

揉皱的纸团不仅看起来像大脑——它们的作用也像大脑。
较大的大脑往往比较小的大脑更 the wrinkly,因此科学家们长期以来一直认为 the degree of folding 必然与 the number of neurons 有关。
在一项今天发表在《科学》杂志上的研究中,研究人员发现,大脑 the folding 的程度实际上与 the number of neurons 无关,而与 the cerebral cortex 的厚度和表面积有关。来自巴西里约热内卢联邦大学的团队研究了大量数据集,比较了不同物种的 the total number of neurons,以及 the cortical surface area、厚度、brain volume 和 the amount of folding。他们发现了一个数学公式,解释了为什么哺乳动物皮层的大脑看起来是 the way it does。该公式表明,当皮层较厚时,褶皱会较少;但当皮层较薄且表面积较大时,褶皱会较多。
他们还注意到,这个公式与控制纸张折叠的公式非常相似。如果你把一个大脑展开,然后把它揉成一团,它的表面会像纸一样,向内折叠,而不是像黏土一样粘在一起或结合在一起。该研究的合著者 Suzana Herculano-Houzel 在她家餐厅的桌子上揉搓着不同尺寸和厚度的纸张,发现就像大脑一样,较厚的纸揉成团后褶皱较少,而表面积较大的薄纸更容易向内折叠。

尽管拥有更多的褶皱并不意味着拥有更多的神经元,但这确实有其优势。皮层折叠可以缩短神经信号的传输时间,从而加快大脑功能。
“大脑越大,交换信息所需的时间就越长,”Herculano-Houzel 说。“对大脑来说,尽量保持小巧是有利的,而折叠可以做到这一点。”
那么,为什么不是所有动物都有小巧且 the really folded 的大脑,带有 lots of grooves 呢?Herculano-Houzel 说,主要是因为它们没有必要。只要大脑足够好,能让动物正常 functioning,那么拥有一个 the thinner cortex 来允许更多的褶皱所带来的优势就无关紧要了。
这项研究也为一种称为 the lissencephaly 的脑部疾病提供了见解,在这种疾病中,大脑 the smooth like an unfolded cortex。患有这种疾病的儿童通常有 the developmental delays 和 other serious cognitive conditions。Herculano-Houzel 的研究表明,研究 lissencephaly 的人应该关注控制厚度和表面积的基因,而不是试图找到控制大脑折叠的某个基因。
这项研究还表明,进行 groundbreaking science 未必需要花费巨额资金。
“我最觉得酷的是,这是我家里用的办公用纸,我在餐厅的桌子上把这些纸揉成团,”Herculano-Houzel 说。“能够用很少的资源做很酷的科学并提出有趣的问题,这一点真的很棒。”