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大脑形成褶皱 类似揉搓一张纸 图  

2015-07-07 14:15:08|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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大脑形成褶皱 类似揉搓一张纸 图
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纸的褶皱和大脑的沟回(图片:网络)
生物学家认为,越高级的生物,大脑皮层的褶皱(沟回)越多
。如果把一个成年人的大脑皮层全部展开,有大约两张报纸
那么大。对于大脑皮层沟回的成因,已有许多理论解释。然
而,大脑皮层形成沟回的具体方式,尤其是沟回数量和皮层
面积、厚度的数学关系,直到最近才被人们发现。结论简单
得令人吃惊,脑沟回形成的过程和一张纸被揉搓时形成褶皱
的过程极其类似。
大脑皮层由脑灰质组成,它与底层的脑白质相连,所以当脑
灰质不断扩张时,就必须形成更多的沟回才能容纳下更多的
细胞。对此人们早有共识。但是,要想得到一个能够很好描
述所有生物脑沟回的普适理论,就不是一件简单的事情了。
在过去的10年时间里,里约热内卢联邦大学的神经科学家
Suzana Herculano-Houzel和她的团队進行了大量实验研究
,他们测量了不同生物大脑的各种物理特性,包括体积、表
面积、厚度等,甚至还记录了脑皮层里神经元的数量。这是
一项浩瀚而枯燥的工作。
Suzana和她的团队又花了许多功夫去记录纸张经揉搓后形成
的褶皱,然后将数据输入计算机。令人惊讶的是,他们得到
了与生物脑皮层沟回相同的标度律(scaling law)。这说明
脑皮层形成沟回的过程与一张纸形成褶皱的过程同属一类物
理现象。数据分析还表明,脑皮层沟回只与两个因素有关,
即脑皮层的表面积和厚度。
在此之前,许多研究者曾怀疑脑沟回的数量与神经元的数量
有关。他们推测,当有更多的神经元要挤在一起时,就会形
成更多脑沟回。可一个明显的反例是,大象的大脑沟回数量
约是人类的两倍,可大象脑皮层神经元的数量却只有人类的
三分之一。Suzana得到的最新结论其实一定程度上改变了人
们对大脑的传统认知。
 
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