發布時間:2022-07-18
編者按:腦科學對各種腦功能的解析、腦疾病的診斷治療、類腦智能和腦機接口的技術開發,都具有非常重要的意義,中科院之聲與中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心聯合開設“腦智擘未來”專欄,為大家解讀視覺、學習記憶、注意力、抉擇、意識、語言、共情、合作等日常生活中常見行為和現象的研究方式和科學發現。
1970年,神經學家Paul MacLean/保羅提出了關于“三位一體的大腦”的假說,他認為依據動物在進化史上的順序,從爬行動物到古哺乳動物、新哺乳動物腦;可將目前人類大腦分成三個部分:
本能腦:它負責基本生理和求生功能:包括戰斗、逃跑或僵住。
情感腦:它主要調控情緒和記憶相關。
理性腦:參與我們的思維活動,包括思考、分析、邏輯、想象、創造等,也就是后續會著重為大家介紹的新皮層區域。
大腦作為人體最重要的組成器官,但是大概只占身體比重的2%,成年人的大腦大約1.5kg,靈長類動物獼猴成年時期的大腦也只約87g。小小的腦袋為什么能掌控全局,支配我們如此龐大的軀體?主要是靠其中暗藏的上億的神經元。
而新皮層中的神經元是自胚胎時期就開始蓄力生長發育,一開始這些神經細胞都來自同一個母體,通過分裂分化不斷增加。但就像常說的“龍生九子各有不同”,隨著年齡和閱歷的增長,這群神經元逐漸形成了明顯的階級特征,從上層到下層共有6個等級。
這些神經元不只是階級特征明顯,也是群居性細胞,有著相同功能的神經元喜歡抱團在一起,漸而可以看到整個新皮層被分為四個大區,各有神經元統轄管理自己的區域。
首先是額葉,是腦門上的這塊區域,這里的神經元都極具數學天賦,十分擅長計算,也是老話說的“腦門兒大就聰明”。
顳葉中的神經元對聲音和語言更為敏感,往往具備成為音樂家的天賦。
枕葉中的神經元和我們的眼睛搭配一起為我們帶來極致的視覺體驗。
而頂葉作為整個腦袋的最上方,負責整合各種感官信息,讓我們感受外界并作出反應,就像靈敏的運動員。
除了明面上的四大區,總有些神經元像羅密歐與朱麗葉跨越階級。這些神經元通過他們長短不一的軸突四處延伸,到處撩撥,跨越階級甚至是所在區域與不同神經元形成連接。
這種互相連接的神經元越來越多,他們的勢力不斷增加,甚至發展出了一系列情報網絡,也正是如此形成了四大區雖彼此分隔又互相協調的局面,共同守護皮層。
因為這些神經元的發展越來越猛烈,引起了一些科研人員的注意,然后在技術黨們新研發的單細胞測序技術的幫助下,人類開始從分子水平上獲取這些神經元在皮層中的組成類型。
2020年,兩個名叫“神經所”和“華大”的組織來勢洶洶,一個本著與神經元同一姓氏想要更好了解自己家族企業的目的,一個帶著叫空間轉錄組的新型工具。
首先把大腦從前到后進行切片,再貼到這些特制的芯片上,便可以捕獲這些神經元,區分它們的類別,還可以同時定位到具體的位置,找到它們的老家。
這就是腦中所有細胞類型的分布圖,從而這些神經元來自何種階級,上層還是下層,抑或是來自四大區的那一區都會現于人前。
還可以再深入研究一些分布特殊,或者是說掌握重要情報的神經元,如綠色的這種神經元傾向分布在前方,紅色的主要分布在后方。我們可以進一步探討他們與一些常見神經性疾病的關系。當然這些都是最基礎的腦研究,距離真正的臨床應用還有遙遠的距離,但我們相信,不斷積累的基礎研究結果終有一天能走入我們的日常生活,發揮實處。
作者:中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心 孟娟