作者 | Davide Castelvecchi
翻译 | 孙宁远
审校 | 酷炫脑
朗读 | 鸽仔
美工 | Jenny
编辑 | 加薪
一项研究表明，人类大脑具有熟悉的核桃状外观的皱纹对大脑活动有很大影响，就像铃铛的形状决定了它的声音质量一样。
一项研究表明，人类大脑具有熟悉的核桃状外观的皱纹对大脑活动有很大影响，就像铃铛的形状决定了它的声音质量一样。这一发现与人们普遍持有的关于大脑解剖学哪个方面驱动功能的理论背道而驰。
Via：《辛普森一家》
01 大脑喋喋不休
“刺激”一个神经元会使其放电，并迅速向其他神经元发送信息。大脑皮层中兴奋的神经元可以将它们的兴奋状态传达给表面上的近邻。
但是每个神经元还有一个被称为轴突的长丝，它将神经元连接到皮层内外的遥远区域，使神经元能够向远处的脑细胞发送兴奋的信息。在过去的二十年里，神经科学家煞费苦心地绘制了包括人类在内的大量生物体中的这种连接网络——连接组。
作者想要了解大脑活动是如何受到神经元兴奋传播的方式的影响：是通过大脑表面还是通过远程相互连接。为此，具有物理学和神经科学背景的研究人员利用了波的数学理论。
自然现象包括多种类型的波，从构成地震的地震波到光的电磁波。但所有这些现象都可以用同一个简单的数学方程来描述。这个方程使研究人员能够仅根据表面的几何形状来计算表面上的波浪模式。这些模式可以分解为称为模式的基本组成部分，这些组成部分受对象几何形状的影响。
02 良好的振动
例如，对于在球体上传播的振动波，基本模式包括从上半球到下半球来回移动的凸起，以及从左到右传播的另一个凸起。但是铃铛没有下半球，因此其模态与球体不同。物体的几何形状也会影响其模式的特征频率和相对响度。
大脑的神经元兴奋也可以以波的形式出现，这种波可以在大脑中传播，并以周期性振荡的方式传播回来。
研究人员计算了大脑皮层表面和连接体的脑电波传播模式。作为连接组的模型，他们使用了从扩散磁共振成像(MRI)收集的信息，该成像对大脑解剖结构进行成像。然后，他们查看了一万多份功能性核磁共振成像记录的数据，核磁共振成像是根据血流对大脑活动进行成像的。
研究人员发现，分析表明，表面几何模型比连接组模型更好地解释了静息大脑以及各种活动期间（例如视觉刺激处理期间）的脑电波模式。
密苏里州圣路易斯华盛顿大学的神经学家David Van Essen领导了一个连接组项目，他表示，该团队使用的扩散性核磁共振数据存在有据可查的缺陷，使得这种比较“不公平”。根据Van Essen的说法，该团队还应该研究仅激活皮层局部区域的简单刺激的大脑活动。
“作者青睐的行波模型要复制这种模式是极不可能的。”他说。
Pang说，用这样的刺激来测试他们的模型会很有趣，他和他的合作者目前所做的分析是一个“原理证明”。
在他们的研究中，作者模拟了一个理想化的大脑结构，但众所周知，大脑皮层的核桃状卷曲在形状上因人而异。作者的技术可以帮助探索这些变化如何影响相应的模式。