人類大腦被譽為是“進化的最高杰作”，但我們對自己的大腦其實并不了解。七月二十日，Nature雜志上發(fā)布了迄今為止最準(zhǔn)確的“終極大腦圖譜”。這份圖譜結(jié)合了各種不同類型的數(shù)據(jù)，將幫助人們解決一個世紀(jì)以來有關(guān)大腦區(qū)域劃分的爭議。

地球儀是我們給地球做的模型，上面描繪著山川和河流，還劃分了不同國家的疆域?，F(xiàn)在，科學(xué)家們也為人類大腦皮層制作了一個這樣的模型，將其中的山峰和峽谷分為180個獨立區(qū)域。其中九十七個區(qū)域是此前未知的。

每一個獨立區(qū)域的細(xì)胞有著相似的結(jié)構(gòu)、功能和連接。但各個區(qū)域之間有著明顯的差異，就像擁有明確國界和獨特文化的國家，華盛頓大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家David Van Essen指出。

為了更好地了解其工作機制，神經(jīng)學(xué)家一直在嘗試劃分大腦區(qū)域。此前最經(jīng)典的一張大腦圖譜將大腦皮層分為52個區(qū)域，這主要依據(jù)組織中的細(xì)胞排列。近年來人們開始通過磁共振成像（MRI）技術(shù)構(gòu)建大腦圖譜，比如用功能磁共振成像（functional MRI）測定大腦血流對不同思維任務(wù)的應(yīng)答。

然而，絕大多數(shù)這樣的圖譜只基于某一種測定結(jié)果。這會帶來不完全甚至是誤導(dǎo)性的信息，新加坡國立大學(xué)的計算神經(jīng)學(xué)家Thomas Yeo說。Essen等人構(gòu)建的新圖譜使用了多項MRI測定結(jié)果，“這大大增加了它的可信度。”

華盛頓大學(xué)神經(jīng)學(xué)家Mathew Glasser領(lǐng)導(dǎo)研究團隊，收集了人類連接組項目(Human Connectome Project)中210名健康青年的大腦成像數(shù)據(jù)。他們采用的數(shù)據(jù)包括皮層厚度、大腦功能、區(qū)域間的連接、大腦組織的細(xì)胞組織形式以及髓鞘水平。髓鞘是一種加速神經(jīng)信號傳導(dǎo)的脂質(zhì)。

Glasser在大腦皮層中尋找屬性顯著改變的區(qū)域，由此在大腦圖譜上繪制邊界。“如果你沿著大腦皮層慢慢走，就會發(fā)現(xiàn)多個獨立屬性在某個地點發(fā)生了改變，”。他們驗證了此前發(fā)現(xiàn)的83個大腦區(qū)域，鑒定了97個新的大腦區(qū)域。研究人員還在另外210名志愿者的大腦中測試了這份圖譜的準(zhǔn)確性。研究顯示，Glasser等人繪制的圖譜是正確的，不過大腦區(qū)域的大小存在個體差異。這可能與個體的認(rèn)知能力和疾病風(fēng)險有關(guān)。

當(dāng)然這份圖譜并不是盡善盡美的。它沒有揭示多少大腦的生化基礎(chǔ)，也沒有體現(xiàn)單個神經(jīng)元的活性。“這就像是在用Google地圖觀察你家的小區(qū)，”新墨西哥大學(xué)Rex Jung說。“你無法真正看到鄰居的活動，也無法知道他們做什么工作。”

大腦讓我們?nèi)祟惓蔀榱说厍蛏献罡呒壍膭游?，但大腦運作也消耗了大量的能量。中科院此前的一項研究指出，我們?yōu)榱俗兟斆鞲冻隽撕艽蟮拇鷥r。相對于其他靈長類動物，人類的肌肉力量在進化中變得比較弱，以發(fā)達(dá)肌肉為代價換取了更為復(fù)雜的頭腦。Science雜志特別刊登文章對此進行了報道。

ENIGMA聯(lián)盟的研究者們對三萬多人進行了MRI掃描，并且收集了這些人的遺傳學(xué)信息和其他數(shù)據(jù)。他們鑒定了決定關(guān)鍵大腦區(qū)域大小的八個遺傳學(xué)變異，它們代表著“人性的遺傳學(xué)本質(zhì)”。研究顯示，這八個遺傳學(xué)變異能使大腦組織縮小約1.5%，它們有些位于基因內(nèi)部，有些位于關(guān)鍵基因的附近。其中KTN1的影響最大，這個基因決定著核殼的腦細(xì)胞動向。另外還有兩個基因調(diào)節(jié)該區(qū)域的細(xì)胞數(shù)量，它們也涉及了結(jié)腸癌或免疫系統(tǒng)癌癥。

多倫多大學(xué)的研究人員在Science雜志上發(fā)表文章指出，我們?nèi)祟惓蔀榈厍蛏献盥斆鞯膭游锏靡嬗谝粋€關(guān)鍵性分子事件。在脊椎動物中，大腦的大小和復(fù)雜程度存在著很大的差異。舉例來說，人類和青蛙已經(jīng)獨立演化了三億五千萬年，其大腦功能已經(jīng)有天壤之別。那么這巨大的差距是如何形成的呢？研究顯示，人類和青蛙擁有的基因數(shù)相當(dāng)接近，它們的物種差異主要來自于可變剪接（AS）。PTBP1蛋白的可變剪接控制著神經(jīng)元的生成，幫助哺乳動物進化出更大更復(fù)雜的大腦。