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研究人员对130个哺乳动物的大脑进行MRI扫描表明连通性相等

导读 特拉维夫大学的研究人员,由神经生物学,生物化学和生物物理学学院的Yaniv Assaf教授和Sagol神经科学学院的教授以及动物学院的Yossi Yove...

特拉维夫大学的研究人员,由神经生物学,生物化学和生物物理学学院的Yaniv Assaf教授和Sagol神经科学学院的教授以及动物学院的Yossi Yovel教授,Sagol神经科学学院和斯坦哈特自然博物馆领导历史进行了首次研究,旨在研究130个哺乳动物物种的大脑连接性。有趣的结果与普遍的猜想相抵触,表明在包括人类在内的所有哺乳动物中,大脑的连通性水平是相等的。

阿萨夫教授说:“我们发现大脑的连通性,即通过神经网络传递信息的效率,并不取决于任何特定大脑的大小或结构。”“换句话说,所有哺乳动物的大脑,从微小的老鼠到人类,再到大型公牛和海豚,都表现出同等的连通性,并且信息在其中的传播效率相同。我们还发现,大脑通过特殊的补偿机制保持了这种平衡。 :当半球之间的连通性较高时,每个半球内的连通性相对较低,反之亦然。”

参加者包括来自拜特达根(Beit Dagan)的金龙兽医学院,TAU的计算机科学学院和Technion医学院的研究人员。该论文于6月8日发表在《自然神经科学》上。

阿萨夫教授解释说:“脑部连通性是一个关键特征,对大脑的功能至关重要。”“许多科学家认为,与其他动物相比,人脑的连通性要高得多,这可能是对'人类动物'超强功能的解释。”另一方面,据尤维尔教授说,“我们知道关键特征在整个进化过程中都得到保留,例如,所有哺乳动物都有四肢。在这个项目中,我们希望探讨大脑连通性可能是此类关键特征的可能性-无论大小如何,所有哺乳动物都可以保持或大脑结构。为此,我们使用了先进的研究工具。”

该项目开始于对约130种哺乳动物的大脑进行高级扩散MRI扫描,每种哺乳动物代表不同的物种。(从死动物中取出所有大脑,对本研究而言,没有对动物实施安乐死。)从金龙兽医研究所获得的大脑代表了各种各样的哺乳动物-从重达10克的小蝙蝠到海豚的体重可以达到数百公斤。由于这些哺乳动物中大约100种的大脑以前从未进行过MRI扫描,因此该项目生成了一个新颖且全球唯一的数据库。还以相同的方式扫描了32名活着的人的大脑。这项独特的技术能够检测大脑中的白质,从而使研究人员能够重建神经网络:通过其传递信息的神经元及其轴突(神经纤维),

下一个挑战是比较不同类型动物的扫描,这些动物的大脑的大小和/或结构差异很大。为此,研究人员使用了网络理论的工具,该理论是数学的一个分支,使他们能够创建并应用统一的大脑电导率度量标准:一条消息必须穿越的概要数目,才能从神经网络中的一个位置到达另一个位置。

阿萨夫教授解释说:“哺乳动物的大脑由两个半球组成,它们通过一组传递信息的神经纤维(轴突)相互连接。”“对于我们扫描的每个大脑,我们测量了四个连通性度量标准:每个半球的连通性(半球之间的连通性),两个半球之间的连通性(半球之间的连通性)以及整体连通性。我们发现,所有大型或大型哺乳动物的整体大脑连通性均保持不变换句话说,信息通过相同数量的突触从一个位置传播到另一位置,但是必须说,不同的大脑使用不同的策略来保持对整体连通性的这种均等度量:某些大脑表现出较强的半球间连通性和半球之间的连通性较弱,

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