全球首张最清晰人类大脑皮层神经图（转） - 成靖的日志 - 网易博客

全球首张最清晰人类大脑皮层神经图（转）私人日志
学习医药学 2009-04-19 14:13:01 阅读28 评论0 字号：大中小
全球首张最清晰人类大脑皮层神经图　2008-07-24 12:00
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据
《科学日报》报道，由美国和欧洲科学家组成的一个国际研究小组日前首次成功绘制出完整的高分辨率的人类大脑皮层神经图，该图清楚地显示出大脑皮层中数以百
万计的神经纤维是如何连接和沟通的。科学家们指出，这一开创性的研究成果具有十分重要的意义，神经图表明大脑具有一个且唯一一个神经网中心，它很可能是大
脑两个半球运作的关键部位。
印第安纳大学、洛桑大学、洛桑理工学院和哈佛医学院的研究人员负组成了这一国际神经影像学研究小组。科学家们利用前沿的扩散磁共振
成像技术来测定神经纤维的连接轨迹。这是一个非侵入式扫描技术，具有高度敏感的变量，被称为扩散频谱成像（DSI），可以描绘多元纤维的前进方向。该研究
小组运用这一技术对人的整个大脑皮层进行检测，并绘制出遍及大脑高速运转部分运行的百万条神经纤维。印第安纳大学的神经学家奥拉夫·斯伯恩斯称，科学家们
经过计算，试图找出在连接中发挥更核心作用的大脑区域，即大脑皮层神经网的中心，让人吃惊的是，分析结果表明在所有的实验参与者的大脑中都有一个唯一的紧
密连接的结构核心，“我们发现，大脑最核心的部分位于大脑皮层的内侧后部，同时跨越左脑和右脑之间，这是以前所不知道的。例如，当你休息的时候，大脑的这
一部分消耗了大量的代谢能量，但至今仍不清楚为什么。”
大部分科学家至今仍使用功能性核磁共振成像技术（FMRL）来研究大脑活动，并专注于在感知或认知过程中活跃的大脑部分。但这一技
术也有缺点，大脑在发生感知或认知活动时，运用该技术很难观察大脑皮层神经的活动。此前，人类对大脑神经纤维的连接和路径的了解基本上都来自对动物的研
究，并没有绘制出完整的人脑皮层神经连接图。他们的研究成果标志着人类已在最神秘的脑部器官的研究领域跨上了一个新的台阶。印第安纳大学的神经学家奥拉
夫.斯伯恩斯称：“这是我们构建大型人脑计算模型的第一步。这意味着如果我们知道大脑皮层神经是如何连接的，我们就能预测大脑将如何活动。这将有助于研究
在疾病状态中和伤口的恢复过程中难以直接观察的脑部活动。”
据悉，该研究得到了 j.s.麦克唐纳基金会，洛桑大学，日内瓦的洛桑大学的生物医学成像中心（CIBM），洛桑理工学院和国家
卫生研究所的支持。斯伯恩斯称他们计划进行更多的大脑研究，并绘制大脑在发育、老化，以及在生病和发生功能障碍过程中产生改变时的脑部神经皮层连接图。
一支国际科研小组最近创建出首张完整的大脑网络地图，它的精细程度无与伦比。该图反映了人类大脑皮层中负责高等思维的数百万神经纤维，如
何相互连接和“交谈”。更为重要的突破是，研究人员从中确定出了一个大脑单一网络核心（network core），它对于左右脑半球的工作都至关重
要。新研究标志着人类在理解自身最复杂和最神秘器官上的一大进步，相关论文发表在6月30日的《公共科学图书馆•生物
学》（PLoS Biology）上。
进行该项研究的科学家来自美国印第安那大学、哈佛大学医学院、瑞士洛桑大学和洛桑联邦理工学院等机构院所。他们在文章中不仅提供了大脑
连接的综合地图，同时也描述了一种新型无创技术，以便其他科学家能够将构建数万亿大脑神经联系的高清晰地图工作进行到底。这已经成为了一个新的科学领域
——“神经连接组学”（connectomics）。
论文作者之一、美国印第安那大学的神经学家Olaf Sporns说，“新的研究是构建大规模大脑计算模型，进而帮助科学家理解一些难以观测的过程（比如疾病状态和损伤修复）的最初一步。”
科学家大都利用功能核磁共振成像（fMRI）技术测定感觉或认知过程中的大脑活动性区域，但却对产生这种活动性的深层解剖学因素所知甚少。此外，科学家对大脑神经纤维连接和路径的认识大都来自动物研究，到目前为止，还没有一张人类大脑联系的完整地图。
在最新研究中，研究人员利用先进的扩散核磁共振技术（Diffusion MRI）对人类大脑进行成像，这种无创成像技术主要依据水分
子在脑组织中的扩散来评估神经纤维连接的轨道。而该技术的高敏感度变种——扩散光谱成像（diffusion spectrum imaging，简
称DSI），则能够描述通过某一位置的多重神经纤维的定向性。最新研究正是将该技术应用于整个人类大脑皮层，才得到了其中数百万神经纤维的网络地
图。
进一步的计算分析表明，人类大脑皮层中存在着对神经连通性起中枢作用的区域，研究人员形象地将其称为大脑的“集线器”（hub）。令人惊讶的是，研究表明所有受试者的大脑都拥有单一的高度密集连接的结构核。
Sporns表示，“我们发现该结构核位于大脑皮层的中央后部，它同时骑跨着左右脑半球。这是以前人们不知道的。”而接下来的问题就是新
的大脑连接网络是否负责塑造着大脑的动态活动性。为了验证这一点，研究人员利用fMRI和DSI两种方法检验了5位受试者的大脑，并比较观测到的大脑活性
与深层神经纤维网络间的接近度。
Sporns说，“结果表明，它们关系十分紧密。我们可以测定出了大脑解剖学和大脑动力学的显著相关性。这意味着如果知道大脑如何连接，我们就能预测它将做什么。”
研究人员正打算对更多的人类大脑进行检测，以期得到不同发育阶段、年龄以及疾病中的大脑连通性。（科学网 任霄鹏/编译）
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