新研究表明,大脑可以自我重塑以弥补缺失的结构

健康大脑(左)和胼胝体发育不全的大脑(右)中的神经纤维。图片:乌尼杰/西弗雷迪
期刊上的一项新研究大脑皮层凸显了大脑惊人的自我重组能力,以避免在关键结构缺失。在这种情况下,研究人员重点关注胼胝体,它连接大脑的两个半球,但大约每 4,000 人中就有 1 人无法发育。
那些天生胼胝体发育不全胼胝体缺陷(AgCC)——意味着他们缺乏这种神经元结构——可能会出现严重的认知缺陷,但大约四分之一的胼胝体患者没有任何症状。为了确定大脑如何在没有胼胝体的情况下继续正常运作,研究作者使用功能性磁共振成像(fMRI)扫描了 49 名儿童的大脑,其中 20 名患有胼胝体。
不出所料,缺乏胼胝体的儿童大脑半球间结构连接明显减少,这意味着他们大脑两侧之间白质较少。然而,这被大脑半球内结构连接的增加所抵消,即每个半球的神经元连接数量增加,表明两侧的通路数量更多。
然而更令人难以置信的是,两组大脑半球间功能连接没有差异。换句话说,患有 AgCC 的儿童与拥有胼胝体的儿童相比,其大脑对侧半球的大脑区域能够同样有效地进行交流。
该研究的作者表示大脑令人难以置信的可塑性这是因为额外连接和通路的建立使得不同半球的大脑区域之间能够出现替代的交流途径。
“值得注意的是,两个半球之间的沟通得以维持,”研究作者 Vanessa Siffredi 在陈述“我们认为,可塑性机制(例如每个半球内结构键的加强)弥补了半球之间神经纤维的不足。新的连接被创建,信号可以重新路由,从而保持两个半球之间的通信。”
在这两组儿童中,半球间功能连接与语言学习和记忆等认知能力密切相关。对于大脑正常的人来说,这与半球间结构连接或胼胝体白质的数量直接相关。然而,对于患有 AgCC 的儿童来说,这是由半球内结构连接决定的。
换句话说,每个半球内形成的新连接越多,半球之间就能进行越多的交流,从而提高认知能力。