核磁共振研究挑战了我们对人脑如何工作的认识 – 物理世界

人脑是如何工作的？ 这取决于你问的是谁。

在学校里，你可能被告知我们的大脑包含数十亿个神经元，它们处理输入并帮助我们形成思想、情绪和运动。 询问成像专家，您将了解我们如何使用各种成像技术以不同的方式观察大脑，以及我们可以从每张图像中学到什么。 神经科学家还会告诉您神经元与相关化学物质（例如多巴胺和血清素）之间的相互作用。

如果你询问一群专注于大脑形状如何影响其活动的数学框架的神经科学家——数学神经科学的一个领域，称为神经场理论——你就会开始以另一种方式理解大脑形状、结构和功能之间的关系。

神经场理论建立在我们对大脑如何工作的传统理解之上。 它使用大脑的物理形状——皮质的大小、长度和曲率，以及皮质下的三维形状——作为大脑活动随时间和空间发生的支架。 然后，科学家利用大脑的几何形状施加约束来模拟大脑的宏观电活动。 例如，沿着皮层的电活动可以被建模为通过神经组织传播的行波的叠加。

“大脑的几何结构可以影响或限制大脑内部发生的任何活动，这不是一个传统的神经科学问题，对吗？ 这是一个非常深奥的问题……几十年来，人们一直致力于绘制大脑复杂的线路图，我们认为大脑发出的所有活动都是由这种复杂的线路驱动的。” 詹姆斯彭莫纳什大学研究员 特纳大脑与心理健康研究所.

在发表的一项研究 自然庞和他的同事通过确定大脑形状和功能性核磁共振（fMRI）活动之间的密切关系，对这种普遍的认识提出了挑战。

研究人员正在研究称为本征模的自然共振，当系统的不同部分以相同频率振动时，就会发生本征模，例如任务诱发的功能磁共振成像扫描期间大脑中发生的兴奋。 当他们将神经场理论的数学模型应用于超过 10,000 个活动图和来自 人类连接项目研究人员发现，皮质和皮质下活动是由全脑本征模式的激发引起的，其长空间波长可达并超过 6 厘米。 这一结果与“大脑活动是局部的”这一主流观点形成鲜明对比。

“长期以来，我们一直认为特定的想法或感觉会引起大脑特定部位的活动，但这项研究表明，结构化的活动模式几乎会在整个大脑中被激发，就像音符是由振动产生的方式一样。整个小提琴弦的长度，而不仅仅是一个孤立的片段，”庞在一份新闻声明中说道。

机器学习提供了对人脑的洞察

庞和他的同事还比较了从大脑形状模型获得的几何特征模式与从大脑连接模型获得的连接组特征模式的表现。 他们发现几何本征模比连接体本征模对大脑活动施加了更大的限制，这表明大脑的轮廓和曲率强烈影响大脑活动——甚至可能比神经元群本身之间复杂的互连性影响更大。

简而言之，科学家的研究结果挑战了我们对人类大脑如何运作的了解。

“我们并不是说大脑中的连接不重要，”庞说。 “我们想说的是，大脑的形状也有重大贡献。 这两个世界很可能具有一定的协同作用……神经场理论世界和连接世界的研究双方已经进行了数十年的工作，在我看来，两者都很重要。 这项研究开辟了很多可能性——例如，我们可以研究几何本征模式如何随着神经发育而变化或被临床疾病破坏。 这相当令人兴奋。”

• SEO 支持的内容和 PR 分发。 今天得到放大。
• PlatoData.Network 垂直生成人工智能。 赋予自己力量。 访问这里。
• 柏拉图爱流。 Web3 智能。 知识放大。 访问这里。
• 柏拉图ESG。 汽车/电动汽车， 碳， 清洁科技, 能源， 环境， 太阳能， 废物管理。 访问这里。
• 块偏移量。 现代化环境抵消所有权。 访问这里。
• Sumber: https://physicsworld.com/a/mri-study-challenges-our-knowledge-of-how-the-human-brain-works/