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人類記憶中特有神經“指紋”解碼

2020-12-15 來源:科技日報

雖然人類大腦的一般結構和組織是普遍的,但日前發表在《自然·通訊》上的一項新研究表明,可通過大腦活動觀察并量化人們重新構想常見情景之間的差異,這些獨特的神經系統特征最終可用于理解、研究甚至改善諸如阿爾茨海默癥等疾病的治療。

當人們想象相似類型的事件時,每個人都會做不同的事情,因為他們有不同的經歷。美國羅徹斯特大學德爾蒙特神經科學研究所的研究表明,可解碼與人腦相關的復雜信息并確定每個人記憶中所特有的神經“指紋”。

研究人員讓26名受試者回憶起常見的情景,例如開車、參加婚禮或在餐廳吃飯。這些場景足夠廣泛,因此每個參與者都會以不同的方式重新構想它們。參與者的口頭描述被映射到計算語言模型,該模型近似于單詞的含義并創建描述上下文的數字表示。他們還被要求對記憶中的各個方面進行評分,例如與聲音、色彩、運動和不同情感的關聯程度。然后,將受試者置于功能性磁共振成像設備(fMRI)中,并要求他們重新想象經歷,研究人員則觀測大腦的哪些區域被激活。

利用fMRI數據以及受試者的言語描述和評分等級,就能分離出與該人的經歷相關的大腦活動模式。例如,如果受試者想象場景中闖了紅燈,則與回憶運動和顏色相關的大腦區域被激活。研究人員利用這些數據建立了每個受試者大腦的功能模型,從本質上創建了他們神經活動的唯一特征。

研究人員能夠識別出大腦的多個區域,這些區域是處理整個大腦網絡信息的樞紐,這些信息有助于回憶有關人、物體、位置、情感和感覺。他們還能夠觀察到這些網絡中的激活模式在各個等級上有何不同,具體取決于每個人的回憶和想象力的細節。

研究人員表示,認知科學的目標之一是了解人腦是如何表示和操縱記憶的。這項研究表明,fMRI可通過足夠的信號來觀測大腦活動,從而識別出反映每個人獨特經歷的神經表征中有意義的人際差異。

研究表明,隨著年齡的增長,確定的許多關鍵區域趨向于功能下降,并且很容易遭受因疾病而引起的退化,如像阿爾茨海默癥。這些發現有望帶來診斷和研究記憶缺陷相關疾病(如癡呆、精神分裂癥和抑郁癥)的新方法,甚至采用個性化治療并預測哪種療法會更有效。


  責任編輯:向宇



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