“我们需要的所有信息都在这些图表中,这些图表通常被称为“功能性大脑连接体”
信用:恩里科·阿米科 “我每天都在想它,晚上还会梦到它
EPFL医学图像处理实验室和EPFL神经假体中心的科学家和SNSF·安比奇奥尼研究员恩里科·阿米科说
他在谈论他对人类大脑的研究,特别是对大脑指纹的研究
他了解到我们每个人都有一个大脑“指纹”,这个指纹会随着时间的推移而改变
他的发现刚刚在科学进展发表
阿米科说:“我的研究考察了大脑内部的网络和联系,尤其是不同区域之间的联系,以便更深入地了解事物是如何运作的。”
“我们主要通过核磁共振扫描来完成这项工作,核磁共振扫描测量给定时间段内的大脑活动
“他的研究小组对扫描结果进行处理,生成图形,用彩色矩阵表示,总结受试者的大脑活动
这种建模技术在科学界被称为网络神经科学或脑连接学
我们需要的所有信息都在这些图表中,这些图表通常被称为“功能性大脑连接体”
“连接体是神经网络的地图
它揭示了受试者在核磁共振扫描期间在做什么——例如,他们是在休息还是在执行其他任务
阿米科说:“我们的连接体根据正在进行的活动和正在使用的大脑部分而变化。”
只需要两次扫描 几年前,耶鲁大学研究这些连接体的神经科学家发现,我们每个人都有一个独特的大脑指纹
通过比较相隔几天对同一受试者进行的核磁共振扫描所生成的图表,他们能够在近95%的时间内正确匹配给定受试者的两次扫描
换句话说,他们可以根据他们的大脑指纹准确地识别一个人
阿米科说:“这真的令人印象深刻,因为这种识别只使用了功能性连接体,而功能性连接体本质上是一组相关分数。”
他决定将这一发现向前推进一步
在之前的研究中,使用持续几分钟的核磁共振扫描来识别大脑指纹
但他想知道这些指纹是否能在几秒钟后被识别出来,或者它们出现时是否有特定的时间点——如果有,那会持续多久? “到目前为止,神经科学家已经使用两次核磁共振扫描来识别大脑指纹,这两次扫描是在相当长的一段时间内进行的
但是,例如,指纹实际上是在仅仅五秒钟后出现,还是需要更长时间?如果不同大脑区域的指纹在不同的时间出现呢?没人知道答案
所以我们测试了不同的时间尺度,看看会发生什么,”Amico说
只需1分40秒就能得到大脑指纹 他的研究小组发现,7秒钟不足以探测到有用的数据,但大约1分40秒就足够了
阿米科说:“我们意识到,大脑指纹展开所需的信息可以在很短的时间内获得。”
“例如,没有必要做核磁共振来测量大脑活动五分钟
更短的时间尺度也可以发挥作用
他的研究还表明,最快的大脑指纹开始出现在大脑的感觉区域,特别是与眼球运动、视觉感知和视觉注意力相关的区域
随着时间的推移,与更复杂的认知功能相关的额叶皮质区域也开始向我们每个人透露独特的信息
下一步将是比较健康患者和阿尔茨海默病患者的大脑指纹
Amico说:“根据我最初的发现,似乎使大脑指纹独特的特征会随着疾病的发展而逐渐消失。”
“根据连接体识别人变得越来越难
就好像一个老年痴呆症患者失去了他或她的大脑身份
" 按照这种思路,潜在的应用可能包括早期检测大脑指纹消失的神经系统状况
Amico的技术可以用于患有自闭症或中风的患者,甚至是药物成瘾的患者
“这只是理解我们大脑独特之处的又一小步:这种洞察力可能创造的机会是无限的
"
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