作者:冯维维 来源: 中国科学报 发布时间:2020-11-27
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记忆“指纹”揭示大脑组织方式

 

大脑“指纹”概念图 图片来源:rolffimages, stock.adobe.com

虽然人类大脑的广泛结构和组织是相似的,但11月20日发表在《自然—通讯》的一项研究表明,人们如何在大脑活动中观察和想象常见场景却存在差异。这些独特的神经特征最终可能被用于理解、研究,甚至改善对阿尔茨海默氏症等疾病的治疗。

“当人们想象类似的事情时,每个人的做法都不一样,因为他们有不同的经历。”论文作者、美国罗彻斯特大学德尔蒙特神经科学研究所副教授Feng Lin说,“我们的研究可以解码人脑中与日常生活相关的复杂信息,并识别每个人记忆中的独特神经‘指纹’。”

在这项研究中,研究人员要求26名参与者回忆一些常见的场景,比如开车、参加婚礼或在餐馆就餐。这些场景足够宽泛,每个参与者都能以不同的方式重新想象它们。例如,当研究人员要求志愿者生动地回忆和描述一个与跳舞有关的场景时,他们可能会想起观看女儿独舞时的情景,而另一个人可能会想象自己在成人礼上跳舞的情景。

参与者的语言描述被映射到一个计算语言模型中,并创建了描述上下文的数字表述。他们还被要求对记忆中的经历进行评价,比如它与声音、颜色、运动和不同情绪的关联程度。

研究人员将志愿者置于功能核磁共振成像(fMRI)仪器中,并要求他们重新想象自己的经历,同时测量大脑中哪些区域被激活。利用fMRI数据和受试者的语言描述和评分,研究人员能够分离出与个人经历相关的大脑活动模式。例如,如果参与者在想象中开车闯红灯,大脑中与回忆运动和颜色相关的区域就会被激活。利用这些数据,研究人员建立了每个参与者大脑的功能模型,基本上创建了他们神经活动的独特特征。

研究人员能识别出大脑中充当信息处理中枢的区域,这些区域在大脑网络中有助于回忆有关人、物体、地点、情绪和感觉的信息。该团队还能够观察到,根据每个人回忆和想象的细节,这些网络中的激活模式在个体层面上如何不同。

“认知科学的目标之一是了解人类大脑是如何表现和操纵记忆的。”该研究共同作者、德尔蒙特神经科学研究所的Andrew Anderson说,“这项研究表明,fMRI可以测量大脑活动的足够信号,以确定神经表征在反映每个人独特经历的复杂想象事件中有意义的人际差异。”

除了扩大对大脑网络的理解,作者指出,随着人们年龄的增长,许多关键区域的功能往往会下降,并且容易受到阿尔茨海默氏症等疾病的影响。这些发现可能会带来新的方法诊断和研究与不规则记忆缺陷相关的疾病,包括痴呆、精神分裂症和抑郁症,甚至可能是个性化的治疗,并预测哪种治疗更有效。(冯维维)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19630-y

《中国科学报》 (2020-11-27 第2版 国际)
 
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