小脑(cerebellum)在拉丁语中被称为“小脑(littlebrain)”,它位于靠近脑干的位置,后脑皮层的下面。然而,圣地亚哥州立大学的一项新研究对“小(little)”这个术语提出了质疑。“小脑”并不“小”!
图1:人类小脑的冠状高分辨率MRI图像。使用组合的9.4T短、长TE扫描并重建小脑的灰/白质(*色)和软脑膜(绿色)表面(右下)。
通过一台超高场9.4T核磁共振机器扫描大脑,并使用定制软件进行处理(图1)。在得到的图像中,研究人员发现人类小脑皮层的表面比大脑皮层折叠得更紧密。这是第一次通过多对比度的高分辨率MRI扫描死后人类小脑,并且计算重建到所有单叶的水平。它的总收缩矫正表面积(1,平方厘米)比预期或先前报道的要大,等于人类大脑新皮层总表面积的78%。摊开在平坦的地面上,是一条10厘米宽、近1米长的狭长带。将同样的方法应用于猕猴的新皮层和小脑,研究人员发现它们的小脑要小得多,约占其新皮层总表面积的33%(图2)。
图2:小脑切面和折叠的、膨胀的、扁平的小脑表面,都在相同的尺度。从左上方开始,切面图像被镶嵌,最终的表面被展开、切割(右上方)和平化。每个表面的彩色编码都显示两次,先用FreeSurfer平均凸度(sulc,标记小叶),再局部化曲率(curv,标记更小的叶)。左下角,猕猴小脑以同样的比例显示。
圣地亚哥州立大学核磁共振成像中心主任、心理学教授、认知神经科学家马丁·塞雷诺说:“小脑表面积如此之大,说明了人类独特行为和认知的进化过程。它扩张得如此之大,以至于折叠模式非常复杂“。大脑皮层和小脑之间有许多相似之处,但有一个关键的区别。在大脑皮层中,代表身体不同部位的区域大致排列得和实际身体一样:并列有序。但在小脑中,它们的放置更加随意。小脑的这些部分因此被建立起来,以吸收和协调来自不同身体部位的信息。塞雷诺说,有趣的是,在小脑的认知部分可能存在类似于“身体相邻部分的不相邻表示”("FracturedSomatotopy",)的情况,可以帮助支持高度复杂、复杂的认知功能,比如语言或抽象推理。例如,当你想写一篇科学论文或解释一个概念时,你必须从许多不同的来源获取信息。到目前为止,小脑扮演着多功能的角色,对我们的五种感官以及疼痛、思维和情感都有贡献。而且,小脑还被认为主要参与像运动这样的基本功能,但随着时间的推移,小脑的扩张和它从皮质中参与认知的区域输入的新信息表明,它也可以处理像数学方程这样的高级概念。此前,brainnews也报道小脑相关的文章:1NatureNeurosci:小脑-前额叶皮层回路对自闭症相关行为的调节2人类小脑的层级性认知控制的证据脑科学顶刊导读期3自闭症治疗新思路:靶向小脑抑制性环路4小脑主要参与运动调节?Nature重磅综述详细解答
(长文解析)塞雷诺说:“这个‘小脑袋’是无所不能的,绘制小脑图谱将是未来十年有趣的新领域”。为了进一步促进小脑领域的研究,brainnews组建了专门的