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最新研究:大脑活动之复杂令人无法想像

2019-06-07 18:58:53 新闻聚焦62℃

  最新研究:大脑活动之复杂令人无法想像

  【大纪元2016年01月12日讯】(大纪元记者张秉开编译报导)科学家首次同时使用两种方法绘制人脑功能联系图谱(connectome),显示出大脑思维活动的无数信号走行方向,其复杂程度令人不可想像。

  据科技博客网站ExtremeTech 1月11日报导,德国慕尼黑工业大学(Technischen Universitaet Muenchen)使用一种新的医学生理研究方法——代谢连接绘图法(MCM,全称为metabolic connectivity mapping)。

  该方法同时使用fMRI(功能磁共振成像)和PET(正电子发射断层扫描)两种方法描记大脑中的神经细胞活动情况,绘制出大脑神经细胞之间像无数纵横交错的光导纤维那样的活动联系。从整体上看,大脑皮层和皮层下的联系方向为纵向走行,皮层内或皮层下的大脑组织间的联系为横向走行;但仔细观察局部,那些神经细胞之间的信号联系比迷宫还复杂。

  研究者在论文中表示,由于人脑的活动太复杂,目前的各种方法都无法实时检测人脑思维时全部信号的活动情况,所以只能选择某一特定时刻研究部分信号联系的特点。

  

人脑信号通路模式局部放大图。 (视频截图)
人脑信号通路模式局部放大图。 (视频截图)

  研究者描述,该试验方法也有局限性,如选定最容易研究的时刻——试验者睁眼和闭眼时的大脑活动,而没有观察人在感觉和认知时的脑神经活动情况,因为那样的情况太复杂以至于无法进行试验。

  报导说,科学家知道,即使再先进的医疗成像技术也无法全面记录人大脑在日常生活中的信息活动。如fMRI没有能力跟踪大脑的活动,只能根据大脑组织的一些断面情况合成一个大致精细的3D图像。PET只能扫描大脑糖代谢的数据。慕尼黑工业大学的科学家为了尝试阐述人脑的有序解剖连通特征,在同一时间使用PET扫描数据与功能磁共振成像数据,跟踪大脑在活动时的信号走行方向。

  因为人脑实在复杂,科学家只能尽可能地将研究内容简化、特区彩票海南七星彩简化、再简化。在该项研究中,研究者设定观测前提为所有大脑神经细胞消耗的能量水平都不同,以及一些神经细胞在信号交换中消耗了大部分能量,因此研究者才能得到试验结果。即使该试验相对来说比较简单,其结构足以让人惊叹脑的复杂程度是不可思议的。

  另据gizmag 2015年9月报导,人脑功能联系图谱是研究人脑功能的新兴学科。科学家在进行人脑功能联系图谱研究中,遇到挑战之一是对巨大数据的处理。

  因为大脑细胞总数为上千亿个,细胞之间的信息联系方式(如突触)总数是细胞数量的几十、上百倍,所以在大脑试验中所收集的信号联系数据之多几乎无法储存,更不必说如何处理和分析。科学家只能粗略地选择局部大脑细胞进行大致的研究,从而得到一个笼统的结果。

  责任编辑:苏漾

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