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小脑(cerebellum)在拉丁语中被称为“小脑(little brain)”,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(黄色)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(1,590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”("Fractured Somatotopy",2009) 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。

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”。


补充一些数据:利用stork的 文献大分析 的功能,我们分析了最新的1万篇小脑相关的文献,发现了:

1 在小脑研究最多的基因和相关的疾病是这些:

2 跟小脑一起研究最多的脑区是这些:


文章信息:

Martin I. Sereno et al, The human cerebellum has almost 80% of the surface area of the neocortex, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2002896117

参考文献:

Fractured Somatotopy. (2009). In M. D. Binder, N. Hirokawa, & U. Windhorst (Eds.), Encyclopedia of Neuroscience (pp. 1631-1631). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.


编译作者:CholeFu(brainnews创作团队)

校审:Simon(brainnews编辑部)

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