Nature 经典回顾 | 重塑神经科学范式：大脑形状决定功能的新发现
Nature 经典回顾 | 重塑神经科学范式：大脑形状决定功能的新发现
在神经科学领域，一个长期以来的核心议题是大脑结构与其功能的复杂关系。大脑形状指的是大脑的物理结构，包括它的外形和内部的复杂折叠。而大脑功能则是指大脑执行的各种任务，比如思考、记忆、感知和做决定等。
想象一下，如果给你一堆杂乱无章的拼图碎片，每一块碎片都代表大脑的一部分，而这些碎片的形状决定了它们如何拼在一起。在大脑的世界里，这些“拼图碎片”就像是大脑的各个区域，而它们的形状和连接方式决定了大脑如何工作。然而，过去的研究通常认为，大脑的功能主要是由这些区域之间的连接，也就是神经元之间的复杂网络来决定的。
2023年5月31日，Nature 期刊发表了题为：Geometric constraints on human brain function 的研究论文。在这篇研究中提出了一个新的观点：相较于复杂的神经元连接模式，大脑的几何形状是决定大脑活动的重要因素。
研究者们利用神经场理论（neural field theory, NFT）这一成熟的数学框架，分析了在自发和多样化的任务诱导条件下获取的人类磁共振成像（MRI）数据。研究发现，大脑皮层和下皮层的活动可以通过激发大脑几何形状的基本共振模式来理解，而不是像传统上假设的那样，由复杂的区域间连接模式产生。
文章进一步使用这些几何模式展示了超过10,000个大脑映射的任务诱导激活的脑区。值得注意的是，研究人员并不局限于特定的脑区，而是激发了跨越60毫米以上波长的大脑范围模式，这有助于揭示不同脑区之间的活动。此外，研究还证实了波状活动对于连接几何形状和功能具有重要作用，表明波动力学可以再现自发和诱发记录的多种规范时空属性。
这项研究的发表，为神经科学领域提供了新的视角，强调了大脑结构的物理特性在大脑功能中的基础性作用，并可能引导未来的研究更多地关注大脑的几何形状和动力学特性。
本文原文来自Nature期刊