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Nature:迄今最精確人類大腦圖譜出爐

導讀:在1900年的時候,神經學家Korbinian Brodmann曾根據他顯微鏡下可以觀察到的大腦皮層基於蜂窩結構的差異,手繪了大腦圖譜的簡單樣本。一個多世紀過去了,科學家每每要用到大腦圖譜的時候都會沿用他的樣本圖,或者基於這個樣本做進一步的研究。不過最近美國路易斯華盛頓大學的一個研究小組稱,他們繪製出迄今最全面、最精確的人類大腦圖譜,其中97個人類大腦皮層區域此前從未描述過,屬於首次公布。


我們都知道,大腦可以劃分為若干個不同的區域,包括大腦、小腦、邊緣系統以及腦幹,這些區域可以因功能的不同再劃分為許多小型的區間。比如說,大腦的前葉與邏輯、語言、行動、情緒、解決問題等等行為有關,而兩個半球則與生理調控,姿勢以及平衡有關。但是並不存在任何一個專門的區域負責儲存辭彙與概念。


之前科學家亦一直試圖描繪出一幅包含人腦連接性、功能和微觀結構的高清圖譜,但由於技術難度過大,這一設想一直未能成真。就算有一些圖譜出現,也都是從較小的人群中得來,僅涉及上述特性的一小部分,這些限制導致大腦圖譜「模糊不清」,且無法在個體間進行複製。

不過Nature雜誌刊登了一個重要進展——最近美國路易斯華盛頓大學的一個研究小組稱,他們繪製出迄今最全面、最精確的人類大腦圖譜,其中97個人類大腦皮層區域此前從未描述過,屬於首次公布。這個小組在收集了數百個(210)健康人類的大腦樣本後,團隊開始藉助磁共振掃描儀不斷計量大腦褶皺的厚度和褶皺數量,不同區域執行什麼不同的活動時有何反應,並依靠機器學習的演算法,最終繪製出新的大腦圖譜。


新的大腦圖譜中,大腦的每個半球都分成了180個特定的皮層區,在共360個皮層區中,有97個區域第一次被描述。據悉,新圖譜還在另外210個獨立被試者中得到了驗證。研究人員稱,雖然存在個體差異,但他們在新被試者中準確地辨別出了這些區域。

Nature:迄今最精確人類大腦圖譜出爐


論文作者稱,科學家現在就能使用這一解剖框架,將其與其他人腦造影方法進行比較,在已被定義的大腦區域發現與功能和疾病相關的信息。這幅被稱為「人類連接組計劃多模態分區1.0版」的神經解剖圖譜未來還會進一步改進和升級。由於幾乎適用於所有人,新圖譜有望首先在神經手術中獲得應用。此外,通過與靈長動物對比,它還可能提供有關人類認知演化的新見解。

Nature:迄今最精確人類大腦圖譜出爐



文中稱這個圖譜的誕生是基於比之前更多的大腦樣本,並訓練了一個機器學習的演算法來辨別不同的區域(then trained a machine-learning algorithm to detect distinct regional 「fingerprints.」),看來也是託了最近硬體進步和機器學習演算法進步的福。


They gathered their data from 210 healthy adults, and 而且比較有意識的是,這個消息曝出後,生物研究行業的相關人士對此表現出了極大的熱情,關於神經發育障礙機制,關於和神經受損的一些不治之症,或許已經找到了揭開心結的大門。

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