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人类首张脑电波连接全图问世

2017-11-29 12:20 宾夕法尼亚大学研究团队 Nature Neuroscience 阅读 0
核心摘要: 研究人员利用癫痫患者的颅内脑电图数据,首次绘制出人类大脑的脑电波连接全图,揭示了记忆形成过程中低频活动(θ波)增强、高频活动(γ波)减弱的模式。额叶、颞叶和内侧颞叶在记忆编码中协同工作,低频通信支持远距离脑区整合。该成果为理解记忆机制和开发脑刺激治疗记忆障碍(如阿尔茨海默病)提供了新方向。

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一项开创性研究首次绘制出人类大脑的脑电波连接全图,揭示了记忆形成过程中不同脑区之间的通信模式。该成果由宾夕法尼亚大学等机构的研究人员完成,相关论文发表于《自然·神经科学》杂志。

研究团队利用来自全美多家医院癫痫患者的颅内脑电图(iEEG)数据,直接记录了大脑皮层的电活动。与功能性磁共振成像(fMRI)等非侵入性技术相比,iEEG提供了更高的时空分辨率,能够捕捉毫秒级的神经振荡变化。参与者执行“自由回忆任务”:观看一系列单词后尽可能多地回忆。研究人员分析了低频(θ波,4-8 Hz)和高频(γ波,30-100 Hz)活动,发现记忆形成与低频活动的增强密切相关,而高频活动则减弱。

论文第一作者艾森·所罗门(Ethan Solomon)指出:“低频连通性的增加反映了脑区间的同步化,这有助于信息整合。”具体而言,额叶、颞叶和内侧颞叶在记忆编码中扮演关键角色:内侧颞叶负责情景记忆的初始编码,额叶参与工作记忆和策略控制,颞叶则与语义记忆相关。研究还发现,记忆成功时,这些区域之间的θ波相位同步性显著增强,而γ波活动则局部化,表明低频通信支持远距离脑区整合,高频活动则反映局部处理

项目首席研究员迈克尔·卡哈那(Michael Kahana)表示:“这张脑电波连接图不仅加深了我们对记忆机制的理解,还为治疗记忆障碍提供了新靶点。”例如,通过经颅交流电刺激(tACS)或深部脑刺激(DBS)调节特定频段的振荡,可能改善创伤性脑损伤或阿尔茨海默病患者的记忆功能。然而,该技术仍处于早期阶段,需要进一步验证其安全性和有效性。

这项研究为神经科学领域提供了宝贵的资源,未来有望结合机器学习方法,从脑电信号中解码记忆内容,推动脑机接口和认知康复技术的发展。

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