據(jù)外媒報(bào)道，EPFL醫(yī)學(xué)圖像處理實(shí)驗(yàn)室和EPFL Neuroprosthetics中心的科學(xué)家和SNSF Ambizione研究員Enrico Amico表示：“我每天都在想它，晚上做夢(mèng)都會(huì)夢(mèng)到。這是我五年來(lái)的全部生活。” 他正在談?wù)撍麑?duì)人類大腦的研究，特別是對(duì)大腦“指紋”的研究。他了解到，我們每個(gè)人都有一個(gè)大腦“指紋”，而且這個(gè)“指紋”在時(shí)間上不斷變化。 他的研究結(jié)果剛剛發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

“我的研究考察了大腦內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)和連接，特別是不同區(qū)域之間的聯(lián)系，以便更深入地了解事物的運(yùn)作方式，”Amico說(shuō)。“我們主要使用核磁共振掃描來(lái)做這件事，它測(cè)量了特定時(shí)間段的大腦活動(dòng)。”他的研究小組對(duì)掃描結(jié)果進(jìn)行處理，生成圖形，以彩色矩陣的形式表示，總結(jié)出受試者的大腦活動(dòng)。這種類型的建模技術(shù)在科學(xué)界被稱為網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)科學(xué)或大腦連接組學(xué)。“我們需要的所有信息都在這些圖表中，這些圖表通常被稱為‘功能性大腦連接組’。連接組是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地圖。它們告知我們受試者在核磁共振掃描期間在做什么--例如，如果他們?cè)谛菹⒒驁?zhí)行一些其他任務(wù)。”Amico說(shuō)：“我們的連接體根據(jù)正在進(jìn)行的活動(dòng)和正在使用的大腦的哪些部分而變化。”

幾年前，耶魯大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家們?cè)谘芯窟@些連接體時(shí)發(fā)現(xiàn)，我們每個(gè)人都有一個(gè)獨(dú)特的大腦“指紋”。比較同一受試者相隔幾天進(jìn)行的核磁共振掃描所產(chǎn)生的圖形，他們能夠在近95%的時(shí)間內(nèi)正確匹配一個(gè)特定受試者的兩個(gè)掃描。換句話說(shuō)，他們可以根據(jù)一個(gè)人的大腦“指紋”準(zhǔn)確地識(shí)別他。Amico表示：“這真的令人印象深刻，因?yàn)樽R(shí)別只使用了功能連接體，這基本上是一組相關(guān)的分?jǐn)?shù)。”

他決定將這一發(fā)現(xiàn)再向前推進(jìn)一步。在以前的研究中，大腦“指紋”是通過(guò)持續(xù)數(shù)分鐘的核磁共振掃描來(lái)識(shí)別的。但他想知道這些“指紋”是否可以在短短幾秒鐘后被識(shí)別出來(lái)，或者是否有一個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)--如果是這樣，這個(gè)時(shí)刻會(huì)持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間?“到目前為止，神經(jīng)科學(xué)家們使用在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)拍攝的兩次核磁共振成像掃描來(lái)識(shí)別大腦指紋。但是，舉例來(lái)說(shuō)，指紋是否真的只在五秒鐘后出現(xiàn)，還是需要更長(zhǎng)時(shí)間?如果不同的大腦區(qū)域的指紋在不同的時(shí)刻出現(xiàn)又會(huì)怎樣?沒(méi)有人知道答案。因此，我們測(cè)試了不同的時(shí)間尺度，看看會(huì)發(fā)生什么，”Amico說(shuō)。

他的研究小組發(fā)現(xiàn)，7秒的時(shí)間并不足以檢測(cè)出有用的數(shù)據(jù)，但這個(gè)過(guò)程可在1分40秒左右完成。“我們意識(shí)到，大腦指紋展開(kāi)所需的信息可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得，”Amico說(shuō)。“比如說(shuō)，沒(méi)有必要做一個(gè)測(cè)量大腦活動(dòng)5分鐘的核磁共振成像。更短的時(shí)間尺度也可以工作。”他的研究還表明，最快的大腦“指紋”開(kāi)始從大腦的感覺(jué)區(qū)域出現(xiàn)，特別是與眼睛運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)感知和視覺(jué)注意力有關(guān)的區(qū)域。隨著時(shí)間的推移，與更復(fù)雜的認(rèn)知功能相關(guān)的額葉皮層區(qū)域也開(kāi)始顯示出每個(gè)人的獨(dú)特信息。

研究人員的下一步計(jì)劃將是比較健康病人和阿爾茨海默病患者的大腦“指紋”。Amico說(shuō)：“根據(jù)我的初步發(fā)現(xiàn)，似乎使大腦指紋獨(dú)特的特征隨著疾病的發(fā)展而逐漸消失。根據(jù)人們的連接體，越來(lái)越難識(shí)別它們。就好像一個(gè)阿爾茨海默氏癥患者失去了他或她的大腦身份。”

沿著這條路線，潛在的應(yīng)用可能包括早期檢測(cè)大腦“指紋”消失的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。Amico的技術(shù)可以用于受自閉癥或中風(fēng)影響的病人，甚至是有毒癮的對(duì)象。“這只是朝著了解是什么讓我們的大腦變得獨(dú)特的又一小步：這種洞察力可能創(chuàng)造的機(jī)會(huì)是無(wú)限的。”

關(guān)鍵詞： 大腦 指紋 推移 網(wǎng)絡(luò) 連接