新發現的漩渦狀電流可以組織我們的大腦
通過關注神經元之間的互動,研究人員已經能夠發現很多關於我們大腦運作方式的信息。然而,一項新的研究將其放大了一些,並發現了更大的漩渦模式,似乎有助於大腦在不同區域的自我組織。
僅在過去的幾年裡,研究大腦的電活動就導致了一些相當令人印象深刻的結果。我們已經看到了關於大腦形狀如何影響其功能的新思維;通過磁刺激大腦的某些部分來對抗抑鬱症的方法;以及一種可以使大腦學習速度比正常情況快三倍的方法。
但是,這些研究背後的大部分科學都集中在神經元之間共享的電脈衝,有點像線性模式–很像觀察在不同方向流動的高速公路上的電氣交通。澳大利亞悉尼大學和中國上海復旦大學的研究人員進行的一項新研究發現,在我們的大腦皮層,即大腦外層,存在著更大的電活動漩渦模式。繼續比喻,這些就像高速公路上方空氣中的風流。
研究小組通過研究100名年輕成年人的fMRI大腦掃描,發現了這些類似漩渦的模式。
高級作者、美國副教授Pulin Gong說:”這些螺旋圖案表現出錯綜複雜的動態,在大腦表面移動,同時圍繞被稱為相位奇點的中心點進行旋轉。與湍流中的渦流作用一樣,螺旋形參與了複雜的互動,在組織大腦的複雜活動中發揮了關鍵作用。”
研究的主要作者和博士生Yiben Xu說,隨著漩渦的流動和方向的改變,這種組織可能採取不同專門腦區之間的信息傳輸形式。在大腦皮層發現這些漩渦的事實很有意義,因為那是大腦中執行一些關鍵功能的區域,包括注意力、語言、記憶和感知。
Xu說:”這些大腦螺旋的一個關鍵特徵是,它們經常出現在分隔大腦中不同功能網絡的邊界處。通過它們的旋轉運動,它們有效地協調這些網絡之間的活動流。在我們的研究中,我們觀察到這些相互作用的腦螺旋允許在涉及自然語言處理和工作記憶的各種任務中靈活地重新配置大腦活動,它們通過改變其旋轉方向實現這一點。”
研究人員認為這一發現不僅將使我們更好地了解我們的大腦是如何運作的,以及如何與像癡呆症這樣的疾病合作,而且可能有助於增強基於我們大腦處理數據方式的計算機系統。
Gong說:”多個共存的螺旋體之間錯綜複雜的相互作用可以使神經計算以分佈式和並行的方式進行,從而帶來顯著的計算效率提升。”
這項研究已經發表在《自然-人類行為》雜誌上。