你的骨骼很聪明。它们既轻盈又坚固，断裂后还能自行修复。更重要的是，尽管你察觉不到，骨骼会持续更新，以新骨替换旧骨。
这并非骨骼独有。其他 组织 和 细胞 （最明显的是皮肤）也会自我更新。但骨骼还会适应变化，调整自身以满足身体的机械和生理需求。
骨骼是如何做到如此惊人的事的？新的成像技术揭示了骨骼一个此前未受充分关注的层面：深藏于骨骼内部的活体细胞网络。这个活体网络由骨骼中数量最多的细胞构成： 令人惊叹的骨细胞。
骨细胞（字面意思是“骨细胞”）会在骨骼形成时 被活埋 在骨组织中。它们会长出细长的、呈分支状的 树突状指状突起 ，这些突起伸入组织，并延伸出去彼此连接。
骨细胞生活在坚硬如岩石的骨骼内部，因此一直难以研究。长期以来，人们认为它们不活跃、没什么研究价值。如今已知，它们能够 感知机械应变， 协调骨组织更新，并 调节血液中的钙水平。
复杂程度几乎堪比大脑
随着越来越多的研究人员开始研究这些细胞及其网络，我们对它们的认识也变得更加丰富。显然，骨细胞数量庞大且相互连接紧密（见下图），但此前从未有人真正量化其数量。这项工作值得一做。
生物学中的数字 有助于我们发现新的见解，重要性不言而喻；研究人员因此建立了一个 数据库 和一本 手册 ，汇集了从科学文献中收集的许多物种的“生物数字”。
例如，据估计，人类大脑皮层中的突触数量为 150万亿。一个由麻省理工学院牵头、涉及12万名在线游戏玩家的公民科学项目，已通过一项名为 EyeWire 的项目绘制这些连接，帮助人们了解 大脑如何感知运动。
但为什么有人会关心骨细胞的数量？因为除了控制骨骼强度以及钙、磷酸盐等重要矿物质向血液中的释放之外，如今还有证据表明，这些细胞可能会影响免疫系统的运作方式、 你的体脂多少、 肾脏的运作方式，甚至 男性生育能力。
因此，为了了解骨细胞网络的规模，我们开始对人体骨骼中的骨细胞进行量化。 我们的发现 甚至超出了预期。事实证明，你的骨骼内部存在着一个网络，其复杂程度几乎堪比大脑的神经网络。
骨细胞及其树突状指状突起在骨骼内部构成网络
Kevin Mackenzie，阿伯丁大学，Wellcome Images（B0008430）， CC BY-NC-ND
数字如何相互比较
我们采用近期的成像数据（例如 这里 和 这里），计算得出人类骨骼中约有420亿个骨细胞，约为地球人口的六倍。相比之下，人脑含有 860亿个神经元，密集分布在约1.2升的体积中，与骨骼的体积（约1.75升）相近。当然，骨骼的分布范围更广。
我们把这些细小细胞突起的长度相加，设想将它们首尾相接，发现这一网络长约17.5万公里。这超过地球周长的四倍，也几乎等于大脑中轴突的总长度：18万公里。
许多估算是通过对先前发表的数据进行简单的代数运算得出的。但有一项关键信息难以估算：骨细胞与邻近细胞之间形成的连接数量。没有连接，大脑便无所作为，因此估算骨细胞网络中的连接数量十分重要。
遗憾的是，骨细胞之间的连接很难直接观察。人们能看到的是骨骼中的细小隧道，骨细胞及其突起就生活在其中。
因此，为了测量这个作为替代指标的隧道网络及其中的细胞网络，我们采用了树突状指状突起分支的数学模型。将替代网络的数据输入模型后，我们计算得出，人体骨细胞网络中存在23万亿个连接。
历经进化形成的智能生物材料
因此，从这些指标来看，你的骨骼很像大脑：在大小相近的空间内，有数量相近、彼此连接的细胞。但我们的骨骼为什么需要如此复杂的网络？我们并不确切知道，但我们确实知道这些细胞会像神经元一样交换信息。
骨细胞占据的隧道在古老的骨骼中仍然可见，包括 恐龙化石。我们可以利用这些信息了解骨骼如何进化，成为我们拥有的能够自我检测、自我调节的生物材料；而脑化石无法提供这样的研究机会。
骨细胞彼此交流骨骼何处薄弱、需要加固，或何处受损、需要修复。这些信息会传递给骨骼表面的细胞，这些细胞能够移除受损骨组织（破骨细胞），并形成新骨（成骨细胞）。
我们对这些细胞如何交流知之甚少。但如果了解了这一点，我们就能找到更好的方法治疗 骨质疏松症 或 成骨不全症等骨骼疾病，也能找到让足球运动员更快（且更安全！）重返赛场的方法， 比如骨折后。
与此同时，下次你站起来、四处走动或进行负重训练时，不妨想想骨骼中的骨细胞网络如何应对你施加于它的压力和应变。也别忘了感谢骨细胞，让你的骨骼足够强壮（而且聪明），能够支撑你。
本文由 The Conversation合作发表。阅读 原文。
本文的发表并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
如需及时了解议程动态， 订阅我们的每周简报。
作者：Pascal Buenzli 是莫纳什大学应用数学讲师。Natalie Sims 是墨尔本圣文森特医院副教授。
图片：在赫尔佐根奥拉赫的阿迪达斯创新实验室内，展示了一具骨骼和测量仪器。路透社/Michael Dalder
