人類大腦皮層接線圖：上圖為大腦細(xì)胞的主要路徑,，下圖為神經(jīng)連接最繁忙的集線器（紅色）
據(jù)美國《大眾科學(xué)》雜志報(bào)道,，科學(xué)家首次描繪大腦皮層接線圖，從而揭示智力人類背后的基本結(jié)構(gòu),。新研究標(biāo)志著人類在理解自身最復(fù)雜和最神秘器官上的一大進(jìn)步,，相關(guān)論文發(fā)表在6月30日出版的《公共科學(xué)圖書館 生物學(xué)》（PLoS Biology）上。
著名分子生物學(xué)家弗朗西斯·克里克于20世紀(jì)70年代轉(zhuǎn)向研究神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué),，然而到1993年,，他因?qū)Υ诵骂I(lǐng)域一無所知導(dǎo)致他灰心喪氣，他給《自然》雜志的編輯寫道：“我無法忍受我沒有繪制出人類大腦的連接圖,。沒有它,，很難有希望能了解我們的大腦是如何工作的。”
1993年沒有這樣的大腦接線圖,，因?yàn)槲┮坏玫酱竽X接線圖的辦法就是解剖術(shù)：即將染料注入生物體的大腦中,，然后殺死它，再利用顯微鏡來跟蹤神經(jīng)元中的顏色蹤跡。當(dāng)然,，倫理法則是不允許做這種人體實(shí)驗(yàn)的,。其結(jié)果是，我們了解我們的靈長類親戚勝過我們自己,。然而,，之后的20年研究最終直白地揭示了克里克所希望看到的人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)線路圖，且根本沒有使用解剖刀,。此人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)線路圖表明我們有一個(gè)大腦細(xì)胞連接的中心核心,，似乎在協(xié)調(diào)我們思維和行動。
這一高分辨率的人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)線路圖來自瑞士和美國研究人員,，它的精細(xì)程度無與倫比,。該圖反映了人類大腦皮層中負(fù)責(zé)高等思維的數(shù)百萬神經(jīng)纖維，如何相互連接和“交談”,。另一張低分辨率的人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)線路圖由來自加拿大的研究小組,，它們都是通過利用大腦掃描技術(shù)――擴(kuò)散光譜成像（DSI）分別獲得的。這二支小組都是針對大腦皮層,，即我們大腦的摺皺外殼,，此區(qū)域正是形成我們?nèi)祟愇锓N獨(dú)特智能的地方。相對于身體大小,，人類在靈長類動物中具有最大的大腦皮層,。
然而，此獨(dú)特性的關(guān)鍵可能不是其大小而是其組織形式,。功能性磁共振掃描(fMRI)――標(biāo)準(zhǔn)的大腦掃描技術(shù)可以測量大腦的活躍性,，但不能顯示其組織形式。不過,，擴(kuò)散光譜成像能揭示神經(jīng)軸突的主要路徑,，神經(jīng)軸突是傳輸脈沖信號到鄰近神經(jīng)細(xì)胞的長突。這種無創(chuàng)成像技術(shù)主要依據(jù)水分子在腦組織中的擴(kuò)散來評估神經(jīng)纖維連接的軌道,。而該技術(shù)的高敏感度變種——擴(kuò)散光譜成像（diffusion spectrum imaging,，簡稱DSI），則能夠描述通過某一位置的多重神經(jīng)纖維的定向性,。最新研究正是將該技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)人類大腦皮層,，才得到了其中數(shù)百萬神經(jīng)纖維的網(wǎng)絡(luò)地圖。
美國哈佛大學(xué)和馬薩諸塞州綜合醫(yī)院的神經(jīng)科學(xué)家范·威德恩率先繪制擴(kuò)散光譜成像的高分辨率大腦皮層接線圖,，他解釋說,，其工作原理和墨水玷污你的襯衣差不多：墨水沿著襯衣上的纖維向一個(gè)主要方向擴(kuò)散。“此技術(shù)類似于魔棒,，能在待試物種,、器官或組織上揮動,。而這是內(nèi)在邏輯構(gòu)成,，并以數(shù)字三維彩色方式顯示出大腦皮層接線圖來,。”
進(jìn)一步的計(jì)算分析表明，人類大腦皮層中存在著對神經(jīng)連通性起中樞作用的區(qū)域,，研究人員形象地將其稱為大腦的“集線器”（hub）,。經(jīng)過利用多位個(gè)人的神經(jīng)軸突圖，科學(xué)家能定位大腦區(qū)域,，甚至可以精確到一個(gè)個(gè)細(xì)胞的連接上,。每一支小組發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)“集線器”在大腦皮層中集中成簇，設(shè)想將此神經(jīng)“集線器”看成是大機(jī)場,，連接此中心的更遠(yuǎn)的連接則可能是小鎮(zhèn)上的機(jī)場,。
令人好奇的是，此中心區(qū)域被發(fā)現(xiàn)進(jìn)行“熱行”新陳代謝,，說明此大腦區(qū)域使用最多的氧氣和葡萄糖,，特別是在靜靜地思考的時(shí)候。思考時(shí)大腦的活躍性比休息時(shí)強(qiáng)大約40%,。而在此之前,，沒有人能感知到這一點(diǎn)，美國印第安那大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家奧拉夫·斯鮑恩斯（Olaf Sporns）表示,。
然而,，神經(jīng)科學(xué)家并沒有表示此熱點(diǎn)就是人類智力的所在地――獼猴似乎有類似的結(jié)構(gòu)核心，但有詳細(xì)的差異,。因此,，我們還不能回答我們常問的一個(gè)問題：什么是我們成為了人類？
斯鮑恩斯說：“我們發(fā)現(xiàn)大腦核心位于大腦皮層的中央后部,，它同時(shí)騎跨著左右腦半球,。這是以前人們不知道的。”而接下來的問題就是新的大腦連接網(wǎng)絡(luò)是否負(fù)責(zé)塑造著大腦的動態(tài)活動性,。為了驗(yàn)證這一點(diǎn),，研究人員利用fMRI和DSI兩種方法檢驗(yàn)了5位受試者的大腦，并比較觀測到的大腦活性與深層神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)間的接近度,。結(jié)果表明,，它們關(guān)系十分緊密。這意味著如果知道大腦如何連接,，我們就能預(yù)測它將做什么,。研究人員正打算對更多的人類大腦進(jìn)行檢測，以期得到不同發(fā)育階段,、年齡以及疾病等各式人群的大腦連通性,。（生物谷Bioon.com）
