“连接器中心”是大脑协调的冠军

以每小时90英里的速度挥动球棒需要敏锐的视觉、认知和运动技能。但是不同的大脑网络是如何协调好击球的呢?

加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的一项新研究表明，人类大脑的天赋和多才多艺在很大程度上可以归功于过滤和传递信息的“连接器中心”(connector hub)。他们协调和集成数据流，这样大脑网络专注于特定的角色，比如视觉和运动，可以专注于自己的工作。

“我们的研究结果表明，连接枢纽允许不同的网络各自做自己的事情，但彼此仍然有效地互动，”该研究的第一作者，加州大学伯克利分校神经科学博士生麦克斯韦·贝罗罗说。

此外，大脑的二十几个连接中心在复杂的认知任务中发挥着关键作用，而且很容易受到脑损伤和功能障碍的影响。因此，这些发现可以“帮助神经科学家更多地了解精神分裂症和阿尔茨海默氏症等疾病的神经基础，”这些疾病的特征是大脑线路的故障，Bertolero说。

这些发现是贝莱托与加州大学伯克利分校(UC Berkeley)和新加坡国立大学(National University of Singapore)的其他研究人员在今年1月进行的一项元分析的结果，该分析在BrainMap数据库中进行了9000多项大脑成像研究，涵盖了超过75项认知任务。

这项研究刚刚发表在美国国家科学院院刊该研究发现，在完成拼图和视频游戏等复杂任务时，大脑连接中枢的神经活动会增强，而专注于特定功能的网络不需要进行额外的工作。

研究发现，任务越复杂，需要的网络越多，连接中心的活动就越大，从而减轻了单个网络的负担。

就像航空枢纽一样，大脑的主要连接枢纽与多个大脑网络相连，就像中转站一样。这些中枢已经在许多哺乳动物的大脑中被发现，包括老鼠和猕猴。

先前的研究已经将连接中枢与多个大脑网络之间的信息协调和整合联系在一起，但这项最新的研究精确地测量了中枢相对于-à-vis网络在特定任务上完成了多少工作。

该实验使用功能性磁共振成像来测量大脑中的血流量增加，这是神经活动增加的一个标志，在一系列广泛的活动中，包括敲手指、吹口哨、咀嚼、绘画、写作、阅读、看电影、玩视频游戏和记忆游戏。

研究人员绘制出了大脑的连接图谱，就像一个大规模分析一样网络比如美国电网、全球飞行模式或领英(Linkedin)的专业联系，创造了一个大脑“连接体”的模型。

他们利用在许多科学领域中用于研究网络的“图论”，确定了14个由紧密相连的区域组成的不同网络，以及大约25个连接枢纽。

然后他们相比神经活动在大脑地图数据库中记录的所有任务期间，每个大脑专用网络的活动。他们发现，当一项任务需要更多的网络时，活动只在连接器集线器上增加，这表明连接器集线器必须在这些过程中处理更多的信息，而不是单个网络复杂的任务。

接下来，Bertolero说，他和他的共同作者计划调查为什么进化建造的大脑例如，有了不同的网络和连接器集线器，连接器集线器如何精确地集成和协调，以及当它们被一次中风损坏时会发生什么。

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