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高低级脑区之间的信息沟通:频段的作用

人脑不同通道的放电:在α、β、γ频段活跃的神经元各有不同频率,这样确保了不同脑区之间的信息交流,而不会使信息流发生混合。

人脑在认知外部世界时,视觉皮层需要将信息从低级脑区传递到高级脑区,同时信息也会反向流动。那么,大脑如何决定信息该走哪条路呢?德国恩斯特·斯特格曼神经科学研究所与马普社会科学院的研究团队通过脑磁图(MEG)技术证明了人脑视觉皮层使用的频段取决于信息传输的方向。这一研究有助于理解某些精神疾病的成因,并可能为未来开发相应的疗法提供线索。

人脑处理信息的过程分为“自下而上”和“自上而下”两种方式。信息从低级脑区流向高级脑区的过程被称为自下而上的通讯,而反之则为自上而下的通讯。当一个人观察外部环境时,信息的处理遵循自下而上的法则,处理输入的感觉信息流;而大脑根据以往经验组织信息并做出预测,则遵循自上而下的法则。自上而下的信息流会影响自下而上的信息流,从而驱动注意力朝向当前的重要目标。

以往对猕猴脑区的研究表明,在自下而上的信息流动中,神经活动主要使用约60赫兹的γ频段;而在自上而下的信息流动中,则使用10赫兹和20赫兹之间的α和β频段。因此,不同等级的视觉皮层区域使用不同的频段来传递信息。

在新实验中,研究人员利用脑磁图(MEG)技术记录脑电流产生的磁场,研究了人脑中26个脑区的活动,并描述了人类独有脑区的级别位置。他们证明了人脑自下而上和自上而下两种通道也在使用不同的频段。

在某些精神疾病中,自上而下和自下而上的信息流似乎会混合在一起。研究人员指出,健康个体能够区分信息输入与高级脑区对信息的解释之间的差别,而精神病患者则可能面临困难。例如,当一团云呈现出人脸特征时,健康人不会将云误认为人脸,但精神病患者可能会将自上而下的解释误认为自下而上的感觉输入。这项研究对人脑信息传输方向及其使用频段的分析,有助于理解某些精神疾病的成因,并可能为未来的治疗方法开发提供新的思路。

(责任编辑:泉水)