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大脑和精神表现 认知 神经学

记忆创造“指纹”,揭示大脑是如何组织的

2年前

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2020年11月27日下午5点发布

虽然人类大脑的广泛结构和组织是普遍的,但新的研究表明,人们如何重新想象常见场景的差异可以在大脑活动中观察到并量化。这些独特的神经特征最终可以用于理解、研究,甚至改善阿尔茨海默病等疾病的治疗。

当人们想象类似类型的事件时,每个人的做法都不同,因为他们有不同的经历,冯(万基)林,博士,R.N.说。我们的研究表明,我们可以解码人脑中与日常生活相关的复杂信息,并识别出每个人记忆中经历的独特神经‘指纹’。”林是罗切斯特大学德尔蒙特神经科学研究所和护理学院的副教授,也是发表在该杂志上的这项研究的合著者自然通讯

在这项研究中,研究人员要求26名参与者回忆常见的场景,比如开车、参加婚礼或在餐馆吃饭。这些场景足够广泛,以至于每个参与者都能以不同的方式重新想象它们。例如,当研究人员要求志愿者生动地回忆和描述一个涉及舞蹈的场合时,一个人可能会回忆起他们的女儿参加舞蹈表演,而另一个人可能会想象自己在犹太成人礼上跳舞。

参与者的语言描述被映射到一个计算语言模型,该模型近似于词语的含义,并创建描述上下文的数字表示。他们还被要求对记忆中的经历进行打分,比如它与声音、颜色、运动和不同情绪的联系有多紧密。

然后,志愿者被置于功能性核磁共振成像(fMRI)中,并被要求重新想象这一经历,同时研究人员测量大脑的哪些区域被激活。利用功能磁共振成像数据以及受试者的语言描述和评分,研究人员能够分离出与个人经历相关的大脑活动模式。例如,如果参与者想象在场景中开车闯红灯,大脑中与回忆动作和颜色有关的区域就会被激活。利用这些数据,研究人员建立了每个参与者大脑的功能模型,基本上创建了他们神经活动的独特签名。

研究人员能够识别出大脑中的几个区域,这些区域是大脑网络中处理信息的枢纽,有助于回忆关于人、物体、地点、情绪和感觉的信息。研究小组还能够观察到,这些网络中的激活模式在个体层面上是如何根据每个人的回忆和想象的细节而不同的。

“认知科学的目标之一是了解记忆是如何被人脑表征和操纵的,安德鲁·安德森博士他是德尔蒙特神经科学研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的研究员,也是这项研究的合著者。“这项研究表明,fMRI可以用足够的信号测量大脑活动,以识别复杂想象事件的神经表征中有意义的人际差异,这些事件反映了每个人的独特经历”。

除了扩大我们对大脑如何网络化的理解之外,作者还指出,随着年龄的增长,他们发现的许多关键区域的功能往往会下降,而且很容易出现阿尔茨海默氏症等疾病的退化。这些发现可能会导致诊断和研究与不规则记忆缺陷相关的疾病的新方法,包括痴呆症、精神分裂症和抑郁症,甚至可能是个性化治疗,并预测哪种疗法更有效。

其他合著者包括来自罗彻斯特大学的Kelsey McDermott、Brian Rooks、Kathi Heffner和David Dodell-Feder。这项研究得到了美国国立卫生研究院国家转化科学推进中心和URMC临床转化科学研究所的支持。

本文由罗彻斯特大学医学中心新闻编辑室的马克·米肖撰写。

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本文无意提供医学诊断、建议、治疗或认可

https://www.urmc.rochester.edu/news/story/memories-create-fingerprints-that-reveal-how-the-brain-is-organized

https://www.nature.com/articles/s41467-020-19630-y

mark_michaud@urmc.rochester.edu

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-19630-y

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