科技日報記者 陸成寬
我們思考、記憶和感受時，大腦里的白質纖維束像高速公路一樣傳遞著信息，而大腦皮層的復雜褶皺就像山脈和河谷，為信息傳遞提供了獨特的支撐。記者18日從中國科學院自動化研究所獲悉，來自該所的科研人員成功揭示人類大腦皮層形態(tài)與白質纖維連接的內在關系。相關研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》雜志。
大腦的白質纖維束在不同腦區(qū)之間搭建“連線”，構成一個精密的信息交通網，保障信號順暢流通。而大腦皮層那層布滿褶皺的外殼，則通過折疊在有限空間里創(chuàng)造出巨大的表面積，塞進了海量的神經元和連接，這才支撐起我們復雜的思考和感覺能力?！斑^去，學界慣于把大腦皮層的形狀與白質纖維的連接分開研究，忽視了二者耦合所蘊含的全局機制?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、中國科學院自動化所研究員樊令仲說。
在這項研究中，科研人員利用高分辨率多模態(tài)磁共振成像技術，創(chuàng)造性地將皮層復雜的折疊形態(tài)分解為不同“頻率”的幾何模式，并描繪了主要白質纖維束在皮層表面的連接點分布。結果發(fā)現(xiàn)，皮層的幾何模式可以非常準確地預測纖維束的連接分布，就像地形決定河流的走向。
“我們把這種可以精確測量的緊密配合關系稱為‘白質纖維-皮層幾何耦合’（TGC）。這種關系不僅非常穩(wěn)定，還能像指紋一樣區(qū)分不同個體。”樊令仲說，深入分析TGC發(fā)現(xiàn)，大腦結構的形成是“先天”與“后天”共同作用的結果。
樊令仲表示，這項研究為我們理解大腦如何通過“形狀”與“連線”的協(xié)同工作來支撐認知和行為打開了新的大門。TGC指標有望成為評估兒童認知發(fā)育、早期預警精神疾病風險以及研發(fā)個性化診療策略的新工具。
（中國科學院自動化所供圖）
