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美科学家最新发现:人类大脑就像一个复杂网络

2005-01-13 16:59 星晨 TOM科技 阅读 0
核心摘要: 美国西北大学科学家利用fMRI研究人脑连接,发现人脑类似复杂网络,节点间高效传递信息。这一发现有助于理解精神分裂症等疾病。文章介绍了PET和fMRI两种脑功能成像技术及其原理。

据美国国家广播公司1月4日报道,美国西北大学的科学家利用功能性磁共振成像(fMRI)研究人脑活动及不同脑区之间的连接方式。他们得出结论:人脑可被描述为一个复杂的互联网络,依靠节点高效地将信息从一处传递到另一处,且任意两个节点之间只需很少的跳跃。

西北大学生理学家丹特-恰尔夫(Dante Chialvo)表示:“大脑这个所谓的‘小世界’能够形成最有效的联系。”其他网络,如社交网络和生物化学网络,也遵循相同原理。科学家通过衡量数万个脑区活动的相互关联程度,发现许多节点只与少数节点相连,而少数节点与大量节点存在连接。这些“超链接”节点充当网络中心,功能类似于互联网,能够快速广泛地传播信息。

恰尔夫及其同事指出,大脑功能与互联网的基本法则相似,这有助于解释精神分裂症、慢性头痛等疾病的病因。换言之,理解互联网的运作方式,就能掌握人类大脑的活动模式。描绘大脑功能图像能帮助科学家理解特定精神活动与特定脑区之间的关系。这种描绘通过记录一段时间内血流量增加、新陈代谢或电磁活动来实现,超越了仅呈现大脑结构而非功能的CT和CAT扫描。

大脑功能成像包括以下两种:

PET脑部扫描:将放射性示踪剂注入循环系统,使其聚集于脑血流和新陈代谢最旺盛的区域。放射性物质衰变释放中子和正电子,正电子与电子碰撞湮灭产生伽马射线。探测器记录放射射线的脑区,提供大脑活动地图。PET扫描仪可显示大脑快速活动的迹象,但设备笨重且昂贵。

fMRI脑部扫描:利用MRI扫描仪检测大脑磁场中产生的无线电频信号。fMRI可呈现血容量、血流速度和氧消耗量等神经活动的间接结果,最终绘制出指示大脑活动变化的结构图。与PET不同,fMRI无需注入放射性示踪剂,但仍需庞大昂贵的设备。

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