当前位置：首页>热门 > 正文

环球聚焦：扫描了100名年轻人的大脑之后，科学家发现一种神秘的螺旋信号

2023-07-03 12:07:12来源：魅力科学君

人类的大脑被称为已知宇宙中最复杂的结构，这块重约1.4公斤的果冻状组织，包含了大约860亿个神经元，平均每一个神经元都有数以千计的突触，每一个突触又有几百上千个蛋白质，神经元之间通过生物电进行异常复杂的信息交换和处理，进而产生了我们的思想、行为、记忆、感觉以及对世界的体验。

尽管我们目前对大脑仍然知之甚少，但科学家们对大脑的研究却一直在进行之中，根据近日发表在《自然·人类行为》上的一项研究，在扫描了100名年轻人的大脑之后，科学家发现一种神秘的螺旋信号，下面我们来看看这具体是怎么回事。

(资料图片仅供参考)

这项研究来自一个由复旦大学和悉尼大学的科学家组成的团队，其研究主要目的是探索大脑皮层上的活动，以及这些活动如何影响人类复杂的认知功能，研究人员表示，这100名年轻人都是年龄在22岁到35岁之间志愿者，之所以选择他们，是因为这个年龄段的人类，其大脑皮层相对很稳定，基本上不会受到生长发育或衰老的影响。

这种神秘的螺旋信号其实是一种脑电波信号，是研究人员在对志愿者进行功能性磁共振成像 (fMRI) 脑部扫描时发现的，它们在二维平面上以螺旋形状进行扩散和移动。

简单来讲，这种螺旋信号就像湍流中的旋涡一样，它们会会沿着一个方向移动，直到遇到其他的脑电波信号或抵达边界。研究人员发现，这种螺旋信号的出现并不是随机的，而是与研究对象的不同状态有关。

例如，在研究对象睡眠时，大脑皮层会产生很多的螺旋信号，清醒时，这种信号却相对很少，但是更有规律，当研究对象回忆或记忆某些事情时，大脑皮层会产生更多、更复杂的螺旋信号，而当研究对象情绪化的时候，则会产生不同位置和数量的螺旋信号。

实际上，在过去的日子里，科学家也发现过大脑皮层中其他类型的神经活动模式，这些模式都可以反映大脑皮层中信息传输和处理的方式，比如振荡和行波，其中振荡是指神经元群体以一定的频率同步地激活和抑制，形成一种周期性的变化，而行波则是指神经元群体以一定的速度沿着一个方向连续地激活和抑制，形成一种线性的移动。

但与振荡和行波不同的是，螺旋信号具有更高的灵活性和复杂性，它们彼此之间似乎会进行复杂的相互作用，可以在不同的频率、速度、方向、位置、数量等方面变化，并且可以与其他模式相互作用和转换，所以这种螺旋信号可能是一种更高级的神经活动模式。

研究人员认为，这种神秘的螺旋信号可能是一种调节大脑信息流动和整合的机制，可以在不同的时间尺度和空间尺度上实现信息的同步和异步，从而实现信息的选择、增强、抑制、转换、组合等功能，而这些功能对于我们的认知功能是至关重要的，因为它们可以帮助我们适应不同的环境和任务，处理不同的信息和信号，形成不同的知识和经验。

比如说当我们需要集中注意力时，螺旋信号会从后向前传播，即从感觉区域向认知区域传播，这可能有助于我们抑制无关的信息，增强相关的信息，而当我们需要记忆或回忆某些事情时，螺旋信号会从前向后传播，即从认知区域向感觉区域传播，这可能有助于我们激活和重建记忆的痕迹。

又比如说当我们感受到愉悦或恐惧等情绪时，螺旋信号会在大脑皮层的特定区域出现，这些区域与情绪处理有关，并且螺旋信号的数量也会反映我们的情绪强度，越多的螺旋信号可能意味着越强烈的情绪，它们可能是一种将情绪信号从下层的边缘系统传递到上层的皮层系统的方式，从而实现情绪的认知化和调节。除此之外，这种信号的传播速度也会影响我们的反应速度和准确度，越快的螺旋信号可能意味着更高的效率和精度。

参与该研究的科学家表示，这种神秘的螺旋信号很可能是我们认知功能的关键因素之一，但目前我们对它们的研究还处于初级阶段，未来我们还需要更多的实验和理论来探索它们的本质，进而揭开其中的奥秘。

参考资料：Xu, Y., Long, X., Feng, J. et al. Interacting spiral wave patterns underlie complex brain dynamics and are related to cognitive processing. Nat Hum Behav (2023).doi.org/10.1038/s41562-023-01626-5

标签：