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头大的人更聪明?他们需要付出代价
【字体: 大 中 小 】 时间:2018年06月04日 来源:生物通
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《Science》报道大脑尺寸差异与大脑的形状和组织方式有关,大脑越大,大脑皮层或外膜的思维区域生长面积越大。
生物通报道:有些人的大脑几乎是其他人的两倍,头大有什么好处?美国国立卫生研究院资助项目发表最新《Science》报道大脑尺寸差异与大脑的形状和组织方式有关,大脑越大,大脑皮层或外膜的思维区域生长面积越大,但是,大脑这样发育是以压抑情绪、感觉和运动区域生长为代价的。
这反映了大脑在进化和个体发展之中的变化模式:优先等级高的区域表现为扩张。研究人员还发现了高扩张区神经元之间连接性更高、能量消耗更高的证据。
“我们在三个独立的大型数据库中都看到了大脑比例扩大的相同模式,”Seidlitz说。
“灵长类动物大脑似乎必须以不同比例进行建造,”国立精神卫生研究所内部研究项目(Intramural Research Program,IRP)成员Armin Raznahan博士说。“在整合信息的过程中,大脑需要进行额外投资,这并不是说大脑越大越好。我们的发现仅仅更多地说明了,大和小不同尺寸的大脑的组织需求不同。”
Raznahan、Paul Reardon、Jakob Seidlitz等超过6个课题研究组参与了3000多人大脑扫描数据的分析工作。
为了鉴定人脑的组织结构与大小的关系,来自宾夕法尼亚大学、耶鲁大学等研究机构的研究人员分析了费城神经发育共同体(Philadelphia Neurodevelopmental Cohort)和人类连接体项目(Human Connectome Project)中年轻人的磁共振脑扫描图像。
皮层(cortex)坐落于大脑网络层次的顶部,在功能、微观结构和分子水平上特化地从低阶系统集成信息。大脑较大的人,皮层相对更为扩展。由于这里关乎进化、发育和个体差异,它似乎是一个习以成性的生物特征,Raznahan说。
“皮层的生来不均等性导致高扩展区域似乎对生物成本要求更高,”Raznahan解释。“额外的生命力‘金钱’被花费在了生长额外的脑组织,这些区域对能量消耗更为贪婪:它们吸取血液中的氧气量比低扩展区域多,在这些区域,能量代谢相关基因表达也高。这绝对是昂贵的,除非这能让它获得投资回报,否则大自然不太可能愿意‘花钱’。”
由于某些精神障碍的人在遗传影响方面也显示出大脑大小的改变,这篇文章阐明的新皮层地图也许可以增进人们对紊乱脑组织的理解。研究发现,扩展程度更高的区域也与一些神经发育障碍有关。因此,观察结果可能有助于理解遗传和环境变化如何影响人类高级精神功能。
“我们的研究表明,脑大和脑小之间存在一致的组织变革,”Raznahan说。“大脑需要持续地考量自身大小与其功能配置,这对了解大脑在健康和疾病状态中的功能非常重要。”
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原文检索:Normative brain size variation and brain shape diversity in humans
(生物通:伍松)
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