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Nature:神经活动存在特异性,大脑扫描或可成为新“指纹”

2015.10.14

  上个月,小编曾编译过一篇关于每个人携带独一无二的“微生物云”的文章(微生物云:身份鉴别的又一利器?),这个月Nature子刊又发表一篇讲述人大脑活动蕴藏着天下无双的神经联络图的文章。难道,继指纹、细菌群之后,扫描大脑也可以作为识别人的手段?让我们一探究竟……

  这份于10月12日发表在《Nature Neuroscience》期刊的研究证实,每个人的大脑都是独特的,凭借大脑扫描成像可以找到对应的人。

  大脑神经联接存在特异性,与认知能力相关

  为探索大脑神经连接模式,选取126个成年人为受试对象,要求他们在相同时间内执行不同的认知任务,例如记忆和语言测试等。研究人员将大脑分成268个区域或节点(每个区域约两平方厘米、由数以亿计的神经元组成)进行扫描。从扫描结果中寻找同步活动的大脑区域。这个研究过程类似于为交响乐寻找可以同时演奏的乐器。

  结果发现,一些大脑功能区,例如调控基本视觉、运动技能的脑区域,绝大多数人的神经回路都以相似的模式连接。但是,其他区域,例如额叶,似乎存在个体差异。借助这种特异性,研究人员能够成功找出同一受试者在不同时间的大脑活动扫描成像,即便受试者在不同的时间从事着不同的任务。

  研究人员发现,大脑神经连接图的变化也与一个人在智力测试中的表现相关。但是这并不意味着,一个人的智商可以从脑部扫描结果推演。加州斯坦福大学的认知神经科学家Russell Poldrack 说:“我们不知道每个唯一个体拥有独特大脑连接网络的特异程度,但是大脑的独特性似乎与认知功能存在一定程度的关联性。”

  研究作者之一,耶鲁大学的神经学博士生Emily Finn指出,在智力测试中,大脑前额叶和顶叶内部和彼此间越活跃,其智力测试得分越高。

  “神经指纹”并不是完全可靠的识别标签

  同一个人在核磁共振成像仪器上躺着休息一天和两天,对其额叶、顶叶和颞叶进行扫描后,找到同一个人的脑区域扫描图的正确率高达98%-99%,但是如果让其在第二天进行不同的认知任务,会发现准确率下降至80%-90%。这说明,所谓的“神经指纹”并不是完全可靠的识别标签。

  但是,Finn相信,对脑神经回路的特异性研究,可能在未来的某一天可以帮助临床医生针对不同的病人制定不同的治疗方案。目前,针对精神类疾病,已经研制出数百种药物,但是仍存在大量的错误试验和失败的治疗案例。“神经指纹”有可能成为一种新型诊断工具。

  下一步研究计划是深度挖掘脑区域不同的物理结构。我们可以让鼓和小提琴合奏,但是却不知道为什么可以以这样的方式演奏,也不知道演奏中每个乐器在每个音节上的轻重程度。了解大脑特异性背后的物理结构,有利于我们真正找到疾病症结。

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