Nature ：终极大脑图谱解决百年争议

　　

生物通报道：人类大脑被誉为是“进化的最高杰作”，但我们对自己的大脑其实并不了解。七月二十日，Nature杂志上发布了迄今为止最准确的“终极大脑图谱”。这份图谱结合了各种不同类型的数据，将帮助人们解决一个世纪以来有关大脑区域划分的争议。

地球仪是我们给地球做的模型，上面描绘着山川和河流，还划分了不同国家的疆域。现在，科学家们也为人类大脑皮层制作了一个这样的模型，将其中的山峰和峡谷分为180个独立区域。其中九十七个区域是此前未知的。

每一个独立区域的细胞有着相似的结构、功能和连接。但各个区域之间有着明显的差异，就像拥有明确国界和独特文化的国家，华盛顿大学的神经学家David Van Essen指出。

为了更好地了解其工作机制，神经学家一直在尝试划分大脑区域。此前最经典的一张大脑图谱将大脑皮层分为52个区域，这主要依据组织中的细胞排列。近年来人们开始通过磁共振成像（MRI）技术构建大脑图谱，比如用功能磁共振成像（functional MRI）测定大脑血流对不同思维任务的应答。

然而，绝大多数这样的图谱只基于某一种测定结果。这会带来不完全甚至是误导性的信息，新加坡国立大学的计算神经学家Thomas Yeo说。Essen等人构建的新图谱使用了多项MRI测定结果，“这大大增加了它的可信度。”

华盛顿大学神经学家Mathew Glasser领导研究团队，收集了人类连接组项目(Human Connectome Project)中210名健康青年的大脑成像数据。他们采用的数据包括皮层厚度、大脑功能、区域间的连接、大脑组织的细胞组织形式以及髓鞘水平。髓鞘是一种加速神经信号传导的脂质。

Glasser在大脑皮层中寻找属性显著改变的区域，由此在大脑图谱上绘制边界。“如果你沿着大脑皮层慢慢走，就会发现多个独立属性在某个地点发生了改变，”。他们验证了此前发现的83个大脑区域，鉴定了97个新的大脑区域。研究人员还在另外210名志愿者的大脑中测试了这份图谱的准确性。研究显示，Glasser等人绘制的图谱是正确的，不过大脑区域的大小存在个体差异。这可能与个体的认知能力和疾病风险有关。

当然这份图谱并不是尽善尽美的。它没有揭示多少大脑的生化基础，也没有体现单个神经元的活性。“这就像是在用Google地图观察你家的小区，”新墨西哥大学Rex Jung说。“你无法真正看到邻居的活动，也无法知道他们做什么工作。”

大脑让我们人类成为了地球上最高级的动物，但大脑运作也消耗了大量的能量。中科院此前的一项研究指出，我们为了变聪明付出了很大的代价。相对于其他灵长类动物，人类的肌肉力量在进化中变得比较弱，以发达肌肉为代价换取了更为复杂的头脑。Science杂志特别刊登文章对此进行了报道。（更多信息请参见：Science报道中科院研究：变聪明付出了怎样的代价）

ENIGMA联盟的研究者们对三万多人进行了MRI扫描，并且收集了这些人的遗传学信息和其他数据。他们鉴定了决定关键大脑区域大小的八个遗传学变异，它们代表着“人性的遗传学本质”。研究显示，这八个遗传学变异能使大脑组织缩小约1.5%，它们有些位于基因内部，有些位于关键基因的附近。其中KTN1的影响最大，这个基因决定着核壳的脑细胞动向。另外还有两个基因调节该区域的细胞数量，它们也涉及了结肠癌或免疫系统癌症。（更多信息请参见：Nature：成就人类的八个基因）

多伦多大学的研究人员在Science杂志上发表文章指出，我们人类成为地球上最聪明的动物得益于一个关键性分子事件。在脊椎动物中，大脑的大小和复杂程度存在着很大的差异。举例来说，人类和青蛙已经独立演化了三亿五千万年，其大脑功能已经有天壤之别。那么这巨大的差距是如何形成的呢？研究显示，人类和青蛙拥有的基因数相当接近，它们的物种差异主要来自于可变剪接（AS）。PTBP1蛋白的可变剪接控制着神经元的生成，帮助哺乳动物进化出更大更复杂的大脑。（更多信息请参见：Science：人类凭什么成为万物之灵）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：A multi-modal parcellation of human cerebral cortex