如果不知道大腦中有多少軸突以及有多少軸突連接不同的功能區(qū)域，就很難理解大腦是如何運(yùn)作的，尤其是在不同的活動中是如何處理信息的。美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的 Burke Rosen 和 Eric Halgren 于 3 月 24 日在開放獲取期刊PLOS Biology上發(fā)表的一項(xiàng)方法表明，盡管大腦中廣泛區(qū)域之間的連接在功能上很重要，但實(shí)際數(shù)量這些連接是低的。
在這項(xiàng)新研究中，研究人員將來自人類連接組計(jì)劃的擴(kuò)散 MRI 數(shù)據(jù)與胼胝體的組織學(xué)橫截面相結(jié)合，胼胝體是連接大腦左右兩側(cè)的主要通道。人類連接組繪制了大腦中所有連接的強(qiáng)度，但不提供軸突的實(shí)際數(shù)量，而組織學(xué)橫截面允許估計(jì)給定體積中包含多少軸突。將連接強(qiáng)度與軸突密度相結(jié)合，可以估算出大腦皮層中軸突的數(shù)量。
分析表明，有近 25 億個(gè)長程軸突穿過大腦皮層。然而，盡管數(shù)量眾多，但他們發(fā)現(xiàn)連接不同功能大腦區(qū)域的數(shù)量非常少。例如，在弓狀束束中估計(jì)的 1.3 億個(gè)軸突中，只有大約 1 到 200 萬個(gè)(不到 2%)直接連接 Broca 區(qū)和 Wernicke 區(qū)，這是正常語言能力所必需的連接。該模型預(yù)測，其他長連接，例如記憶檢索所需的從海馬體到額葉皮層的連接，實(shí)際上是通過多個(gè)步驟進(jìn)行的。因此，這些發(fā)現(xiàn)將改善認(rèn)知模型，尤其是依賴于大腦遠(yuǎn)端區(qū)域之間連接的過程。
“一個(gè)尚未解決的主要問題是人類皮層如何通過其表面的 160 億個(gè)神經(jīng)元整合信息處理以統(tǒng)一意識，”羅森補(bǔ)充道。“我們發(fā)現(xiàn)皮層區(qū)域連接稀疏，這意味著這種整合是通過密集的局部連接或罕見的、非常特權(quán)的遠(yuǎn)程軸突完成的。”
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