大脑形成褶皱 类似揉搓一张纸

生物学家认为，越高级的生物，大脑皮层的褶皱(沟回)越多。如果把一个成年人的大脑皮层全部展开，有大约两张报纸那么大。对于大脑皮层沟回的成因，已有许多理论解释。然而，大脑皮层形成沟回的具体方式，尤其是沟回数量和皮层面积、厚度的数学关系，直到最近才被人们发现。结论简单得令人吃惊，脑沟回形成的过程和一张纸被揉搓时形成褶皱的过程极其类似。

纸的褶皱和大脑的沟回(图片：网络)

大脑皮层由脑灰质组成，它与底层的脑白质相连，所以当脑灰质不断扩张时，就必须形成更多的沟回才能容纳下更多的细胞。对此人们早有共识。但是，要想得到一个能够很好描述所有生物脑沟回的普适理论，就不是一件简单的事情了。在过去的10年时间里，里约热内卢联邦大学的神经科学家Suzana Herculano-Houzel和她的团队进行了大量实验研究，他们测量了不同生物大脑的各种物理特性，包括体积、表面积、厚度等，甚至还记录了脑皮层里神经元的数量。这是一项浩瀚而枯燥的工作。

Suzana和她的团队又花了许多功夫去记录纸张经揉搓后形成的褶皱，然后将数据输入计算机。令人惊讶的是，他们得到了与生物脑皮层沟回相同的标度律(scaling law)。这说明脑皮层形成沟回的过程与一张纸形成褶皱的过程同属一类物理现象。数据分析还表明，脑皮层沟回只与两个因素有关，即脑皮层的表面积和厚度。

在此之前，许多研究者曾怀疑脑沟回的数量与神经元的数量有关。他们推测，当有更多的神经元要挤在一起时，就会形成更多脑沟回。可一个明显的反例是，大象的大脑沟回数量约是人类的两倍，可大象脑皮层神经元的数量却只有人类的三分之一。Suzana得到的最新结论其实一定程度上改变了人们对大脑的传统认知。