一支國(guó)際科研小組最近創(chuàng)建出首張完整的大腦網(wǎng)絡(luò)地圖，它的精細(xì)程度無(wú)與倫比。該圖反映了人類(lèi)大腦皮層中負(fù)責(zé)高等思維的數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)纖維，如何相互連接和“交談”。更為重要的突破是，研究人員從中確定出了一個(gè)大腦單一網(wǎng)絡(luò)核心（network core），它對(duì)于左右腦半球的工作都至關(guān)重要。新研究標(biāo)志著人類(lèi)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
迄今最高精度的大腦網(wǎng)絡(luò)地圖出爐科學(xué)家得到了首張完整的高清晰度人類(lèi)大腦皮層地圖，并從中確定出了單一的網(wǎng)絡(luò)核心。（圖片來(lái)源：Indiana University）
進(jìn) 行該項(xiàng)研究的科學(xué)家來(lái)自美國(guó)印第安那大學(xué)、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、瑞士洛桑大學(xué)和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)院所。他們?cè)谖恼轮胁粌H提供了大腦連接的綜合地圖，同時(shí) 也描述了一種新型無(wú)創(chuàng)技術(shù)，以便其他科學(xué)家能夠?qū)?gòu)建數(shù)萬(wàn)億大腦神經(jīng)聯(lián)系的高清晰地圖工作進(jìn)行到底。這已經(jīng)成為了一個(gè)新的科學(xué)領(lǐng)域——“神經(jīng)連接組學(xué)”（connectomics）。
論文作者之一、美國(guó)印第安那大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家Olaf Sporns說(shuō)，“新的研究是構(gòu)建大規(guī)模大腦計(jì)算模型，進(jìn)而幫助科學(xué)家理解一些難以觀測(cè)的過(guò)程（比如疾病狀態(tài)和損傷修復(fù)）的最初一步。”
科學(xué)家大都利用功能核磁共振成像（fMRI）技術(shù)測(cè)定感覺(jué)或認(rèn)知過(guò)程中的大腦活動(dòng)性區(qū)域，但卻對(duì)產(chǎn)生這種活動(dòng)性的深層解剖學(xué)因素所知甚少。此外，科學(xué)家對(duì)大腦神經(jīng)纖維連接和路徑的認(rèn)識(shí)大都來(lái)自動(dòng)物研究，到目前為止，還沒(méi)有一張人類(lèi)大腦聯(lián)系的完整地圖。
在最新研究中，研究人員利用先進(jìn)的擴(kuò)散核磁共振技術(shù)（Diffusion MRI）對(duì)人類(lèi)大腦進(jìn)行成像，這種無(wú)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(lái)評(píng)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(jiǎn)稱(chēng)DSI），則能夠描述通過(guò)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(lèi)大腦皮層，才得到了其中數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)纖維的網(wǎng)絡(luò)地圖。
進(jìn)一步的計(jì)算分析表明，人類(lèi)大腦皮層中存在著對(duì)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(chēng)為大腦的“集線器”（hub）。令人驚訝的是，研究表明所有受試者的大腦都擁有單一的高度密集連接的結(jié)構(gòu)核。
Sporns表示，“我們發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)核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(lái)的問(wèn)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(dòng)態(tài)活動(dòng)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(cè)到的大腦活性與深層神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)間的接近度。
Sporns說(shuō)，“結(jié)果表明，它們關(guān)系十分緊密。我們可以測(cè)定出了大腦解剖學(xué)和大腦動(dòng)力學(xué)的顯著相關(guān)性。這意味著如果知道大腦如何連接，我們就能預(yù)測(cè)它將做什么。”
研究人員正打算對(duì)更多的人類(lèi)大腦進(jìn)行檢測(cè)，以期得到不同發(fā)育階段、年齡以及疾病中的大腦連通性。（科學(xué)網(wǎng) 任霄鵬/編譯）
（《公共科學(xué)圖書(shū)館•生物學(xué)》（PLoS Biology），6(7): e159 doi:10.1371/journal.pbio.0060159，Patric Hagmann, Olaf Sporns）
