科学家应用新技术成功记录了大脑的思维过程学术资讯

▲大脑皮质层区域活动图

《自然·人类行为》杂志（《自然》子刊）上日前发表的一篇论文透露，美国加州大学伯克利分校的神经科学家已经成功追踪了大脑思维的过程，其实验结果清楚地显示了位于大脑前部的前额叶皮质层，是如何协调大脑其它部分的活动来帮助我们对知觉做出反应的。

在16名癫痫病患者的帮助下，研究人员利用脑皮层电图描记法（ECoG），成功追踪了大脑在发现、解读、做出响应以及激活大脑皮质层运动区域时的一系列脑活动。研究结果表明，大脑很早就做好了对知觉反应的准备，甚至在我们知道应当如何做出反应之前就已经准备好了。

科学家们通过直接记录大脑表面神经元的电活动发现，对于一项简单的任务而言，比如在看到或听到一个词语后重复它，掌管视觉和听觉的皮质层区域会首先做出反应来感知这个词语。然后前额叶皮质层就加入进来对这个词语的意思进行解读，紧接着运动皮质层区域被激活，为做出反应做好准备。在大脑受到刺激和做出反应的半秒之间，前额叶皮质层一直保持活跃，发挥着协调大脑所有其它区域的功能。

对于一项特别困难的任务，比如确定一个词语的反义词，大脑需要几秒钟的反应时间，在此期间，前额皮质层会调动大脑的其它区域，甚至还可能包括肉眼不可见的记忆网络区域。只有到这一步时，前额皮质层才会将控制权交给运动皮质层，从而让人做出反应动作。大脑的切换越快，人们的反应也就越快。

有趣的是，研究人员发现，大脑在最初受到刺激时，很早就开始让运动皮质层区域做好反应的准备了，换句话说，这就表明我们的大脑在确定如何反应之前就已经准备好做出反应了。“这或许可以解释为什么人们有时会在想都没想之前就说话。”加州大学伯克利分校海伦·威尔斯神经科学研究所的高级研究员奥夫古斯塔·西斯特亚克（Avgusta Shestyuk）说。他是该论文的第一作者。这一系列发现，包括前额皮质层在协调大脑所有活跃区域中所起的关键作用，与神经学家过去几十年研究猴子和人类时拼凑而成的推测结论相一致。

“这些非常有针对性的研究发现，额叶皮质层是整个大脑的协调者，它将各部分联系在一起，最终输出思维结果。”论文合著者罗伯特·奈特（Robert Knight）说，他是加州大学伯克利分校的心理学和神经科学教授，同时也是加州大学旧金山分校的神经学和神经外科教授。“我们做了8个不同的实验，有些需要病人说话，有些需要他们按下按钮，有些依赖视觉，有些依赖听觉。所有人的实验结果都发现了一个大脑活动的普遍特征，而活动的中心是前额叶皮质层，是它把知觉和行动关联起来。换句话说，它就是大脑认知功能的粘合剂。

当其他的神经学家还在使用功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）记录大脑的思维活动时，加州大学伯克利分校的科学家们却使用一种更为精确的技术——脑皮层电图描记法（ECoG），它通过数百个放置在大脑皮质表面的电极来记录大脑外部浅层——大脑皮质层的活动，而这里也就是人类思维的诞生地。脑皮层电图描记法提供了比功能性磁共振成像更好的时间分辨率，而又提供了比脑电图更好的空间分辨率，但是唯一的麻烦是，需要获得癫痫病患者的允许,对其大脑进行高难度的手术，包括打开颅骨来确定癫痫发作的位置。

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编译：朱明逸审稿：alone 编辑：张梦

来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180117114924.htm