闭上眼睛。现在停止思考。你刚刚把你的大脑放入了神经科学家所谓的静止状态。

当一个人没有关注外部世界时,大脑正在做的事情已成为近年来大量研究的焦点。

这些研究的潜在益处之一可能是精神健康障碍的确定诊断,范围从双相到创伤后应激障碍。

范德比尔特大学的心理学家和影像科学家团队合作开展了一项研究,该研究证实了近期研究的有效性,该研究探讨了大脑静息状态网络的功能磁共振成像(fMRI)图与其潜在的解剖学和神经学结构之间的关系

“以前的研究表明,大脑扫描显示的静息状态连接是通过解剖学连接来锚定的,”共同资深作者,心理学教授安娜罗说。“但我们的研究首次在单神经元水平证实了这种关系。”

与阿尔茨海默氏症,抑郁症的联系

在过去十年中,神经科学家一直在使用非侵入性脑映射技术fMRI来检查静息状态下人类和动物大脑中的活动模式,以便弄清楚大脑的不同部分是如何连接的,并确定发生于神经和精神疾病。

例如,有迹象表明阿尔茨海默氏症可能与连通性降低有关; 抑郁与连通性增加; 连续性中断的癫痫症,以及连通性改变的帕金森氏症。

新发现很重要,因为功能磁共振成像不能直接测量大脑活动。它通过测量不同区域的血氧水平变化来实现。该技术依赖于以下观察:当大脑区域中的活动增加时,该区域中的血氧水平升高,这调节MRI信号。

如果大脑中的不同区域在大脑处于静止状态时显示出同步变化,那么神经科学家已经进一步采取了这一步骤。

“这是一个重要的验证,”范德比尔特成像科学研究所所长约翰戈尔教授和该研究的共同资深作者说。“我们总是有一种不安的感觉,我们可能会错误地解释某些东西,但这让我们相信,休息状态的变化可以用一种有意义的方式来解释,并鼓励我们继续我们多年来一直在进行的研究。

“休息状态fMRI提供了一种独特的强大的非侵入性技术来观察人脑中的电路。”

猴子的手指和大脑

为了研究fMRI扫描,神经活动模式和大脑解剖结构之间的关系,研究人员检查了松鼠猴顶叶的区域,致力于监测触觉。

具体来说,他们查看了与手相关的区域,该区域由一系列相邻区域组成,每个区域专用于不同的手指。

使用最强大的MRI机器之一 - 场强是典型临床扫描仪的三到六倍 - 研究人员首次进行脑扫描,解决了毫米级网络问题。

为了将这些模式与大脑中的实际电活动进行比较,研究人员插入了能够记录单个神经元放电模式的电极。此外,他们使用光学技术追踪整个地区神经元之间的解剖学连接。

“通过所有这三种技术,我们发现了相同的连接模式。来自大脑其他区域的连接倾向于链接到个别数字,而来自该区域的连接往往链接到多个数字,“Roe说。

“我们的研究结果表明,静息状态大脑的fMRI图像能够准确地反映出大脑的解剖学和功能连接,并达到极其精细的规模。”

来自范德比尔特和布达佩斯匈牙利科学院的其他研究人员为该研究做出了贡献,该研究得到了美国国立卫生研究院和达纳基金会,范德比尔特综合和认知神经科学中心以及匈牙利科学研究基金的支持。