【2023年06月17日訊】（記者林達編譯報導）研究表明，人類大腦的大小、曲線和凹槽可能對其功能起著重要作用，甚至可能比神經元之間的連接更為重要。
儘管關於大腦的許多事情仍然是個謎，但科學家們長期以來一直推測，人的思想、感受和行為是數十億相互連接的神經元相互傳遞信號的結果，從而使大腦區域之間能夠進行交流。
但5月31日發表在《自然》（Nature）雜誌上的一項研究對這一觀點提出了挑戰，研究表明，大腦的形狀，包括其大小、曲線和凹槽——可能比神經元之間的連接和信號對人的思維、感覺和行為能產生更大的影響。
澳大利亞的一個研究小組在對255人的大腦進行核磁共振（MRI）掃描後得出了這一結論，同時，研究對象執行了敲擊手指或回憶一系列圖像等任務。從這裡起步，該團隊檢查了從全球1,000多個實驗中收集的10,000張不同的人腦活動圖，以進一步評估大腦形狀的作用。
接下來，他們創建了一個計算機模型來模擬大腦的大小和形狀如何影響腦電波。他們將新模型與現有的大腦活動模型進行了比較，而這個現有模型與神經元連通性作為大腦功能主要驅動因素的理解相一致。
比較後他們發現，新模型比老模型更準確地重建了核磁共振掃描和大腦活動圖中顯示的大腦活動。
關於大腦運作模式的新觀點
該研究主要作者、澳洲莫納什大學（Monash University）研究員詹姆斯·彭（James Pang）將大腦形狀的重要性比作在池塘中激起漣漪的鵝卵石：池塘的大小和形狀決定了這些漣漪的特性。「幾何形狀相當重要，因為它決定了腦電波的樣子，而這又與人們在執行不同任務時的大腦活動模式有關，」彭說。
美國聖路易斯的華盛頓大學（Washington University）神經科學教授戴維·範埃森（David Van Essen）說，大腦形狀理論已經流傳了十多年。但他說，大多數研究人員仍然認同經典假設：大腦近 1000億個神經元中的每一個都有一個軸突，其功能就像一根電線，可以將信息傳遞給其它神經元，使大腦活動成為可能。「基本的起始假設是，大腦中的神經網路對於理解大腦的功能至關重要，」範埃森說。
彭說他的研究並沒有低估神經元之間交流的重要性；而是說，大腦的幾何形狀在大腦功能中起著更重要的作用。
彭還指出，大腦形狀假說有一個優勢：大腦形狀比大腦中神經網絡更容易測量，因此更密切地關注前者可為研究開闢新的途徑。
他說，一個值得探討的話題是大腦形狀在各種精神與神經系統疾病發展中可能的作用。
彭說，理論上，行波（traveling waves）向大腦不同區域傳播的速度可能會影響人們處理信息的方式。反過來，大腦活動模式也可能與精神分裂症及抑鬱症等疾病相關。
有爭議的理論
不過，並非所有科學家都相信這項新研究。例如，範埃森仍持懷疑態度。他認為：「說這是一個有爭議的理論一點也不為過，這個理論需要通過批判性的眼光來評估它是否經得起時間的考驗。」
範埃森對這項研究提出了一些擔憂，包括新模型是基於參與者大腦形狀的平均值這一事實。根據他的說法，這種方法忽視了一個大腦與另一個大腦表面褶皺模式的巨大差異。
然而，彭表示，即使在對大腦形狀進行了個體層面的分析之後，其研究結果仍然站得住腳。
範埃森還警告說，核磁共振並不是完美的工具，可能無法可靠地捕捉大腦神經網絡的特性。他在談到核磁共振技術時說：「儘管它令人興奮且信息豐富，但它在基本方面仍然不準確且不完整，還有很多問題需要通過進一步研究來解決。」
彭說他的研究並不是確定的，但補充說，在他看來，這項新研究「加強了這個理論」，即大腦形狀對大腦活動的影響比神經元更大。
「我們堅信（大腦形狀的）這種影響是真實存在的，」他說。◇
