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PNAS:突破!首次利用快速fMRI技術追蹤人類思考過程中的大腦活性變化

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摘要:通過增加功能性磁共振成像的速度來自美國國家生物醫學成像和生物工程研究所的研究人員就能夠在人類機體思考過程中對波動的大腦活性進行快速成像相關研究成果刊登在了國際雜志上此前研究認為利用檢測血氧的改變太緩慢而不能檢測到大腦高階功能相關的精細化神經活動而這項最新研究表明技術

PNAS:突破!首次利用快速fMRI技術追蹤人類思考過程中的大腦活性變化

圖片摘自:brainpictures.org

2016年12月5日 訊 /生物谷BIOON/ --通過增加功能性磁共振成像(fMRI)的速度,來自美國國家生物醫學成像和生物工程研究所的研究人員就能夠在人類機體思考過程中對波動的大腦活性進行快速成像,相關研究成果刊登在了國際雜志Proceedings of the National Academy of Sciences上。此前研究認為,利用fMRI檢測血氧的改變太緩慢而不能檢測到大腦高階功能相關的精細化神經活動,而這項最新研究表明,fMRI技術能夠檢測快速的大腦振幅波動,而這也是向科學家們進行神經科學領域研究的中心目標成功邁向的最新一步,研究者希望最終能夠繪制出負責人類認知功能的精細化大腦網絡圖譜。

研究者Guoying Liu博士認為,總統提出的大腦計劃的最終目標就是將神經科學研究推向一個新的高度,這樣我們就能夠利用非侵入性的方法來鑒別并且追蹤功能性的神經網絡。當然本文研究工作也揭示了fMRI技術的潛力,其能夠幫助繪制出健康的神經網絡,同時對于研究多種神經性疾病也非常關鍵,比如癡呆癥和其它精神疾病。

當氧氣隨著血液被運輸到大腦中的工作區域中時,fMRI技術能夠通過檢測氧氣水平的局部改變,同時該技術還能夠幫助鑒別大腦中控制不同功能的區域,比如視覺、聽覺和觸覺等;然而標準的fMRI技術僅能夠對大腦某個區域履行功能后數秒內所補充的血流量進行檢測,目前人們普遍認為fMRI技術檢測的局限在于,其不能鑒別出對大量刺激產生反應的大腦區域,比如持續30秒的亮光刺激等。

通過結合多項新型技術并且應用到快速的fMRI技術中,研究者就能夠追蹤控制機體思考過程的神經網絡,同時他們還發現這種新技術能夠測定快速波動的大腦活性;首先研究者就利用這種快速的fMRI技術在多名出現大腦波動方格模式的志愿者中進行研究,隨著研究對象改變模式,該技術就能夠檢測到其大腦視覺皮質中腦血流量的快速波動和微小變化情況。

Polimeni解釋道,這種波動的方格模式是一種復雜的自然刺激作用,而且在這種模式下,當人們進行正常思考過程時就會產生精細的神經波動,這種新型fMRI技術還能夠檢測機體被誘導的神經波動,從而就會幫助大腦理解眼睛所觀察到的東西,即改變的方格模式,當然利用標準的fMRI技術無法檢測到這種精細的波動情況。這項研究就能夠幫助研究者利用fMRI技術來對人類思考過程所呈現的大腦網絡進行成像。

該技術能夠為研究者提供一種方法來獲取睡眠過程中發生的復雜大腦活性的相關信息,同時也能夠幫助獲取不同大腦狀態下的大腦動態開關,比如處于麻醉或者幻覺狀態下。研究者一直認為,fMRI技術在多種類型的研究中都扮演著重要角色,認知科學的不斷進展依賴于科學家們對大腦活性圖譜的繪制,而這會隨著人們每次的經歷而不斷改變,研究者非常慶幸本文研究能夠幫其撥開“烏云”,重新找到研究大腦功能的新方法。(生物谷Bioon.com)

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PNAS:突破!首次利用快速fMRI技術追蹤人類思考過程中的大腦活性變化

doi:10.1073/pnas.1608117113
PMC:
PMID:

Fast fMRI can detect oscillatory neural activity in humans

Laura D. Lewisa,b,1, Kawin Setsompopb,c, Bruce R. Rosenb,c, and Jonathan R. Polimenib,c

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