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研究发现大脑褶皱取决于灰质生长速度和厚度

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  一项新的研究显示,人们的大脑之所以布满褶皱并具有核桃似的形状,是因为大脑皮层即灰质的快速生长受到了白质的限制。

  研究人员发现,大脑皮层凹陷的沟和隆起的回取决于两个简单的几何参数——灰质的生长速度及其厚度。8月18日发表在美国《国家科学院学报》月刊上的研究显示,可以在实验室利用双层凝胶模拟大脑褶皱的形成。

  研究人员指出,除了这些限制,基因也对决定大脑形状有所影响,因为基因对神经细胞如何增殖并移动到它们的目的地起调控作用。

  所有哺乳类物种都有大脑皮层,但只有较大型的哺乳类才具有褶皱的大脑皮层。举例而言,老鼠大脑的表面光滑,而比这大得多的大脑,比如人类的大脑则具有大量沟回。褶皱的大脑皮层拥有更大的表面面积,这就意味着具备更强大的信息处理能力,但尚未完全清楚是什么因素决定了人类大脑的标志性沟回形状。

  掌握大脑是如何形成褶皱的,可能有助于科学家更好地解释多小脑回、巨脑回、无脑回等先天性病症。

  历史上,关于脑沟和脑回是如何形成的有三种思路:一种看法是,大脑皮层的某些区域生长较快进而比其他区域凸出,形成了脑回。另一个看法是,相互之间高度关联的神经细胞群被构成白质的丝状轴突机械地拉近距离。然而,证据表明上述两种观点都不正确。第三种看法是,灰质的生长超过白质,形成了“褶皱”,令大脑皮层具备这种形状。

研究发现大脑褶皱取决于灰质生长速度和厚度
相较于鼠脑(左),人脑拥有大量沟回。

 但研究人员称,模拟这种褶皱的早期尝试并未获得成功。在此前的研究中,研究人员假设灰质是薄且坚硬的,在厚且柔软的白质上生长,但根据这种假设所产生的褶皱与真实的人类大脑上的褶皱并不相同。

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