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研究职员开发了一种新的形貌大脑皮层形状的要领，并提供了证据证实，差别哺乳动物的皮层泛起出一种普遍的分形模式
。

这项研究以“Reviewed Preprint”的形式揭晓在《eLife》期刊上，并于今日宣布了修订版
。编辑们体现，这项研究为我们明确大脑皮层作为一种分形形状提供了有价值的框架
。他们以为，这一证据充分证实晰哺乳动物大脑皮层褶皱的普遍蓝图
。通过进一步的研究和验证，这种要领可能有助于深入相识种种退行性和先天性神经病理状态的生长
。

大脑皮层是大脑的最外层，认真重大的功效，如头脑、感知和决议
。大脑皮层的褶皱，称为“脑回形成”，是指大脑外貌形成的沟壑（脑沟）和褶皱（脑回）
。这种褶皱增添了大脑的外貌积，从而允许更多的神经元和更重大的信息处置惩罚
。皮层在差别物种及其内部体现出普遍的形状和巨细差别
。

“我们最先的目的是找到一种界说皮层形状的要领，并表达每个皮层重大形状和褶皱的奇异性，”首席作者于江王（Yujiang Wang）说
。他是英国纽卡斯尔大学盘算神经学、神经科学与神经病学实验室（CNNP Lab）的未来首脑研究员
。“你可以审查一张大脑皮层的图像，并识别它的样貌
。但我们怎样区分你的皮层和我的皮层


？或者怎样区分长颈鹿的大脑皮层和狨猴的大脑皮层


？这需要一种更详细现力的要领来形貌皮层的形状
。”

图1：在差别标准上对皮层举行粗粒度处置惩罚
。

王和同事们首先确定了两个要害原则
。首先，他们知道皮层不可仅仅假设任何折叠的形状——皮层是围绕白质重大折叠的薄灰质片，它们的折叠水平由这片灰质的厚度和巨细准确决议
。这一原则称为“普遍标准”
。然后，他们设计了一种“熔化”大脑皮层的要领，通已往除小于某一阈值的褶皱，从而允许他们单独研究剩余的褶皱
。这展现了第二个原则：皮层由种种巨细的褶皱组成，其中小褶皱类似于它们较大的褶皱——这一特征称为“自相似性”
。这类似于分形标准，其中重大的几何形状展现出在逐渐缩小的标准上重复的重大模式
。

团队随后将这些普遍标准和自相似性的原则连系起来，研究了11种差别的灵长类动物的大脑皮层，包括人类、黑猩猩和狨猴
。效果显示，只管差别物种的皮层在视觉上保存显着差别，但它们都遵照相同的普遍标准纪律，并且泛起出相同的分形形状
。因此，若是你将最重大的皮层，即人类的皮层，经由团队的“熔化”处置惩罚以去除最小的褶皱，它最先类似于黑猩猩的皮层
。若是你“熔化”黑猩猩的皮层，它会类似于猕猴的皮层，以此类推
。

图2：11个粗粒度灵长类动物大脑的通用标度定律
。

这些发明批注，岂论物种怎样，大脑皮层的褶皱方法只有一种
。那么为什么通过MRI扫描视察时，它们看起来云云差别


？它们的巨细差别，有些皮层高度褶皱，如人类皮层，有些则较平滑，如狨猴的皮层
。

“要害在于准确界说‘类似’的寄义，”资深作者布鲁诺·莫塔（Bruno Mota）诠释道
。他是巴西里约热内卢联邦大学（Universidade Federal do Rio de Janeiro）metaBIO实验室的教授
。“你可以想象一个看起来像人类皮层的形状，但当你放大时，你会发明每个褶皱中都有无限小的褶皱
。这种形状在自然界中不可能保存，但可以用数学界说为分形形状，就像我们所做的那样
。我们展示了我们研究的所有物种的皮层在一定规模的褶皱巨细上都类似于这种分形形状
。”

图3：人类老龄化对空间标准的影响各不相同
。

因此，莫塔增补道，视察到的差别物种皮层形状差别主要由于每种物种的褶皱巨细规模差别
。关于较平滑的皮层，如狨猴的皮层，这个规模较窄；而关于褶皱更多的皮层，如黑猩猩的皮层，这个规模较宽
。

作者们指出，他们的研究仅限于对整个皮层半球的形貌，未来的事情将探讨更详细的皮层区域
。他们还将研究如阿尔茨海默病等神经退行性疾病怎样影响皮层的分形形状
。这可能最终有助于识别更详细的生物标记物，用于种种神经系统疾病，并进一步明确这些疾病的爆发气制
。

“sunbet效果批注晰哺乳动物大脑形状的普遍蓝图，以及控制皮层褶皱的配合机制，”莫塔总结道
。“我们希望我们用于表达和剖析皮层形状的框架能够成为一个强盛的工具，用于表征和较量差别物种和个体的皮层，包括生长和朽迈历程中的康健状态和疾病
。”

杂志：eLife

DOI：10.7554/eLife.92080.3