科学家揭示了波动的大脑网络如何让我们成为更好的思考者

在过去的100年里，科学家们已经理解，大脑的不同领域是独特的目的。只有最近他们意识到该组织不是静态的。而不是在不同领域之间严格定义的沟通途径，大脑的不同部分之间的协调水平似乎似乎是EBB和流量。

现在，通过分析休息或执行的大量人的大脑复杂任务，斯坦福大学的研究人员了解到那些之间的整合大脑地区也波动。当大脑更完整时，人们在复杂的任务上做得更好。这项研究发表在神经元。

“大脑在复杂性中令人惊叹，我觉得在某种程度上，我们能够在这个故事中描述一些美丽，”罗素·波德拉克实验室的博士后研究员，一位心理学教授“我们能说，”这是你永远不会猜到的这个潜在的结构，这可能有助于我们解释为什么大脑的组织方式所在的方式。“

休息和工作的大脑联系

在一个三部分项目中，研究人员使用了来自人类连接项目的开源数据，检查大脑的单独区域如何随着时间的推移协调他们的活动，而人们在休息时以及他们正在尝试挑战的心理任务。然后他们测试了潜在的神经生物学机制来解释这些发现。

对于静止状态条件，研究人员使用了一种新的分析技术来检查功能性核磁共振成像（FMRI）数据 - 其实时显示大脑的哪个领域是活跃的 - 没有做任何特定任务的人。分析估计成对的血流量脑区然后用图论的数学来总结整个大脑网络的组织方式。他们发现，即使没有任何有意的刺激，大脑网络也会在高协调期和低协调期之间波动血液流动在大脑的不同区域。

为了确定这些波动是否与大脑的功能相关，研究人员使用了成功执行挑战内存测试的人的FMRI数据。

研究人员发现，与安静休息时相比，参与者在完成这项复杂任务时，大脑的集成度更高。科学家此前曾证明，大脑天生是动态的，但这项研究进一步的统计分析显示，那些测试速度最快、准确性最高的人，大脑之间的联系最为紧密。

“我的背景是认知心理学和认知神经科学，关于大脑如何工作而与行为无关的故事对我没有多大帮助，”合著者Poldrack说。“但这项研究表明，大脑在网络层面上的运作方式与人们实际执行这些心理任务之间存在着非常清晰的关系。”

放大脑互连

作为他们研究的最后一步，研究人员测量了瞳孔尺寸，以试图梳理大脑如何协调这种改变的连接。瞳孔大小是称为轨迹Coeruleus的脑干中的小区域活动的间接测量，被认为在整个大脑上放大或静音信号。截至一定程度，瞳孔大小的增加可能表明大脑穿过大脑的强大信号的更大扩增和更大的弱信号。

研究人员发现了这一点瞳孔大小根据休息期间大脑连通性的变化，瞳孔越大，连通性越强。这表明去甲肾上腺素来自于基因座科埃勒斯可能是在高度复杂的认知任务期间驱动大脑的驱动器更加集成，允许一个人在该任务上表现良好。

好奇地驱动科学的价值

研究人员计划进一步调查神经增益与大脑的整合之间的联系。他们还希望弄清楚这些发现如何普遍存在其他行为，例如关注和记忆。这项研究也可能最终帮助我们更好地了解认知障碍，例如阿尔茨海默病或帕金森病，但闪耀强调这是一个好奇心驱动的调查，通过激情来简单地了解大脑。

“我觉得我们真的很幸运，因为我们有一个探索性问题，钻孔，”闪耀。“现在，我们处于一个职位，我们可以提出有希望帮助我们在理解大脑方面取得进展的新问题。”

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