为什么有些人老得快、易忘事？原因都写在“大脑白质”上了

图片来源@视觉中国

文 | 追问NextQuestion，作者 | Sofia Quaglia，译者 | 轻盈

这是作为大一新生的斯蒂芬妮·福克斯（Stephanie Forkel）在德国慕尼黑的一处停尸房工作的第一天：她主要的工作内容是穿着防护服，站在解剖台前，用一把类似于面包刀但没有锯齿的大刀片，缓缓切开“大体老师”的脑子。

在工作的过程中，她眼睛眯得厉害。一方面，空气中弥散的甲醛，让她的眼睛感到干涩；另一方面，她需要一边切，一边比照着教科书上的大脑模式图。意外地，她突然发现，她眼前真实的脑子和教科书上的长得一点也不一样。

四十年后，福克斯回忆起来，这算是她人生中第一次的顿悟时刻，那一天她恍然发现：教科书上标准的参照图和真实大脑的模样具有非常大的差异。这次顿悟体验，也启发了福克斯后来的研究兴趣。她在后续的研究中证实：每个人的大脑确实是不一样的。

世界上没有两个完全相同的大脑

现今，越来越多的研究证实，人与人的大脑之间存在很多结构上的差异，尤其是白质。白质，位于大脑皮层下方，主要由被髓鞘包裹着的神经轴突组成，它们像城市中的交通要道一样，起到沟通脑区间信息交流的作用。福克斯和同事在一篇2022年末发表在Science上的研究中指出，大脑中白质结构的细微差别也会引起人们行为模式的不同。

像福克斯这样的一群科学家们目前主要致力于研究大脑白质的细微差异如何塑造个体的多样性，包括白质在多大程度上决定人们日常的行为差异或者白质是否与一些患者更容易从威胁生命的脑损伤中恢复有关等。

过去，科学家主要是通过少量剧烈脑损伤患者的案例来理解大脑是如何运作的。比如医学界一个著名的案例——盖奇的故事。故事发生在1848年，在一次尤其惊险的事故中，美国铁路工人菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）的头被一根像标枪一样的铁棒横穿刺入。这场事故导致盖奇大脑前额叶皮质左侧区域大面积坏死。这次事故后，盖奇虽幸存下来，却深深地受到影响。人们发现，脑损伤后的盖奇性情大变，原先温和友善的他，变得粗暴易怒。

类似盖奇的故事帮助神经科学家们理解大脑不同部位的功能。大脑的右边某一块负责那一块的认知功能，左边某部位负责其它的行为调控。随着时间和案例的逐渐积累，这种模块化的思维模式构建了一种适用于所有大脑的标准化模板。

但是随着一些类如磁共振成像（MRI）、电子计算机断层扫描（CT）、扩散张量成像等更为复杂的大脑研究技术的涌现，人们逐渐明确，早期的这种模块化的观点实在过于简单。特别地，白质——个体间大脑中高度差异的部分，在这种思维模式中被严重忽视。目前，越来越多的新研究，都试图阐释白质的解剖结构差异是否以及如何影响我们对周围世界的感知。

比如，杏仁核（调节恐惧反应的结构）和内侧前额叶皮质（负责逻辑推理的结构）之间有段白质区，被称作钩束。耶鲁大学心理学与精神病学教授阿夫拉姆·霍姆斯（Avram Holmes）曾指出，在一些人的大脑中，这块白质区可能相对较薄，或意外被破坏；这造成的潜在影响是：如果在某些不必要的情况下，杏仁核触发了不恰当的战斗或逃跑反应，前额叶皮质会变得更加难以控制杏仁核。

“你可能会变成一个更为焦虑的人，或相反地，因无所畏惧而四处寻找刺激。”致力于在大脑中寻找“行为指纹”的霍姆斯说道。

白质与个体行为差异

霍姆斯还表示，“从一组受试者的大脑中得到白质的解剖信息，可用以泛化和推测人群中的任何行为。”研究人员目前已发现与人类情绪调节能力、决策能力、面孔识别能力、注意力和警觉以及在某种程度上准确反思自己认知和经验的能力相关联的白质区的解剖学差异。白质的差异也可被用以解释大脑发育障碍，比如为什么一些青少年会患上抑郁症或多动症。

但是，到目前为止，白质差异仅能解释少部分个体间的行为差异，可能只有5%左右。相较于性格或气质，智商和工作记忆更易从白质形状推测。虽如此，但也不妨碍霍姆斯等科学家继续寻找数据中出现的任何可能的行为预测模式。

研究表明，白质的解剖结构不仅从一开始因人而异，而且还会随着衰老的进程加剧。在比较了上千张大脑扫描结果之后，杜塞尔多夫大学解剖学研究所所长斯韦尼亚·卡斯珀（Svenja Casper）表示：“随着衰老，我们大脑之间的白质差异也在急剧增加。”但让人遗憾的是，人们解剖结构之间的差异随时间持续变大的确切原因尚不明确。这可能是遗传、环境因素和生活方式等综合作用的结果。

基于人群的研究已表明，沿着衰老的进程，白质解剖结构的变化也可能与人们能力的变化相一致。例如，2020年的一项对100多名年龄在18岁至80岁之间的受试者的研究中发现，人们白质的解剖结构的差异也可以反映他们手部协调能力的强弱，如系鞋带或者打字。相较于白质结构退化、更碎片化的老年人，白质更健康的老年人在动手实验中的表现都较好。一项类似的研究也表明，白质差异也适用于测量老年人在注意力和执行力的表现，例如Stroop效应测试，受试者需准确分辨单词要表达的颜色意义，比如用红色墨水打印单词“绿色”。

白质与脑损伤修复能力

总体上，白质体积的减少与我们大脑处理速度的减缓是呈正比的。白质萎缩更多的老年人往往更难学习新事物和保持专注。一些学者认为，这些症状可能会严重到形成了一种仅与白质损伤有关的痴呆症——“白质痴呆症”。虽说，白质痴呆症仍然仅是一个学术概念，没有在日常临床实践中使用，但它表明目前我们仍处于初步了解阶段，并且长期被低估的白质区有着强大的功能。

最新的研究也表明，有一天，人体大脑中的白质结构有可能也被用以准确预测脑损伤后的个体表现。爱荷华大学卡佛医学院的儿科和普通神经病学教授亚伦·博伊斯（Aaron Boes）说，相较于灰质，白质还可以更准确地预测患者脑损伤后的恢复情况。例如，白质解剖结构的改变可能有助于预测患者中风后，症状的严重程度。

由于白质在信息管道中的重要作用，白质的损伤也可能会破坏一些看起来良好的灰质部分的功能。这一假想有助于解释为什么有时患者的大脑灰质比如语言区病变，但却没有表现出语言障碍。或者患者表现出语言障碍，但大脑中通常被认为调节与语言相关的部位却没有损伤。

博伊斯的团队目前正在整理数千名脑损伤患者的脑部扫描数据。他们正在尝试绘制大脑的白质图谱，因为他们坚信脑损伤患者在认知、情绪或解决复杂数学问题的能力上的改变，可以通过大脑白质的变化模式反映出来。

虽说如今将任何潜在的相关性与治疗联系起来都为时过早，但科学家们仍希望该领域继续朝着这个方向发展。博伊斯说：“我们应该针对特殊的解剖结构，制定个性化治疗策略”。也许有一天，无论是中风还是脑外伤，患者白质具体的损伤情况的快速扫描影像，会帮助医生制定即时的预后和最佳的治疗方法。

对于白质的研究打破了经典的理论——大脑通常是这样工作的，因此它应该也这样为你工作。取而代之，我们应基于这样的理论：这是你独特的大脑，应该被个性化对待。总有一天，对行为状况、心理健康问题和衰老相关疾病的诊断和治疗也应如此。

另外，为了更好地理解白质在认知中的作用，福克斯现今在停尸房的解剖台上使用了一种更为巧妙的解剖方式。相较于将大脑分割成单独的切块来匹配教科书上传统模块化视图中的图形，她选择小心地剥离每一层皮质，直至到达下面的白质部位。关于白质，问题也不再局限于解剖学结构，而是，“这意味着什么？为什么我们不一样？白质和我们个体间的差异有关系吗？”福克斯指出，“对白质差异的研究有巨大的潜力。重要到可以影响并改变未来我们对个体差异领域的理解。”

*原文链接：https://nautil.us/your-brain-is-shaped-like-nobody-elses-297950/

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