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研究发现脑网络的结构并不固定

亚特兰大 - 佐治亚州立大学领导的一项研究表明,大脑网络的形状和连通性 - 大脑中共同执行复杂认知任务的离散区域 - 可以随着时间的推移以基本和反复的方式发生变化。

神经元之间的相互作用和交流,称为“功能连接”,产生了大脑网络。长期以来,研究人员一直认为这些网络在空间上是静态的,并且一组固定的大脑区域对每个网络都有贡献。但在人类大脑测绘发表的一项新研究中,乔治亚州研究人员发现大脑网络在空间和功能上都是流动的证据。

研究人员收集功能性磁共振成像(fMRI)脑成像数据,在几分钟内以粒度级别创建网络活动快照,并观察到网络功能,大小和位置的快速变化。

“假设每个大脑区域随着时间的推移以相同的方式与大脑的其他部分相互作用过于简单,”神经成像和数据科学转化研究中心(TReNDS)的研究科学家Armin Iraji说,该研究的主要作者。该研究的共同作者包括Vince Calhoun,杰出大学心理学教授和TReNDS主任,以及Jessica Turner,心理学副教授。

相反,研究人员发现,特定脑网络的空间属性会随着时间的推移而变化,与其他大脑网络的关系也会发生变化。

伊拉吉说:“你可以把大脑想象成一个员工共同努力使整个系统运转起来的组织。”“很长一段时间以来,我们认为大脑网络就像部门或办公室一样,每天都有同样的人做同样的工作。但事实证明,他们可能更像是一个人们进出的空间,而且在任何特定时间都要完成不同的工作。“

Iraji补充说,忽略这些空间和功能的变化可能导致对大脑的不正确和不完整的理解。

“我们假设我们在不同时间测量两个地区之间的功能连通性,我们看到了一些变化,”他说。“有一种观点认为,与特定任务相关联的连接强度会随着时间而变化。但如果该区域在不同时间负责不同的任务呢?也许这两个办公室在不同的日子里有不同的人,所以这就是为什么我们看到了沟通的差异。“

研究人员的研究结果建立在chronnectome的概念上 - 一个大脑模型,其中功能连接模式随着时间的推移而变化,最初由Calhoun在2014年提出 - 在这项工作中阐明了“空间”chronnectome。

科学家们还研究了精神分裂症患者和健康对照者之间的脑网络是否存在差异。虽然他们发现两组之间存在对比,但他们注意到这些差异并不一致,因此捕捉这些瞬态变化非常重要。

“大多数先前的研究都考察了一段时间内的平均网络活动,”Iraji说。“但是当你看到平均值时,你会消除那些可能是健康个体和脑部疾病之间差异的微小波动。”

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