記者18日從中國科學院自動化研究所獲悉，該所腦網(wǎng)絡組團隊通過研究揭示了人類大腦皮層連接拓撲結構與遺傳特性的內(nèi)在關系，相關研究已在《神經(jīng)科學雜志》上發(fā)表。
中國科學院自動化研究所研究員樊令仲介紹，當我們思考、學習、感知世界時，大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡正在悄無聲息地運轉(zhuǎn)。千億個神經(jīng)元通過數(shù)以萬億計的連接，將信息高速傳遞。
這些復雜連接的布局是如何形成的？為什么不同腦區(qū)如此規(guī)則地分布在大腦皮層？“人腦在胚胎發(fā)育時就已經(jīng)開始按照某種‘設計圖’進行建造，而這張設計圖的‘藍圖’正是基因。”樊令仲說。
“我們的研究提出一種假設：考慮到基因和連接在數(shù)目上的巨大差異，遺傳編碼與區(qū)域間連通性之間并非簡單的一一對應關系，而是通過某種更高效的組織原則，使基因在大腦皮層上呈現(xiàn)特定的嵌入模式，從而指導白質(zhì)纖維束在空間中的布線?！闭撐牡谝蛔髡摺⒅袊茖W院自動化研究所博士生李德瑩說。
李德瑩介紹，通過對數(shù)據(jù)的綜合分析，研究團隊發(fā)現(xiàn)了三種主導的腦連接拓撲軸——背腹軸、前后軸和內(nèi)外軸。這三個軸不僅反映了皮層內(nèi)連接的變化規(guī)律，還與胚胎期發(fā)育中的形態(tài)發(fā)生梯度和遺傳梯度密切相關。
樊令仲表示，這項研究的核心結果之一，就是定義了全腦尺度的腦連接模式，即“全局連接拓撲”，并發(fā)現(xiàn)其與基因表達之間存在顯著的吻合。這種吻合表明，盡管基因數(shù)量與神經(jīng)連接數(shù)量相差懸殊，但基因可以通過某種簡單的規(guī)則影響復雜的連接布局。由此推測，大腦的組織方式遵循了一套由基因定義的“隱形規(guī)則”。
