我国科学家破解人类大脑神经网络“生长密码”

我国科学家破解人类大脑神经网络“生长密码”

引用

中国科技网

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https://www.stdaily.com/web/gdxw/2025-02/20/content_299465.html

中国科学院自动化研究所科研人员近日在脑科学研究领域取得重要突破，成功破解人类大脑神经网络的"生长密码"。研究揭示了大脑皮层连接拓扑结构与遗传特性的内在关系，为理解大脑发育和相关疾病提供了新的视角。

我们思考、学习或感知世界时，离不开大脑神经网络的高速运转。但这个网络究竟是如何形成的，一直困扰着科学家。记者20日从中国科学院自动化研究所获悉，该所科研人员成功破解人类大脑神经网络的"生长密码"，揭示了人类大脑皮层连接拓扑结构与遗传特性的内在关系。相关研究成果发表于《神经科学杂志》。

人脑在胚胎发育时就已经开始按照某种"设计图"进行建造，而这张设计图的"蓝图"正是基因。在这项研究中，科研人员利用弥散磁共振成像技术，成功构建了全脑连接图，并发现脑内的连接并非随机分布，而是按照三种主要的拓扑轴分布：从上到下的背腹轴、从前到后的前后轴和从内到外的内外轴。

"这三个轴不仅反映了皮层内连接的变化规律，还与胚胎发育时期的形态发生梯度和遗传梯度密切相关。它们就好像是脑内连接的'主干道'，将不同功能的脑区有序串联起来。"

同时，科研人员还发现大脑连接的分布规律与基因表达存在惊人吻合。就像建筑工人按照设计图纸施工，形态发生原相关基因会朝着特定方向"亮灯"，指挥神经纤维朝着预定方向铺设。"我们发现基因不是简单按'一个基因控制一条连接的形成'的方式工作，而是像交响乐团指挥家，通过整体调控影响整个网络的布局。"

这项成果不仅有助于深入理解大脑的功能分区以及遗传对大脑组织规律和功能的影响，还为理解大脑皮层的区域分化、功能整合以及神经环路的形成提供了新的视角，为探索神经发育障碍和脑疾病的遗传机制提供了新的线索。