紐約之光? 研究發現腦神經網絡像一片網子

新網記者陳蔚承台北特稿
2012/4/2 下午 02:46:23 / 科技新知

　在不知情的狀況下，腦部的神經連結可能看起來像是一盤糾纏在一起的義大利麵，但是現在新的研究顯示，在這看似混亂的組織中，有一個對稱的區域藏在裡面。根據期刊《科學》雜誌(Science)報導，腦部的網絡連結事實上是一個出乎意料簡單的三維網狀結構。

本文刊載於《時代健康地》網站。(歸鴻亭翻製)

　哈佛醫學院教授范．威登(Van Wedeen)表示，他們事先假設了腦內部的神經網絡結構是一個自由且鬆散的相互連結，就像是電話線的轉接器，就是一個點接著一個點。但相反的，他們發現，腦內的基本結構就像是紐約曼哈頓，神經和街道一樣往兩軸延伸，各個區域就像建築物一樣分布於其中。

　因為腦部是非常複雜且呈現弧狀，因此這樣三維空間的模式並不明顯。而且，現在的研究著重於特定的腦部區域與哪些特定功能有所關聯時，就很少從宏觀的角度來研究腦部。

　科學家檢視的是單一特定的腦皮層區域或是腦部的外層。腦皮層分成多個布羅德曼區域(Brodmann areas)，這個分區系統是在1900年代由德國醫師布羅德曼細分出來的。雖然布羅德曼系統各個區域間的界線而有爭議，但是幾個腦部特定區域有什麼特別功能則已經被清楚的說明。

　除了粗淺的認知外，我們對於腦部的認識就比較少了。這些腦部的區域是如何相互聯繫的？它們整體的自然架構為何？科學家們現在才正要開始詳述腦細胞如何在適當的地方按照化學信號去發展正確的訊息聯繫。

　威登表示，腦部神經和資訊的連結像是小蟲在挖隧道，每隻小蟲都需要衛星定位系統指引和指示資訊的傳遞。腦部神經和資訊連結其實極其簡單，只有三個方向可以走，只有三個固定的選項：左右、前後和上下，就像曼哈頓裡的中間地帶，腦部的神經公路是程線平行或是相互垂直的而非傾斜的。

　科學家懷疑，這樣的連結是一種簡單的模式腦部有數十億個腦細胞，形成數兆個相互連結的網絡，而人類基因組只包含了數萬條基因去告知腦部個組織該如何相互聯繫，而為了演化，人類自己可能去簡化一些東西，如果不加以簡化，基因的變化將會過度頻繁而為人類自己帶來災難。

　威登的研究運用了一種名為水分子擴散核磁共振造影(diffusion magnetic resonance spectrum imaging)的技術，在四種靈長類和人類的腦中發現了像網子一般的構造。相同的結構也反映在原始生物的腦中。威登表示，如果檢視扁蟲簡單的腦部結構，會發現扁蟲的腦部連結的結構跟人類非常相似。人類腦部的結構就發展呼應了這種遠古時期的簡單模式。

　雖然，有些學者認為這樣的研究並不會對現階段已知的腦部結構有多大的幫助，但威登相信，他的研究將會開啟未來更多對腦部的研究。他表示，他期待未來神經科學家會有更豐富的資源和靈感去試著了解腦內的奧秘。