科技日報(bào)記者 陸成寬

我們思考、記憶和感受時，大腦里的白質(zhì)纖維束像高速公路一樣傳遞著信息，而大腦皮層的復(fù)雜褶皺就像山脈和河谷，為信息傳遞提供了獨(dú)特的支撐。記者18日從中國科學(xué)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(zhì)纖維連接的內(nèi)在關(guān)系。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

大腦的白質(zhì)纖維束在不同腦區(qū)之間搭建“連線”，構(gòu)成一個精密的信息交通網(wǎng)，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(jìn)了海量的神經(jīng)元和連接，這才支撐起我們復(fù)雜的思考和感覺能力。“過去，學(xué)界慣于把大腦皮層的形狀與白質(zhì)纖維的連接分開研究，忽視了二者耦合所蘊(yùn)含的全局機(jī)制。”論文通訊作者、中國科學(xué)院自動化所研究員樊令仲說。

在這項(xiàng)研究中，科研人員利用高分辨率多模態(tài)磁共振成像技術(shù)，創(chuàng)造性地將皮層復(fù)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(zhì)纖維束在皮層表面的連接點(diǎn)分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，皮層的幾何模式可以非常準(zhǔn)確地預(yù)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(guān)系稱為‘白質(zhì)纖維-皮層幾何耦合’（TGC）。這種關(guān)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(jié)構(gòu)的形成是“先天”與“后天”共同作用的結(jié)果。

樊令仲表示，這項(xiàng)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(rèn)知和行為打開了新的大門。TGC指標(biāo)有望成為評估兒童認(rèn)知發(fā)育、早期預(yù)警精神疾病風(fēng)險以及研發(fā)個性化診療策略的新工具。

（中國科學(xué)院自動化所供圖）