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Normative brain size variation and brain shape diversity in humans
Science ( IF 56.9 ) Pub Date : 2018-05-31 , DOI: 10.1126/science.aar2578
P K Reardon 1, 2, 3 , Jakob Seidlitz 1, 4 , Simon Vandekar 5 , Siyuan Liu 1 , Raihaan Patel 6, 7 , Min Tae M Park 6, 8 , Aaron Alexander-Bloch 9 , Liv S Clasen 1 , Jonathan D Blumenthal 1 , Francois M Lalonde 1 , Jay N Giedd 10 , Ruben C Gur 11 , Raquel E Gur 11 , Jason P Lerch 12 , M Mallar Chakravarty 6, 7 , Theodore D Satterthwaite 11 , Russell T Shinohara 5 , Armin Raznahan 1
Affiliation  

Shifts in brain regions with brain size Brain size among normal humans varies as much as twofold. Reardon et al. surveyed the cortical and subcortical structure of more than 3000 human brains by noninvasive imaging (see the Perspective by Van Essen). They found that the scaling of different regions across the range of brain sizes is not consistent: Some brain regions are metabolically costly and are favored in larger brains. This shifts the balance between associative and sensorimotor brain systems in a brain size–dependent way. Science, this issue p. 1222; see also p. 1184 A metabolically expensive brain network is preferentially expanded in individuals that have larger brains. Brain size variation over primate evolution and human development is associated with shifts in the proportions of different brain regions. Individual brain size can vary almost twofold among typically developing humans, but the consequences of this for brain organization remain poorly understood. Using in vivo neuroimaging data from more than 3000 individuals, we find that larger human brains show greater areal expansion in distributed frontoparietal cortical networks and related subcortical regions than in limbic, sensory, and motor systems. This areal redistribution recapitulates cortical remodeling across evolution, manifests by early childhood in humans, and is linked to multiple markers of heightened metabolic cost and neuronal connectivity. Thus, human brain shape is systematically coupled to naturally occurring variations in brain size through a scaling map that integrates spatiotemporally diverse aspects of neurobiology.

中文翻译:

人类正常大脑大小变化和大脑形状多样性

大脑区域随大脑大小的变化正常人的大脑大小变化多达两倍。里尔登等人。通过非侵入性成像调查了 3000 多个人类大脑的皮层和皮层下结构(参见 Van Essen 的观点)。他们发现,大脑大小范围内不同区域的比例并不一致:一些大脑区域的代谢成本高,在较大的大脑中更受欢迎。这以依赖于大脑大小的方式改变了联想和感觉运动大脑系统之间的平衡。科学,这个问题 p。1222; 另见第。1184 代谢昂贵的大脑网络优先在具有较大大脑的个体中扩展。灵长类动物进化和人类发育过程中大脑大小的变化与不同大脑区域比例的变化有关。在典型发育的人类中,个体大脑的大小几乎可以变化两倍,但这对大脑组织的影响仍然知之甚少。使用来自 3000 多个个体的体内神经影像数据,我们发现较大的人类大脑在分布式额顶叶皮层网络和相关的皮层下区域中显示出比边缘、感觉和运动系统更大的区域扩张。这种区域重新分布概括了整个进化过程中的皮质重塑,在人类的幼儿期表现出来,并且与代谢成本和神经元连接性升高的多个标志物有关。因此,通过整合神经生物学时空不同方面的缩放图,人脑形状与大脑大小的自然发生变化系统地耦合。但是这对大脑组织的影响仍然知之甚少。使用来自 3000 多个个体的体内神经影像数据,我们发现较大的人类大脑在分布式额顶叶皮层网络和相关的皮层下区域中显示出比边缘、感觉和运动系统更大的区域扩张。这种区域重新分布概括了整个进化过程中的皮质重塑,在人类的幼儿期表现出来,并且与代谢成本和神经元连接性升高的多个标志物有关。因此,通过整合神经生物学时空不同方面的缩放图,人脑形状与大脑大小的自然发生变化系统地耦合。但是这对大脑组织的影响仍然知之甚少。使用来自 3000 多个个体的体内神经影像数据,我们发现较大的人类大脑在分布式额顶叶皮层网络和相关的皮层下区域中显示出比边缘、感觉和运动系统更大的区域扩张。这种区域重新分布概括了整个进化过程中的皮质重塑,在人类的幼儿期表现出来,并且与代谢成本和神经元连接性升高的多个标志物有关。因此,通过整合神经生物学时空不同方面的缩放图,人脑形状与大脑大小的自然发生变化系统地耦合。我们发现,与边缘、感觉和运动系统相比,较大的人类大脑在分布式额顶皮质网络和相关的皮层下区域中显示出更大的区域扩张。这种区域重新分布概括了整个进化过程中的皮质重塑,在人类的幼儿期表现出来,并且与代谢成本和神经元连接性升高的多个标志物有关。因此,通过整合神经生物学时空不同方面的缩放图,人脑形状与大脑大小的自然发生变化系统地耦合。我们发现,与边缘、感觉和运动系统相比,较大的人类大脑在分布式额顶皮质网络和相关的皮层下区域中显示出更大的区域扩张。这种区域重新分布概括了整个进化过程中的皮质重塑,在人类的幼儿期表现出来,并且与代谢成本和神经元连接性升高的多个标志物有关。因此,通过整合神经生物学时空不同方面的缩放图,人脑形状与大脑大小的自然发生变化系统地耦合。在人类的幼儿期表现出来,并且与代谢成本和神经元连接性升高的多个标志物有关。因此,通过整合神经生物学时空不同方面的缩放图,人脑形状与大脑大小的自然发生变化系统地耦合。在人类的幼儿期表现出来,并且与代谢成本和神经元连接性升高的多个标志物有关。因此,通过整合神经生物学时空不同方面的缩放图,人脑形状与大脑大小的自然发生变化系统地耦合。
更新日期:2018-05-31
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