一项针对接受手术的癫痫患者的研究为神经科学家提供了一个机会,以前所未有的细节追踪思想在人脑中的运动,从灵感到反应。
2018 年发表的研究结果证实了前额叶皮层作为不同区域之间复杂相互作用的协调者的作用,将我们的感知与行动联系起来,并充当“认知的粘合剂”。
之前的努力衡量信息从一个区域到另一个区域的传递依赖于以下过程:脑电图(脑电图)或功能磁共振成像(fMRI)虽然是非侵入性的,但提供的分辨率并不完美。
这项研究由加州大学伯克利分校的研究人员领导,使用一种名为“皮质电图 (心电图)。
这需要将数百个微小电极直接放置在皮质上,提供比脑电图更多的空间细节,并提高功能磁共振成像的时间分辨率。
虽然这对普通志愿者构成了不道德的风险,但接受癫痫手术的患者的大脑活动却以这种方式进行监测,为研究人员提供了进行一些测试的绝佳机会。
16 名测试对象中的每一位都执行了许多不同的任务,以适应他们各自的电极布置,同时监控和跟踪他们的神经活动。
参与者被要求聆听刺激并做出反应,或者观看屏幕上的面孔或动物图像并要求执行动作。
有些任务比其他任务更复杂;例如,一个简单的动作涉及简单地重复一个单词,而更复杂的版本是思考它的反义词。
研究人员监测了电活动的瞬间运动,从一个区域(例如与解释听觉刺激相关的区域)到前额叶皮层,再到形成动作所需的区域(例如运动皮层)。
虽然这些都没有带来任何惊喜,但结果清楚地强调了前额叶皮层在指导活动中的作用。
对于某些任务,其输入相当有限。在其他情况下,该区域需要努力工作,管理来自大脑多个部分的信号来协调单词的识别,可能会在开始工作一堆肌肉以提供新答案之前挖掘记忆。
“这些非常有选择性的研究发现,额叶皮层是协调器,将事物连接在一起以获得最终输出,”神经科学家罗伯特·奈特来自加州大学伯克利分校当时说道。
“它是认知的粘合剂。”
前额皮质在大部分思维过程中都保持活跃,正如大脑的多任务处理区域所预期的那样。
从一个区域到另一个区域的切换越快,人们对刺激的反应就越快。
该研究的主要作者、神经科学家说:“功能磁共振成像研究经常发现,当任务变得越来越困难时,我们会看到大脑,特别是前额叶皮层的活动增多。”奥古斯特·舍斯秋克。
“在这里,我们能够看到,这并不是因为神经元非常非常努力地工作并且一直在放电,而是因为更多的皮层区域正在被招募。”
令人惊讶的是每个区域的精确时间细节。
一些反应区域非常早地亮起,通常是在刺激期间,这表明即使在我们手头有完整的反应之前,我们的大脑就已经让皮层的这些部分准备好采取行动。
“这也许可以解释为什么人们有时会在思考之前就说出来,”谢斯秋克建议。
这项研究发表于自然人类行为。
本文的一个版本最初发布于 2018 年 1 月。