Science：你腦子是一桶漿糊還是一團紙？

　　無論是人類、鯨魚或者大象，哺乳動物的大腦都覆蓋著精雕細琢的“溝回”。最新研究表明這些“溝回”卻遵循著簡單的數學關系—比例規律—同樣被用來描述紙張的褶皺。觀察顯示哺乳動物復雜精妙的大腦結構并不源于不同物種發展上的微妙差異，而是遵循著十分簡單的物理過程。

　　“在生物領域中很少能發現一種數學關系如此契合所有的數據”，加州大學歐文分校的神經生物學家Georg Striedter表示。“他們很可能發現了某些非常重要的事”Striedter同時也表示比例規律只適用于完全發育的大腦而并沒有解釋大腦發育這一過程本身是如何發生的。

　　哺乳動物的大腦溝回可以增加大腦皮層的表面積，大腦皮層是神經元集中的的地方，是構成大腦溝回的表層灰質。并不是所有哺乳動物都有溝回，老鼠僅僅存在光滑的大腦（無腦回的）。相反的，靈長類、鯨魚、狗和貓具有多腦回的的大腦。

　　近年來，科學家一直嘗試將某種動物的大腦溝回數目和其他特征聯系起來。例如，盡管大腦較小的動物經常具有光滑的皮層，溝回的數目（皮層總面積和大腦外層面積的比例）和大腦的質量卻沒有顯示出確定性的關系。不同物種的溝回與其大腦質量的關系也并不顯示出規律。溝回數目與神經元的數目，皮層的總面積和厚度同樣沒有明確的聯系。

　　但是，Suzana Herculano-Houzel和Bruno Mota，來自于巴西里約熱內盧聯邦大學的神經科學家和物理學家，發現了一個看似普遍存在的描述大腦溝回的數學關系。利用從62個物種上得到的數據，他們發現這個數學關系描述了大腦皮層的面積與皮層厚度的平方根的積和大腦皮層外層的面積。所有的數據經過計算被確認在一條曲線上——無論是無腦回動物或者多腦回動物。曲線表明該函數的冪指數是1.25（類似圓面積和半徑，冪指數是2，S=πr2）

　　聽起來很復雜，但是這個普遍性的數學關系同樣用于描述紙團的褶皺—Herculano-Houzel一邊說明一邊把不同大小的紙張團在一起并且測量他們的表面積。紙團的褶皺是折疊過程中能量最小化的結果。可以推測在皮層溝回的結構也會遵循最小化能量的原則。

　　但是Striedter提到這個褶皺紙團的類比并不可靠。紙張受到外部的手掌的力量，然而讓皮層折疊的力量來自內部。科學家們還沒有確定這種力量從何而來以及溝回如何產生。有一些模型認為表層溝回的產生速度要比內層快，Striedter說到，這種數學關系是問題的一方面，如何產生的這種機制又是另外一個方面。

　　然而，Herculano-Houzel有不同意見。她認為在發育的每個階段，生長中的皮層會受到來自頭骨的外部力量，皮層生長受到限制就會不得不產生褶皺，而且每個生長階段都會遵循比例規律。Herculano-Houzel提到她會在生長期的豬身上驗證自己的預測。“如果比例規律真的在所有的生長階段都存在，就不再需要其他的理論來解釋溝回的形成了”她說到。