“左腦負責理性思考，右腦負責創造力

。”很多人曾經、甚至現在依然對類似這樣的說法信以為真。這是因為，很長時間以來，對大腦的研究往往會把大腦劃分出幾個區域，分別研究單個腦區的功能。

但現在，許多神經科學家指出，是時候以新的方式來提升我們對大腦執行原理的認識了：

大腦的各種功能，關鍵不在於某一個腦區，而是來自於不同區域之間的交流

。

▲最新

《科學》封面專題

每個人的大腦由上千億個神經元組成，每個神經元都與成千上萬的其他神經元連線，

神經元及其錯綜複雜的連線共同形成了一個龐大的“網際網路”，構成了行為和認知的基礎

。科學家們由此提出了一個叫做“

連線組

”（connectome）的概念，用來綜合概括神經元和腦區是如何相互連線的。

最新一期《科學》雜誌，同時用四篇綜述從多個角度為我們帶來了有關

大腦連線

的最新洞見。科學家們相信，透過大腦連線的新角度，我們將更好地理解

為什麼每個人的大腦都不一樣

。

第一篇綜述中，兩位神經科學家總結了大腦的連線與功能之間的關係，指出“

大腦連線決定了大腦的功能組織

”。

作者Michel Thiebaut de Schotten博士和Stephanie Forkel博士強調，

大腦連線不僅僅是腦區之間的訊號傳遞

，而是可以放大或縮小訊號，並決定大腦的結構和功能。

行為和認知透過大腦皮層區域的互動而產生

，而這需要藉助密集連線的神經網路對遠近區域進行協調和整合。

“以語言為例，”Forkel博士說，“結果總要大於各部分的加和。溝通交流時，你需要非常迅速地理解特定上下文裡的話，並根據交談物件加以考慮情感意圖。如果大腦以‘模組化’的方式工作，我們不會在如此短的時間裡對這些不同的語言要素做出計算。”

相比過去將大腦分模組來認識的傳統模型，以大腦連線的角度認識大腦將更好地揭示個體之間的差異。弄清楚

人和人之間的大腦連線差異

，以及

物種和物種之間的大腦連線差異

，將有助於理解大腦的各種認知特徵，以及大腦如何演化。

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透過大腦連線的差異認識大腦演化（圖片來源：參考資料［1］）

另一方面，

各種大腦病變也可以從連線被中斷的角度來重新認識

，例如視覺網路和語言網路的連線中斷導致了失語症。而新的認識方法可能對臨床治療產生很大影響。“有一些腦部病變的病人沒有任何症狀，或者有一些你想不到的症狀。在一項研究中，我們研究了病變是如何影響整個大腦網路的，我們可以表明，透過連線模式我們可以對患者有哪些症狀或一年後會出現哪些症狀做出長期預測。”Forkel博士說。

第二篇綜述則突出了對人類大腦結構連線的研究進展。作者強調，

要全面瞭解連線組，需要把大腦連線作為一個多尺度的系統來處理

，從分子、細胞層面一直到宏觀層面，不同空間尺度的測量不可或缺。

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擴散MRI和纖維束成像（圖片來源：參考資料［2］）

科學家們也在文章中討論了新興的成像技術有助於擴充套件人們對連線組的認識，如擴散磁共振成像（dMRI）、纖維束成像（tractography），同時結合機器學習和計算模擬可以對實驗資料缺失的地方進行預測。

斯坦福大學的Jin Hyung Lee教授與同事在第三篇綜述中探討了一些最新進展對大腦環路功能和障礙帶來的洞見。這些進展包括

細胞型別特異性神經調節、全腦功能成像和計算建模

等方面，可以用於開發模擬大腦功能的新方法，以便了解神經系統疾病（如帕金森病）的全腦環路機制，為將來開發新療法鋪平道路。

最後一篇綜述的作者則總結了目前在齧齒動物模型上繪製不同尺度的大腦連線所使用的實驗技術，並討論瞭如何將不同的資料集結合起來以便建立三維的大腦參考圖集。

“

大腦不只是組成它的那些細胞

。大腦中的每個神經元都與成千上萬的其他神經元相連線——但我們擁有的不是一種嘈雜的連線，而是一種同步的交響樂。

如果沒有平穩執行的連線，大腦僅僅只是很多神經元的堆砌

。”《科學》雜誌的高階編輯Peter Stern博士在這組有關大腦連線的專輯中總結說，透過“連線”的角度，我們將對人類大腦的執行原理有全新的認識。

參考資料：

［1］ Michel Thiebaut de Schotten & Stephanie J。 Forkel Science （2022）。The emergent properties of the connected brain。 Doi： 10。1126/science。abq2591

［2］ Markus Axer & Katrin Amunts Science （2022）。 Scale matters： The nested human connectome。 Doi： 10。1126/science。abq2599

［3］ Jin Hyung Lee et al。， Science （2022） Solving brain circuit function and dysfunction with computational modeling and optogenetic fMRI。 Doi： 10。1126/science。abq3868

［4］ Trygve B。 Leergaard & Jan G。 Bjaalie Science （2022） Atlas-based data integration for mapping the connections and architecture of the brain。 Doi： 10。1126/science。abq2594

［5］ New view on the brain： It’s all in the connectionsRetrieved Nov。 4， 2022 from https：//www。eurekalert。org/news-releases/969250