人類記憶中特有神經(jīng)“指紋”解碼 fMRI可通過(guò)足夠的信號(hào)來(lái)觀測(cè)大腦活動(dòng)

雖然人類大腦的一般結(jié)構(gòu)和組織是普遍的，但日前發(fā)表在《自然·通訊》上的一項(xiàng)新研究表明，可通過(guò)大腦活動(dòng)觀察并量化人們重新構(gòu)想常見情景之間的差異，這些獨(dú)特的神經(jīng)系統(tǒng)特征最終可用于理解、研究甚至改善諸如阿爾茨海默癥等疾病的治療。

當(dāng)人們想象相似類型的事件時(shí)，每個(gè)人都會(huì)做不同的事情，因?yàn)樗麄冇胁煌慕?jīng)歷。美國(guó)羅徹斯特大學(xué)德爾蒙特神經(jīng)科學(xué)研究所的研究表明，可解碼與人腦相關(guān)的復(fù)雜信息并確定每個(gè)人記憶中所特有的神經(jīng)“指紋”。

研究人員讓26名受試者回憶起常見的情景，例如開車、參加婚禮或在餐廳吃飯。這些場(chǎng)景足夠廣泛，因此每個(gè)參與者都會(huì)以不同的方式重新構(gòu)想它們。參與者的口頭描述被映射到計(jì)算語(yǔ)言模型，該模型近似于單詞的含義并創(chuàng)建描述上下文的數(shù)字表示。他們還被要求對(duì)記憶中的各個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，例如與聲音、色彩、運(yùn)動(dòng)和不同情感的關(guān)聯(lián)程度。然后，將受試者置于功能性磁共振成像設(shè)備(fMRI)中，并要求他們重新想象經(jīng)歷，研究人員則觀測(cè)大腦的哪些區(qū)域被激活。

利用fMRI數(shù)據(jù)以及受試者的言語(yǔ)描述和評(píng)分等級(jí)，就能分離出與該人的經(jīng)歷相關(guān)的大腦活動(dòng)模式。例如，如果受試者想象場(chǎng)景中闖了紅燈，則與回憶運(yùn)動(dòng)和顏色相關(guān)的大腦區(qū)域被激活。研究人員利用這些數(shù)據(jù)建立了每個(gè)受試者大腦的功能模型，從本質(zhì)上創(chuàng)建了他們神經(jīng)活動(dòng)的唯一特征。

研究人員能夠識(shí)別出大腦的多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域是處理整個(gè)大腦網(wǎng)絡(luò)信息的樞紐，這些信息有助于回憶有關(guān)人、物體、位置、情感和感覺(jué)。他們還能夠觀察到這些網(wǎng)絡(luò)中的激活模式在各個(gè)等級(jí)上有何不同，具體取決于每個(gè)人的回憶和想象力的細(xì)節(jié)。

研究人員表示，認(rèn)知科學(xué)的目標(biāo)之一是了解人腦是如何表示和操縱記憶的。這項(xiàng)研究表明，fMRI可通過(guò)足夠的信號(hào)來(lái)觀測(cè)大腦活動(dòng)，從而識(shí)別出反映每個(gè)人獨(dú)特經(jīng)歷的神經(jīng)表征中有意義的人際差異。

研究表明，隨著年齡的增長(zhǎng)，確定的許多關(guān)鍵區(qū)域趨向于功能下降，并且很容易遭受因疾病而引起的退化，如像阿爾茨海默癥。這些發(fā)現(xiàn)有望帶來(lái)診斷和研究記憶缺陷相關(guān)疾病(如癡呆、精神分裂癥和抑郁癥)的新方法，甚至采用個(gè)性化治療并預(yù)測(cè)哪種療法會(huì)更有效。(記者馮衛(wèi)東)