科学家们提供了关于大脑如何以及为何组织的新见解，这些知识最终可能有助于阿尔茨海默病和自闭症等疾病的诊断和治疗。

这项由英国纽卡斯尔大学和德国不来梅国际大学进行的研究驳斥了一个普遍的理论，即神经系统主要应通过非常短的神经纤维连接来实现最佳功能。

相反，这项研究通过对包含全球灵长类动物和线虫大脑详细解剖学研究的公共数据库进行复杂的计算机分析，发现长神经纤维连接对整体大脑功能与短神经纤维同样重要。

我们对人类大脑的许多了解来源于对灵长类动物的神经科学研究，因为它们经历了与人类相似的进化阶段。

阿尔茨海默病患者和自闭症患者的大脑扫描显示，他们缺乏某些长距离神经相互作用，尽管专家们尚未发现这些相互作用的具体作用。

这项发表在《PLoS计算生物学》期刊上的新研究发现，长纤维的重要性在于它们能够比通过许多短纤维发送相同信息更快地传递消息，并且在长距离传输信息时更可靠。

“你可以将其与从纽卡斯尔到伦敦的火车旅行进行类比，”该研究的首席研究员、纽卡斯尔大学计算机科学学院及神经科学研究所的马库斯·凯瑟博士表示。

“例如，如果你乘坐直达火车到伦敦，你会更快更轻松地到达那里。然而，如果你必须通过达勒姆、利兹和史蒂文杰治，且每次都换乘火车，那么你将花费更长的时间，并且有可能在某个时刻错过连接。这在人的大脑中也是一样。”

这个计算机程序运行了几天，获取了灵长类动物大脑中神经纤维的长度和一种名为秀丽隐杆线虫的神经元连接（称为轴突）信息。然后，它测试了通过测试数十亿种不同的位置排列是否可以减少纤维的总长度。确实，由于神经系统有许多长距离连接，电路长度可以减少多达50%。

共同研究者、国际大学不来梅工程与科学学院的副教授克劳斯·希尔盖塔格博士表示：“许多人认为大脑就像计算机，为了最佳效果，它应该主要具有短连接。我们的研究表明，不同长度的神经投射组合是必不可少的。”

“特别有趣的是，我们在灵长类动物和线虫中都做出了相同的观察，尽管它们的大脑在形状和大小上非常不同。”

尽管这项研究目前尚未直接应用于临床，但研究人员建议，如果能获得更多关于神经网络的信息，特别是长短神经纤维在大脑中的作用，这可能最终有助于阿尔茨海默病和自闭症患者的诊断和治疗。

一个潜在的发展可能是对这些疾病的预测性测试，检查和分析患者的大脑组织，帮助诊断并可能显示疾病在未来几年的发展情况。

这项研究是迄今为止对灵长类动物和线虫神经系统空间组织的最全面研究。

来源信息
引用：Kaiser M, Hilgetag CC (2006) Nonoptimal component placement, but short processing paths, due to long-distance projections in neural systems. PLoS Comput Biol 2(7): e95. DOI: 10.1371/journal.pcbi.0020095 可在线自由访问：http://dx.doi.org/10.1371/journal.pcbi.0020095

新闻稿由纽卡斯尔大学新闻办公室发布。更多信息请联系克莱尔·乔丹，电话：+ 44 (0) 191 222 6067/7850，或发送电子邮件至press.office@ncl.ac.uk。网站：http://www.ncl.ac.uk/press.office

联系人：马库斯·凯瑟博士
纽卡斯尔大学