Science：臉盲是因?yàn)榇竽X中的組織沒長好

 科學(xué)家認(rèn)為，人們出生時(shí)腦子里充斥著過多的神經(jīng)連接，那些神經(jīng)被慢慢修剪，直到童年時(shí)期，大腦的結(jié)構(gòu)變得相對(duì)穩(wěn)定?，F(xiàn)在，2016 年 11 月 30 日發(fā)表在 Cerebral Cortex 的一篇論文，和 2017 年 1 月 6 日發(fā)表在 Science 上的一篇論文，表明這個(gè)過程比以前認(rèn)為的更復(fù)雜。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)大腦區(qū)域中微觀組織的繼續(xù)生長也會(huì)導(dǎo)致功能的變化。
該研究顛覆了神經(jīng)科學(xué)的一個(gè)中心思想，即腦組織量在我們生命中沿著一個(gè)方向在推移 - 從太多到剛剛好。研究團(tuán)隊(duì)通過觀察經(jīng)常被忽視的研究對(duì)象：兒童的大腦來做出這一發(fā)現(xiàn)。
兩篇論文的作者，斯坦福大學(xué)心理學(xué)教授 Kalanit Grill-Spector 說：“我想說的是，在過去的 10 年中心理學(xué)家才開始關(guān)注兒童的大腦。 問題是，兒童的大腦顯示他們不是微型的成年人。我們的實(shí)驗(yàn)室研究兒童，因?yàn)橐私膺@個(gè)年齡范圍內(nèi)大腦的發(fā)育，仍然有許多基礎(chǔ)知識(shí)是未知的?！?
Grill-Spector 和她的團(tuán)隊(duì)研究了大腦的一個(gè)區(qū)域，它將面部與其他物體區(qū)分開來。 在 Cerebral Cortex 發(fā)表的論文中 ，他們表明識(shí)別臉部的大腦區(qū)域有獨(dú)特的細(xì)胞構(gòu)成。 在 Science 發(fā)表的論文中，他們發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)在一個(gè)時(shí)間尺度上由童年變?yōu)槌赡?，這反映了人們面孔識(shí)別能力的提高。
“事實(shí)上，我們看到了組織增生，”Science 論文的作者，Grill-Spector 實(shí)驗(yàn)室的研究生 Jesse Gomez 說，“許多人對(duì)大腦組織持有悲觀的看法：隨著年齡的增長，組織慢慢消失。，我們看到了相反的情況 - 在嬰兒期修剪后留下的任何東西都可以用來生長。

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1. 大腦中的微觀變化

該研究團(tuán)隊(duì)研究了該小組研究了識(shí)別面孔和地點(diǎn)的大腦區(qū)域.，因?yàn)橹滥阏诳凑l和你在哪里對(duì)日常生活很重要。 在成人中，大腦的這些部分是密切的鄰居，但有一些明顯的結(jié)構(gòu)差異。
Gomez 說：“如果你可以走過一個(gè)成人的大腦，你會(huì)俯視細(xì)胞，就像走在不同的社區(qū)。細(xì)胞看起來不同，它們的組織方式不同?！?
Kalanit Grill-Spector，Kevin Weiner 和 Jesse Gomez 討論了面部和地方選擇性皮質(zhì)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 來源：Brianna Jeska

因?qū)Υ殴舱癯上瘢∕RI）不可見的深層細(xì)胞結(jié)構(gòu)感到好奇，斯坦福團(tuán)隊(duì)與德國神經(jīng)科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究所的 Jülich 研究中心合作，他們獲得了死后大腦的薄組織切片。 在一年的時(shí)間跨度，這個(gè)國際合作團(tuán)隊(duì)了解到了如何將腦功能磁共振成像腦區(qū)與相應(yīng)腦片匹配。 這使他們能夠提取用功能性 MRI 掃描的區(qū)域的微觀細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這在活體受試者中還不可能。 圍觀影像顯示了面部和地方區(qū)域之間的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的可見差異。
斯坦福社會(huì)科學(xué)研究員，Science 論文的共同作者和 Cerebral Cortex 論文的共同作者 Kevin Weiner 說：“這個(gè)領(lǐng)域一直有這樣一個(gè)白日夢，我們終有一天會(huì)在人類大腦中測量細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這項(xiàng)研究表明我們正在取得進(jìn)步?！?
2. 大腦中的鄰里

這項(xiàng)工作確定成人的大腦的兩個(gè)部分看起來不同，但是 Grill-Spector 對(duì)兒童大腦中的這些區(qū)域很好奇，尤其是因?yàn)橥ㄟ^青春期改善面部區(qū)域的技能。為了進(jìn)一步研究這些技能的發(fā)展如何與大腦發(fā)育相關(guān)，研究人員使用了一種新型的成像技術(shù)。
他們使用兩種類型的 MRI 掃描了 22 名兒童（5 至 12 歲）和 25 名成年人（22 至 28 歲），一種間接測量大腦活動(dòng)（功能性 MRI），另一種測量腦組織與水的比例（定量性 MRI）。 這種掃描已被用于顯示在人類一生中連接大腦區(qū)域的長神經(jīng)元細(xì)胞周圍脂肪絕緣的變化，但這項(xiàng)研究是個(gè)使用這種方法直接評(píng)估細(xì)胞內(nèi)部變化的。
他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了 Science 上，除了看到在這兩個(gè)區(qū)域的大腦活動(dòng)的差異，定量 MRI 也顯示了在臉部識(shí)別區(qū)域中的某些組織的生長與發(fā)育。 這種發(fā)育終有助于成人面部識(shí)別和地方識(shí)別區(qū)域之間的組織差異。 更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)大腦活動(dòng)和面部識(shí)別能力組織的性質(zhì)與功能變化聯(lián)系在一起。 在此之前，沒有跡象表明哪個(gè)變化導(dǎo)致另一個(gè)變化，或者它們是否同時(shí)發(fā)生。
3. 一個(gè)試驗(yàn)床

能夠識(shí)別熟悉的面孔和地方，雖然顯然是一個(gè)重要的技能，但對(duì)研究來說似乎是一個(gè)奇怪的選擇。 Grill-Spector 說，這些區(qū)域值得一些特別注意的原因，是因?yàn)槲覀兛梢栽诿總€(gè)人的大腦中識(shí)別它們，即使是一個(gè) 5 歲的孩子，這意味著對(duì)這些區(qū)域的研究可以包括大量的參與者，在研究中產(chǎn)生易于比較的結(jié)果。 這項(xiàng)研究也具有健康影響，因?yàn)榇蠹s 2%的成年人識(shí)別面部的能力較差，這種障礙有時(shí)被稱為臉盲。
此外，梭狀回：大腦中包含面部處理區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)，只在人類和大猿類（大猩猩，黑猩猩，倭黑猩猩和猩猩）中發(fā)現(xiàn)。
“如果你在五年或十年前告訴我，我們將能夠?qū)嶋H測量體內(nèi)組織生長，我不會(huì)相信，”Grill-Spector 說。 “它表明了在整個(gè)發(fā)育過程中發(fā)生的組織的實(shí)際變化，我認(rèn)為這簡直太棒了?！?
參考文獻(xiàn)：Kalanit Grill-Spector.Microstructural proliferation in human cortex is coupled with the development of face processing,Science 06 Jan 2017;DOI: 10.1126/science.aag0311