神經元產生“共同漣漪”過程揭秘

圖上的線條代表大腦皮層中與語言處理相關的各個區域之間的連接。當閱讀時，這些區域的神經元會以精確同步的方式激發，這種現象被稱為共同漣漪。
圖片來源：加州大學圣迭戈分校

科技日報訊（記者張夢然）大腦各區域是如何交流、整合信息，最終形成一個連貫整體的，至今仍然是個謎。現在，美國加州大學圣迭戈分校醫學院團隊通過腦電記錄揭示了人腦神經元如何同步，使人們更接近解決這一謎題。研究結果發表在最新一期《自然·人類行為》雜志上。

不同大腦區域的同步稱為“共同漣漪”，它對于將不同的信息片段整合在一起形成一個連貫整體至關重要。就像大型合唱團需要組織起來才能發出一致聲音一樣，大腦神經元也需要協調才能產生一致的想法或行動——共同漣漪能使人類能整合信息并理解世界。共同漣漪不出現時，神經元幾乎不會對彼此產生影響；而其一旦出現，大腦皮層中大約三分之二的神經元就會同步。

但由于非侵入性腦部掃描的局限性，在人類身上很難觀察到大腦皮層的共同漣漪。為了解決這一難題，團隊使用了顱內腦電圖掃描，從顱骨內部檢測大腦的電活動。他們研究了一組13名有耐藥性癲癇的患者，這些患者已接受侵入性腦電圖監測作為護理的一部分，讓團隊有機會更深入地研究大腦活動。

團隊向參與者展示了一系列動物名稱，中間穿插著一串隨機的輔音或無意義的字體，然后要求他們按下按鈕來指示他們看到的動物名稱。團隊在這些測試中觀察到了3個認知階段：最初階段，在大腦皮層的視覺區域中，參與者可看到單詞，但不會意識到；第二階段，這些信息通過共同漣漪傳播到大腦皮層中涉及更復雜認知功能的其他區域；最后階段，同樣是共同漣漪，大腦皮層上的信息被整合成有意識的知識和行為反應——按下按鈕。

團隊發現，在整個練習過程中，參與這些認知階段的大腦各個部分之間，都會產生共同的漣漪效應，而且當參與者閱讀真實的單詞時，漣漪效應會更強。

這項研究探索了皮質中數十億個神經元是如何協調以處理信息的，研究結果對于人們理解大腦功能和人類經驗之間的聯系具有重要意義。