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PNAS:突破!首次利用快速fMRI技术追踪人类思考过程中的大脑活性变化

来源:生物谷 2016-12-05 21:35

图片摘自:brainpictures.org

2016年12月5日 讯 /生物谷BIOON/ --通过增加功能性磁共振成像(fMRI)的速度,来自美国国家生物医学成像和生物工程研究所的研究人员就能够在人类机体思考过程中对波动的大脑活性进行快速成像,相关研究成果刊登在了国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上。此前研究认为,利用fMRI检测血氧的改变太缓慢而不能检测到大脑高阶功能相关的精细化神经活动,而这项最新研究表明,fMRI技术能够检测快速的大脑振幅波动,而这也是向科学家们进行神经科学领域研究的中心目标成功迈向的最新一步,研究者希望最终能够绘制出负责人类认知功能的精细化大脑网络图谱。

研究者Guoying Liu博士认为,总统提出的大脑计划的最终目标就是将神经科学研究推向一个新的高度,这样我们就能够利用非侵入性的方法来鉴别并且追踪功能性的神经网络。当然本文研究工作也揭示了fMRI技术的潜力,其能够帮助绘制出健康的神经网络,同时对于研究多种神经性疾病也非常关键,比如痴呆症和其它精神疾病。

当氧气随着血液被运输到大脑中的工作区域中时,fMRI技术能够通过检测氧气水平的局部改变,同时该技术还能够帮助鉴别大脑中控制不同功能的区域,比如视觉、听觉和触觉等;然而标准的fMRI技术仅能够对大脑某个区域履行功能后数秒内所补充的血流量进行检测,目前人们普遍认为fMRI技术检测的局限在于,其不能鉴别出对大量刺激产生反应的大脑区域,比如持续30秒的亮光刺激等。

通过结合多项新型技术并且应用到快速的fMRI技术中,研究者就能够追踪控制机体思考过程的神经网络,同时他们还发现这种新技术能够测定快速波动的大脑活性;首先研究者就利用这种快速的fMRI技术在多名出现大脑波动方格模式的志愿者中进行研究,随着研究对象改变模式,该技术就能够检测到其大脑视觉皮质中脑血流量的快速波动和微小变化情况。

Polimeni解释道,这种波动的方格模式是一种复杂的自然刺激作用,而且在这种模式下,当人们进行正常思考过程时就会产生精细的神经波动,这种新型fMRI技术还能够检测机体被诱导的神经波动,从而就会帮助大脑理解眼睛所观察到的东西,即改变的方格模式,当然利用标准的fMRI技术无法检测到这种精细的波动情况。这项研究就能够帮助研究者利用fMRI技术来对人类思考过程所呈现的大脑网络进行成像。

该技术能够为研究者提供一种方法来获取睡眠过程中发生的复杂大脑活性的相关信息,同时也能够帮助获取不同大脑状态下的大脑动态开关,比如处于麻醉或者幻觉状态下。研究者一直认为,fMRI技术在多种类型的研究中都扮演着重要角色,认知科学的不断进展依赖于科学家们对大脑活性图谱的绘制,而这会随着人们每次的经历而不断改变,研究者非常庆幸本文研究能够帮其拨开“乌云”,重新找到研究大脑功能的新方法。(生物谷Bioon.com)

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Fast fMRI can detect oscillatory neural activity in humans

Laura D. Lewisa,b,1, Kawin Setsompopb,c, Bruce R. Rosenb,c, and Jonathan R. Polimenib,c

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