神经科学家探索大脑事件以对脑损伤和疾病有了新的认识

导读 印第安纳大学计算神经科学家 Maria Pope、Richard Betzel 和 Olaf Sporns 使用一种新的大脑活动模型,正在探索人类大脑中前所未有的

印第安纳大学计算神经科学家 Maria Pope、Richard Betzel 和 Olaf Sporns 使用一种新的大脑活动模型,正在探索人类大脑中前所未有的惊人活动爆发。这些爆发可能有可能成为大脑疾病和抑郁症、精神分裂症、痴呆症和多动症等疾病的生物标志物。

在分析人类神经影像数据时,IU 研究小组发现了短暂的活动爆发,这些活动在大脑中形成了持续的“事件”,并且无论大脑的活动或状态如何,都始终在发生。研究人员发现,在 10 分钟的脑部扫描过程中,这些事件将发生大约 10 到 20 次,每次只持续几秒钟。

“人们没有看到的是,大脑区域如何相互交谈被这些短短几秒钟的时间打断,在此期间发生了很多事情,”Olaf Sporns 说,他是特聘教授和罗伯特·H·谢弗主席在 IU 布卢明顿艺术与科学学院心理与脑科学系。

“现在我们看到了它们,我们专注于那些时刻,以了解特定大脑区域在这些事件中如何连接和相互交谈。”

为了开始调查这些神秘事件的运作方式,该团队建立了一个计算模型。由Sporns 实验室的研究生和双博士学位的 Maria Pope 领导。作为神经科学和信息学的候选人,该小组使用人脑的神经影像数据构建了一个模型来复制其连接。然后在类似于静止大脑的状态下模拟该模型,以创建合成的 MRI 信号,使用数学方程重现神经元活动。

该模型显示了类似于人脑记录中所见的突发事件。

概述该模型并描述它如何与真实大脑进行比较的论文发表在 11 月 16 日的《国家科学院院刊》上。

“该模型向我们展示了这些事件是由大脑的结构网络引导的,”波普说。“它们与大脑的物理结构有关。”

更具体地说,这些事件起源于神经元和大脑区域的集群,它们紧密相连并瞬间点亮。Sporns 将这种模式比作管弦乐队演奏一首音乐。

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