印第安納大學(xué)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)家 Maria Pope、Richard Betzel 和 Olaf Sporns 使用一種新的大腦活動(dòng)模型，正在探索人類大腦中前所未有的驚人活動(dòng)爆發(fā)。這些爆發(fā)可能有可能成為大腦疾病和抑郁癥、精神分裂癥、癡呆癥和多動(dòng)癥等疾病的生物標(biāo)志物。
在分析人類神經(jīng)影像數(shù)據(jù)時(shí)，IU 研究小組發(fā)現(xiàn)了短暫的活動(dòng)爆發(fā)，這些活動(dòng)在大腦中形成了持續(xù)的“事件”，并且無(wú)論大腦的活動(dòng)或狀態(tài)如何，都始終在發(fā)生。研究人員發(fā)現(xiàn)，在 10 分鐘的腦部掃描過(guò)程中，這些事件將發(fā)生大約 10 到 20 次，每次只持續(xù)幾秒鐘。
“人們沒(méi)有看到的是，大腦區(qū)域如何相互交談被這些只有幾秒鐘的短暫時(shí)刻打斷，在此期間發(fā)生了很多事情，”Olaf Sporns說(shuō)，他是特聘教授和羅伯特·H·謝弗主席在 IU 布盧明頓藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院心理與腦科學(xué)系。
“現(xiàn)在我們看到了它們，我們專注于那些時(shí)刻，以了解特定的大腦區(qū)域在這些事件中如何連接和相互交談。”
為了開(kāi)始調(diào)查這些神秘事件的運(yùn)作方式，該團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)計(jì)算模型。由Sporns 實(shí)驗(yàn)室的研究生和雙博士學(xué)位的Maria Pope領(lǐng)導(dǎo)。作為神經(jīng)科學(xué)和信息學(xué)的候選人，該小組使用人腦的神經(jīng)影像數(shù)據(jù)構(gòu)建了一個(gè)模型來(lái)復(fù)制其連接。然后在類似于靜止大腦的狀態(tài)下模擬該模型，以創(chuàng)建合成的 MRI 信號(hào)，使用數(shù)學(xué)方程重現(xiàn)神經(jīng)元活動(dòng)。
該模型顯示了類似于人腦記錄中所見(jiàn)的突發(fā)事件。
本文概述了模型，并說(shuō)明它如何比較真實(shí)的大腦被刊登在的11月16日發(fā)行的美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的論文集。
“該模型向我們展示了這些事件是由大腦的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)的，”波普說(shuō)。“它們與大腦的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)。”
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