研究人员制作出大脑处理躯体感觉的4D图像
查字典生物网
2016-04-12
基于时间的加权振幅图像描述了大脑左半球经受正中神经电刺激之后的200毫秒内的活动。色彩范围在不同帧之间的图像中会产生变化。
众所周知，大脑是一个难以置信的复杂的生物体系结构，但这种复杂性的深度往往没有被解决。对大脑使用网络理论澄清了很多神经功能，并发现，大脑作为很多相关的脑神经网络的中心枢纽。但是目前为止，还没有关于大脑的时空动态图像。
考虑一下微处理器：目前的技术基于二维的小型高密度的微体系结构。因为传统的光刻法受到物理学的限制，将二维的微体系结构微缩变得越来越难，芯片设计师正在寻找新的范式。方案之一是三维微体系结构，把二维芯片堆栈分层堆放，垂直互连。
大脑也是这种分层的3D结构，但它更加复杂上百万倍。因为观测神经动态的困难，人们目前仍然不知道各个层之间如何交互，皮质层动态是否使用并行或者串行的操作方式。
《美国国家科学院院刊》上最近发表了一项研究成果，该研究由德国和意大利的研究人员共同完成，他们利用了100名癫痫病患者的大脑解剖和功能数据，在手术评估期间将电子节点定向性地植入患者大脑。
基于时间的加权振幅图像描述了大脑右半球经受正中神经电刺激之后的200毫秒内的活动。色彩范围在不同帧之间的图像中会产生变化。
通过这些宝贵的不易观测的数据，研究人员们制作出了基于时间和大脑位置变化的非疼痛躯体感觉刺激的人类皮质处理图像。图像显示出，仅用于手的人类躯体感觉系统占据了左右大脑半球超过10%的网络。
该网络包括了与初级躯体感觉皮质相关的组件，以及运动、运动前区和下顶叶区域。令研究人员们惊讶的是，该网络还包括了光学组件。他们写到：“躯体感觉信息到达内侧颞区的假定腹部侧，这表明触觉和视觉信息可能是集成的，这种集成可以用于控制对运动对象的跟踪，不仅仅通过眼睛，还可以通过手臂。”
这些阶段性的数据证明了大脑皮质的处理模式，根据研究人员的说法，该模式可以帮助感觉信息的并行处理。同时他们也提醒说，这10毫秒的帧数据还不够精细，不足以证明结论，还需要进一步研究。
这幅加权振幅图像来自于肿胀的大脑的侧视图。色彩范围在不同帧之间的图像中会产生变化。
最终，研究人员得出结论，脑叶皮层由手部正中神经持续激活，这与目前的认知相符合（该部分的岛叶适用于触觉处理）。他们写到：“这个区域的紧张性活动与参与触觉输入信息集成的后脑岛相关。”
