腦科學家成功跟蹤思想在人腦中的運動(圖)
神經科學家成功跟蹤到思想在人腦中的運動(圖片來源:Adobe stock)
近來隨著「功能性核磁共振腦造影」(簡稱fMRI)的出現,腦神經科學家可以觀察到人們腦袋裡的變化,就像你看恐怖片時,會出現恐懼的感覺,科學家們透過儀器來觀察數值,觀察到大腦不只是一個器官,他直接聯繫你那看不見的「自我」,即心靈,這種關聯在科學界被稱為「心腦關聯」(mind-brain correlation)。
一項以正在接受手術的癲癇患者為對象的研究,給了神經科學家一個機會,讓他們能以前所未有的細節追蹤思想在人腦中的運動,從靈感到反應。
在過去,對「心腦關聯」的事實部分腦神經學家乾脆持反對意見。他們認為「心靈」不能像看到桌子、手機那樣的「明確、具體」地看到情緒、想法、意識等心靈活動,所以很難證明人類的心靈、自我的確存在。而所謂的心靈、自我,他們解釋為「完全等同於大腦的神經活動。」
這項新研究由加州大學伯克利分校的研究人員領導,他們使用一種叫做「皮質電圖」(ECoG)的精確技術記錄了神經元的電活動。這項技術的實施,需要將數百個微小電極直接放置在大腦皮層上,提供比腦電圖更多的空間細節,並提高功能磁共振成像的解析度。
當然,這對普通的健康志願者來說並不適合,但接受癲癇手術患者的大腦活動通過這種方式進行監測,卻可以給研究人員提供了一個絕佳的機會來進行一些有益的測試。
測試中,16位測試對象的每一個人都要完成一系列不同的任務,以適應他們各自的電極排列,同時監測和跟蹤他們的神經活動。參與測試者被要求聽一個刺激並做出反應,或者觀看屏幕上人臉或動物的圖像並被要求執行一個動作。有些任務比其他任務更複雜;例如,一個簡單的動作只涉及重複一個單詞,而一個更複雜的版本是想出它的反義詞。
研究人員監測了電活動的瞬間運動,從一個區域(如與解釋聽覺刺激相關的區域)到前額葉皮質,再到塑造動作所需的區域(如運動皮質)。雖然,這些結果都沒有讓人感到意外,但結果清楚地強調了前額葉皮層在指導活動中的作用。
對於某些任務,它的輸入相當有限。在另一些實驗中,這個區域需要努力工作,管理來自大腦多個部分的信號來協調對單詞的識別,可能會在調動一堆肌肉來輸出答案之前喚起記憶。
加州大學伯克利分校的神經科學家解釋道:「這些非常有選擇性的研究發現,額葉皮層是一個協調者,將事物連接在一起,產生最終的輸出。它就是認知的粘合劑。」
前額葉皮層在整個思維過程中都保持活躍,這與大腦多任務處理區域的預期一致。從一個區域轉移到另一個區域的速度越快,人們對刺激的反應就越快。功能磁共振成像研究經常發現,當任務變得越來越困難時,就會看到大腦中更活躍,尤其是前額葉皮層。在這裡,我們能夠看到,這並不是因為神經元一直在努力工作,而是因為更多的皮質區域正在被喚醒。
真正令人驚訝的是,一些有反應的區域很早就被激活了,通常是在刺激期間,這表明甚至在我們有一個完全的反應之前,我們的大腦就已經讓那些皮質部分做好了行動的準備。神經科學家表示:「這也許就可以解釋,為什麼人們有時會先思考,再表達。」
2018年發表的一項研究結果證實、前額葉皮層作為不同區域之間複雜互動的協調者的作用,將我們的感知與行動聯繫起來,並被認為是「認知的粘合劑」。以往測量信息從一個區域傳遞到另一個區域,主要依賴於諸如腦電圖(EEG)或功能磁共振成像(fMRI)等過程,這些過程雖然是非侵入性的,但提供的解析度並不完美。
責任編輯:任鳳鳴
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