Nature:迄今最精确人类大脑图谱出炉

2016-07-30 12:32:48     作者:宗仁      来源:雷锋网

最近美国路易斯华盛顿大学的一个研究小组称,他们绘制出迄今最全面、最精确的人类大脑图谱,其中97个人类大脑皮层区域此前从未描述过,属于首次公布。

导读:在1900年的时候,神经学家Korbinian Brodmann曾根据他显微镜下可以观察到的大脑皮层基于蜂窝结构的差异,手绘了大脑图谱的简单样本。一个多世纪过去了,科学家每每要用到大脑图谱的时候都会沿用他的样本图,或者基于这个样本做进一步的研究。不过最近美国路易斯华盛顿大学的一个研究小组称,他们绘制出迄今最全面、最精确的人类大脑图谱,其中97个人类大脑皮层区域此前从未描述过,属于首次公布。

我们都知道,大脑可以划分为若干个不同的区域,包括大脑、小脑、边缘系统以及脑干,这些区域可以因功能的不同再划分为许多小型的区间。比如说,大脑的前叶与逻辑、语言、行动、情绪、解决问题等等行为有关,而两个半球则与生理调控,姿势以及平衡有关。但是并不存在任何一个专门的区域负责储存词汇与概念。

之前科学家亦一直试图描绘出一幅包含人脑连接性、功能和微观结构的高清图谱,但由于技术难度过大,这一设想一直未能成真。就算有一些图谱出现,也都是从较小的人群中得来,仅涉及上述特性的一小部分,这些限制导致大脑图谱“模糊不清”,且无法在个体间进行复制。

不过Nature杂志刊登了一个重要进展——最近美国路易斯华盛顿大学的一个研究小组称,他们绘制出迄今最全面、最精确的人类大脑图谱,其中97个人类大脑皮层区域此前从未描述过,属于首次公布。这个小组在收集了数百个(210)健康人类的大脑样本后,团队开始借助磁共振扫描仪不断计量大脑褶皱的厚度和褶皱数量,不同区域执行什么不同的活动时有何反应,并依靠机器学习的算法,最终绘制出新的大脑图谱。

新的大脑图谱中,大脑的每个半球都分成了180个特定的皮层区,在共360个皮层区中,有97个区域第一次被描述。据悉,新图谱还在另外210个独立被试者中得到了验证。研究人员称,虽然存在个体差异,但他们在新被试者中准确地辨别出了这些区域。

论文作者称,科学家现在就能使用这一解剖框架,将其与其他人脑造影方法进行比较,在已被定义的大脑区域发现与功能和疾病相关的信息。这幅被称为“人类连接组计划多模态分区1.0版”的神经解剖图谱未来还会进一步改进和升级。由于几乎适用于所有人,新图谱有望首先在神经手术中获得应用。此外,通过与灵长动物对比,它还可能提供有关人类认知演化的新见解。

小结:

文中称这个图谱的诞生是基于比之前更多的大脑样本,并训练了一个机器学习的算法来辨别不同的区域(then trained a machine-learning algorithm to detect distinct regional “fingerprints.”),看来也是托了最近硬件进步和机器学习算法进步的福。

They gathered their data from 210 healthy adults, and 而且比较有意识的是,这个消息曝出后,生物研究行业的相关人士对此表现出了极大的热情,关于神经发育障碍机制,关于和神经受损的一些不治之症,或许已经找到了揭开心结的大门。

Via Nature and Science

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