进化轴和遗传轴塑造了大脑结构的组织

　　

　　

　　每个区域在大脑中都有自己的位置。然而，人们一直不清楚为什么大脑区域位于它们所在的位置。现在，马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所(MPI CBS)和科学研究中心的科学家们已经定义了大脑区域遗传组织的两条主轴，从大脑的后部延伸到前部，从下部延伸到上部。这些轴主要是由基因和进化形成的。更好地了解这些原则有助于更好地理解一个区域的功能和进化历史，以及大脑作为一个整体的结构，为我们的思想和感觉奠定了基础。

　　一个国家在地球上的位置说明了它的气候、它的邻国以及那里可能发现的资源。因此，地点决定了你在那里会看到什么样的国家。

　　这似乎也适用于大脑。每个网络都位于一个特定的位置，这决定了它的功能和邻居，也决定了在那里发生的功能。然而，直到现在，描述不同大脑区域之间关系的规则还没有被很好地理解。德国莱比锡马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所的科学家们，以及一个国际合作团队，已经破译了人类大脑组织的两条轴线。发现这些轴主要由遗传因素决定。

　　一条轴从大脑皮层的后部延伸到额部。这反映了从基本能力(如视觉和运动)到抽象的、高度复杂的技能(如认知、记忆和社交技能)的功能层次。第二条轴从皮层的背侧(上部)通向腹侧(下部)。腹侧系统与赋予意义和动机的功能有关，而背侧系统可能与空间、时间和运动有关。

　　“有趣的是，这种垂直排列与长期以来的双重起源假设相一致，”MPI CBS和Forschungszentrum Juelich的研究小组负责人、该研究的第一作者索菲·瓦尔克(sophie Valk)说。

　　根据这一假说，大脑皮层从两个不同的起源发展而来，一方面是杏仁核和嗅觉皮层，另一方面是海马体。从这些起源产生了两条不同的皮层发育线，从每个起源开始，从分化程度较低的区域到分化程度较高的区域反射波。腹侧和背侧的这种区别在许多哺乳动物中都有发现，比如非人灵长类动物、猫和老鼠。

　　然而，瓦尔克周围的科学家们现在已经为整个人类皮层提供了证据，并表明这可能是仅次于后额叶轴的第二个重要组织原则。

　　这种双轴组织，反过来，很大程度上是由大脑区域之间的遗传关系决定的。这意味着两个大脑区域结构之间的联系是由共同的遗传效应驱动的。此外，在猕猴的大脑中也发现了类似的轴，这表明这些轴在灵长类动物的进化中是保守的。

　　研究人员计划进一步研究这两个影响大脑结构的因素是如何相互作用的。

　　了解大脑组织的主要轴就像有一个指南针，可以帮助我们更好地在大脑中导航。“我们可以更好地了解特定区域的进化和功能，更好地评估大脑疾病的影响，”Valk补充说。例如，作者之前的工作表明，组织轴在自闭症谱系障碍患者和健康对照组之间是不同的。

　　科学家们用多层次的方法研究了大脑结构的组织。首先，他们使用同卵双胞胎和异卵双胞胎，以及不相关的人，来模拟大脑组织有多少是由基因决定的。他们测量了一组个体的皮层厚度是如何相互关联的，这为不同大脑区域之间的结构和发育关系提供了信息。

　　例如，如果同卵双胞胎的某些关系比其他兄弟姐妹更强，这可能是由于遗传因素。利用不同大脑区域之间关系的遗传信息，他们计算出了基因相似的大脑结构组织的主要轴。他们还比较了人类和猕猴的大脑组织。在这些动物身上发现了类似的轴，他们得出结论，这种组织在灵长类动物的进化过程中是保守的。