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研究确定了哺乳动物大脑形状的通用蓝图

2024-07-31 11:14:43 生活来源：

导读研究人员开发出了一种描述大脑皮层形状的新方法，并证明哺乳动物大脑皮层具有普遍的分形模式。这项研究以评论预印本的形式发表在eLife上，...

研究人员开发出了一种描述大脑皮层形状的新方法，并证明哺乳动物大脑皮层具有普遍的分形模式。

这项研究以评论预印本的形式发表在eLife上，今天以修订版的形式出现。编辑们称，这项研究为我们理解大脑皮层分形形状提供了一个有价值的框架。他们称，证据的力度足以证明，哺乳动物大脑皮层折叠的通用蓝图是可信的。

通过进一步的研究和验证，该方法可用于深入了解各种退行性和先天性变的发展。

大脑皮层是大脑的最外层，负责思考、感知和决策等复杂功能。大脑皮层折叠，称为脑回形成，是大脑表面形成沟(脑沟)和脊(脑回)的过程。这种折叠增加了大脑的表面积，允许更多的神经元和更复杂的信息处理。皮层在不同物种和同一物种中呈现出多种形状和大小。

“我们着手寻找一种方法来定义皮质的形状，并表达组成每个皮质的复杂形状和褶皱的独特之处，”主要作者、英国纽卡斯尔大学计算机学院计算学、神经科学与精神病学 (CNNP) 实验室的未来领袖研究员 Yujiang Wang 说道。

“人们可以通过查看大脑皮层的图像来识别它是什么。但我们如何区分你的大脑皮层和我的大脑皮层?或者我们如何区分长颈鹿的大脑皮层和狨猴的大脑皮层?这需要一种更具表现力的方式来描述皮层的形状。”

王和同事首先确立了两个关键原则。首先，他们知道皮质不能简单地呈现任何折叠形状——皮质是薄薄的灰质片，以复杂的方式折叠在白质周围，而它们所经历的折叠程度恰好取决于这片灰质片的厚度和大小。这一原则被称为通用缩放。

然后，他们设计出一种“融化”大脑皮层的方法，即去除小于某个阈值的褶皱，这样他们就可以单独研究剩余的褶皱。这揭示了第二个原理：皮层由各种大小的褶皱组成，其中小褶皱与大褶皱相似——这种特性称为自相似性。这类似于分形缩放，其中复杂的几何形状呈现出复杂的图案，这些图案以逐渐减小的尺度重复出现。

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