清华大学团队揭示大脑偏侧化动态调控机制，为脑科学研究提供新视角

清华大学团队揭示大脑偏侧化动态调控机制，为脑科学研究提供新视角

近日，清华大学基础医学院郭增才教授及其团队在《神经元》杂志上发表了一篇重要综述论文，揭示了大脑左右半球信息交流与脑功能偏侧化之间的新机制。这一发现不仅深化了我们对大脑工作原理的理解，还为未来脑科学研究提供了新的视角。

郭增才教授是清华大学基础医学院的副教授，长期致力于神经科学领域的研究。他在工作记忆的神经机制方面有着深入的探索，特别是在多脑区神经网络如何促进工作记忆信息的产生、维持以及学习等方面取得了显著成果。郭教授的研究团队结合光遗传学操控、多通道电生理、双光子成像和定量行为学等多种前沿技术，致力于揭示大脑复杂功能的神经基础。

大脑的左右半球在功能上存在明确的分工。例如，左脑主要负责控制身体右侧的运动和感觉，而右脑则主要控制身体左侧的运动和感觉。这种交叉控制机制是大脑功能分区的重要特征。此外，大脑两半球还各自承担不同的高级认知功能：左脑偏重于语言、逻辑思维和分析能力，右脑则擅长空间感知、创造力和艺术处理。

尽管大脑两半球有明确的功能分工，但它们并非孤立运作。左右半球通过多个白质纤维束相连，其中胼胝体是胎盘类哺乳动物的主要联络束。在人类大脑中，胼胝体包含2-2.5亿根纤维，参与运动协调、半脑间感觉信息的整合、记忆痕迹的整合等。这些纤维通常连接同源区域，并具有大致的空间拓扑分布。

研究发现，大脑功能的偏侧化不能完全用静态因素（如遗传差异、大脑结构的非对称性等）来解释。学习依赖的左右半球间的非对称信息交流对脑功能的偏侧化具有重要贡献。例如，在人类中，89.4%的人习惯用右手执行精细的运动，而10.6%的人习惯用左手。这种精细运动的一侧偏好性在自然界普遍存在。除了运动领域，情绪处理也是脊椎动物脑功能偏侧化的一个重要领域。在人类中，语言网络的左侧化是一个关键功能属性，Broca区和Wernicke区在超过95%的人群中均位于左半脑。

为了深入理解大脑左右半球的信息交流机制，研究团队在啮齿类动物中进行了大量实验。这些实验得益于现代神经科学技术的发展，如细胞类型特异的标记、大规模神经元活动记录、时空精确的干扰和定量行为分析等。通过这些技术，研究人员能够在单细胞水平上研究行为过程中左右半脑间的信息交流。

裂脑人现象为研究大脑偏侧化提供了重要线索。在一些药物难以控制的癫痫病人中，医生会通过手术切断胼胝体。术后发现，这些裂脑人在很多认知功能上表现出明显的偏侧化现象。通常，左半脑在语言任务中起重要作用，而右半脑在非语言和空间任务中有主导作用。

郭增才教授团队的研究表明，大脑功能的偏侧化是一个动态过程，不仅受到遗传和结构的影响，还与学习依赖的左右半球间的非对称信息交流密切相关。通过现代神经科学技术，研究团队发现左右半脑间的信息交流表现为协调跨半球间的兴奋和抑制性输入。这种复杂的交互作用在决策行为中尤为重要，能够特异地影响与行为相关的神经活动流形。

这项研究为我们深入理解大脑的工作原理提供了新的视角。它揭示了大脑功能偏侧化背后的神经机制，为进一步探索大脑复杂功能奠定了基础。未来，这些发现可能为治疗与大脑功能偏侧化相关的疾病提供新的思路和方法。