是無腦回面積不大的病人，經(jīng)常會感覺吞咽困難、肌肉痙攣而且學(xué)習(xí)困難，患有該種疾病的人大多死在十歲之前。

　　有研究者試圖從腦結(jié)構(gòu)的差異中尋找“女性大腦不如男性發(fā)達”的根據(jù)，目前在解剖學(xué)上尚未有定論

　　有研究者試圖從腦結(jié)構(gòu)的性別差異中尋找“女性大腦不如男性發(fā)達”的根據(jù)。他們認(rèn)為男性大腦的溝回比女性大腦的溝回多，所以女性智力不如男性。真是這樣嗎？吳斌教授說:“對于男人腦回比女人的腦回多并沒有明確的解剖學(xué)證據(jù)?！币獜哪信畠尚源竽X溝回的比較中得出男女兩性智力的差異，目前在解剖學(xué)上尚未有定論。

　　愛因斯坦逝世后，醫(yī)學(xué)界對他的大腦進行了精細的解剖，但并沒有發(fā)現(xiàn)他的大腦在溝回結(jié)構(gòu)上與女人有明顯區(qū)別。有些人用大腦溝回來臆斷女性與男性在智力水平上的差別，顯然是沒有科學(xué)依據(jù)的。

　　之前，一些研究小組在對大腦分析中發(fā)現(xiàn)，女性大腦的表層有更多的溝回和褶皺。按照科學(xué)家的看法，這些突出的溝回是人類進化過程的產(chǎn)物。德國法蘭克福大學(xué)的研究人員艾倫·路德斯曾解釋過為何男性和女性在特定才智方面的表現(xiàn)有所不同的問題，盡管女性大腦的體積略小，但女性擁有與男性同樣的能力，而這可能歸因于女性大腦表面皮層比男性更發(fā)達。