尋找大腦暗能量

1、尋找大腦暗能量尋找大腦暗能量神經(jīng)科學(xué)家長期認(rèn)為，當(dāng)我們休息時(shí)，大腦中的神經(jīng)回路處于關(guān)閉狀態(tài)?！袢欢竽X成像實(shí)驗(yàn)表明，大腦內(nèi)存在一些持續(xù)的“背景活動(dòng)”?！襁@種默認(rèn)模式能為人們對未來事件作出反應(yīng)做好準(zhǔn)備?？茖W(xué)家實(shí)現(xiàn)同樣的目的。盡管這些技術(shù)都不僅限于測量大腦活動(dòng)，但大多數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都在無意間給人留下了這樣一個(gè)印象：大部分腦區(qū)平常都很“安靜”，直到需要執(zhí)行某項(xiàng)具體任務(wù)時(shí)才會活躍起來。一般來說，在做成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，神經(jīng)科學(xué)家都會想方設(shè)法地確定，產(chǎn)生特

2、定知覺或與某種行為相關(guān)的是哪些腦區(qū)。而找到這些腦區(qū)的最好方式，就是在兩種相關(guān)狀態(tài)下，直接比較大腦活動(dòng)有何不同。如果研究人員想要知道，哪些腦區(qū)對“讀單詞”這一行為比較重要，他們就會比較在大聲讀單詞（試驗(yàn)組）和默默地看同一組單詞（對照組）時(shí)，受試者的大腦成像圖有何差異。為了準(zhǔn)確找出這種差異，研究人員必須從讀單詞受試者的大腦成像圖上，消除看單詞受試者大腦成像圖上的內(nèi)容。經(jīng)過處理，成像圖上仍顯示為活躍狀態(tài)的腦區(qū)的神經(jīng)元活動(dòng)，可能就是讀單詞這一行

3、為所必需的。在這種情況下，大腦的基本活動(dòng)，也就是始終存在的“背景”神經(jīng)活動(dòng)都會被消除。以這種方式得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果很容易讓人認(rèn)為，只有在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)，大腦的“開關(guān)”才被打開，而在其他時(shí)候，大腦都處于非活躍狀態(tài)。人們在休息或發(fā)呆時(shí)，大腦里面到底發(fā)生了什么？過去幾年，我們和其他一些研究小組對這個(gè)問題產(chǎn)生了極大的興趣，因?yàn)槎囗?xiàng)研究都暗示，在這種狀態(tài)下，大腦中存在一定程度的背景活動(dòng)。只須對大腦成像圖進(jìn)行肉眼觀測，就能找到大腦背景活動(dòng)存在的證據(jù)：無

4、論來自對照組還是試驗(yàn)組，大腦成像圖總是顯示，多個(gè)腦區(qū)都處于相當(dāng)忙碌的狀態(tài)。由于都存在背景“噪聲”，通過肉眼觀察原始圖像，我們幾乎不可能從兩類大腦成像圖上找出差別，而要完成這一任務(wù)，只有利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行精密的圖片分析。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)，大腦消耗能量的上升幅度不會超過基礎(chǔ)神經(jīng)活動(dòng)的5%。在神經(jīng)回路中，大部分神經(jīng)活動(dòng)都與外部事件無關(guān)，這些活動(dòng)消耗的能量占大腦總消耗能量的60%～80%。因此我們借鑒天文學(xué)家的說法，把這些固定存在的

5、神經(jīng)活動(dòng)稱為大腦的暗能量——看不見的暗能量占據(jù)了宇宙中物質(zhì)能量的絕大多數(shù)。我們推測大腦暗能量可能存在的另一個(gè)理由是，研究發(fā)現(xiàn)只有極少的感官信息能夠真正抵達(dá)大腦的中樞處理區(qū)域。視覺信息從眼睛傳向視覺皮層的過程中，信號強(qiáng)度會大幅衰減。我們周圍存在無數(shù)信息，每秒約有上百億比特的信息抵達(dá)視網(wǎng)膜，但與之相連的視覺輸出神經(jīng)連接只有100萬個(gè)，每秒鐘視網(wǎng)膜傳向大腦的信息只有600萬比特，最終能到達(dá)視覺皮層的信息只有1萬比特。經(jīng)過進(jìn)一步處理，視覺信息才