大脑作为极其复杂的生物系统,其时空动态处理机制一直是神经科学研究的难点。近年来,网络理论帮助科学家揭示了大脑由多个互联神经网络中心枢纽组成,但关于大脑处理感觉信息的时空动态图像仍缺乏系统性描述。
德国与意大利研究团队在《美国国家科学院院刊》发表最新成果,利用100名癫痫患者的大脑解剖与功能数据,在手术评估期间通过定向电极植入,获得了高分辨率的脑电观测。研究人员基于这些数据,首次制作了非疼痛躯体感觉刺激下人类皮质处理的四维(空间+时间)动态图像,全面展示了大脑不同区域在感觉处理过程中的时空变化。
结果显示,单手部躯体感觉系统占据左右大脑半球超过10%的神经网络,涉及初级躯体感觉皮质、运动区、运动前区及下顶叶区域。令人意外的是,该网络还包括视觉相关区域,提示触觉与视觉信息在大脑中存在集成机制。研究团队指出,躯体感觉信息可到达内侧颞区的假定腹侧,表明触觉与视觉信息的集成有助于运动对象的追踪,不仅依赖眼睛,也通过手臂实现。
阶段性数据揭示了大脑皮质的并行处理模式,为理解感觉信息的整合提供新视角。尽管当前数据帧为10毫秒,尚不足以捕捉更精细的动态变化,研究人员强调未来需进一步提升时空分辨率以获得更深入结论。
最终,研究证实脑叶皮层由手部正中神经持续激活,岛叶区域主要负责触觉信息处理。该区域的紧张性活动与后脑岛参与触觉输入集成密切相关,进一步丰富了人类大脑感觉处理的神经机制认知。