右脑和左脑在“根据需要”时分担责任基础

                                                                       

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一项新的研究表明,大脑皮层左右半球(俗称“左脑-右脑")之间的流体交流和协调在优化人类寿命中的认知和情景记忆功能方面起着根本性的作用.从杜克大学学习.这篇名为“特定于衰老和情景记忆功能的局部和远距离连通性的神经调节"的论文于9月8日在线发表在《人脑图谱》上.

在这项研究中,杜克大学的西蒙·戴维斯(Simon Davis)及其同事使用了一种称为“经颅磁刺激"(TMS)的神经调节装置,以暂时改变健康老年人的左或右前额叶皮层的正常大脑活动,因为每个人都进行了记忆当将TMS应用于特定的局部大脑区域时,它会暂时抑制目标区域的全部功能.

值得的是,由于研究人员抑制了左半球特定区域的大脑活动,他们观察到与右半球相同区域相对应的交流活动猛增,反之亦然.这表明左半球和右半球招募了相反半球的类似大脑区域,以提供补偿性协助,以成功完成情景记忆任务.杜克大学的家认为,这一发现暗示着“半球之间的交流是在“按需"的基础上进行的有意过程."

研究人员还发现,左右大脑半球两侧区域之间更强的白质通路标志着更强大的结构.大脑的白质是髓鞘覆盖的轴突的复杂迷宫,它连接数十亿个神经元,并在各个大脑区域之间传递信号.白质完整性使大脑能够简化其功能连接并更有效地工作.

在过去十年中,神经科学家一直在使用先进的大脑成像“连接组学"技术来识别和绘制精心设计的白质网,这些网将灰质(神经脑体积)连接到整个人脑(包括大脑的两个半球) (拉丁语为“大脑")和小脑两个半球(拉丁语为“小脑").

有趣的是,在2016年,由曼尼什·萨格(Manish Saggar)领导的斯坦福大学的研究人员报道,压制大脑的执行控制中心,并暂时让小脑成为“控制者",增加了自发性创新解决方案或" Aha "时刻.该论文“基于设计思维的训练后与自发即兴和图形创造力相关的大脑激活变化:纵向fMRI研究"发表在《 Cerebral Cortex 》杂志上.

Courtesy of Daniele Durante, University of Padova
根据2017年2月的一项研究,富有创造力的人在大脑左右半球之间有更多的白质联系(以绿色显示).
来源:帕多瓦大学的Daniele Durante提供

今年早些时候,另一个国际研究人员团队发现,创造力得分最高的人的大脑皮层左右半球之间的联系明显更多.这种经验证据将高度创造力的人与前额叶皮层左右半球之间更牢固的连接联系起来,这有助于揭开“右脑"是创造力的唯一依据的神话.这些发现发表在《贝叶斯分析》杂志上.

这项研究属于 connectomics 不断发展的领域的一部分.连接组学和人类连接组项目(HCP)并没有关注单个大脑区域如何自主运行,而是通过精细协调的交流来阐明整个大脑如何协同工作,以优化认知功能和创造能力.

杜克大学新研究的主要作者西蒙·戴维斯(Simon Davis)在一份声明中描述了他的团队的最新发现:“这项研究提供了对一些有关随着年龄增长大脑如何重组的有争议想法的明确检验.这些结果表明衰老大脑通过增加双边沟通来维持健康的认知功能.良好的道路为高效旅行提供了便利,大脑也没有什么不同.通过利用可用的途径,衰老的大脑可能会找到一条替代途径来完成功能所需的神经计算."

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阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)的天才可能与他的大脑半球连接极为紧密的事实有关.他曾经说过E =mc²:“我骑自行车时想到了这一点."爱因斯坦一生的长途散步,骑自行车和拉小提琴的习惯可能有助于优化大脑的功能连接.
来源:Wikimedia Commons/公共领域

关于大脑半球之间功能连接的重要性的最新研究证实了爱因斯坦大脑最近的验尸结果. 2013年,佛罗里达州立大学迪恩·福克分校的《大脑》杂志上发表了一项研究《阿尔伯特·爱因斯坦的大脑的语料库:他的高智力的另一个线索》.这项同类研究首次报道,与年轻人和老年人对照组相比,爱因斯坦在大脑皮层左右半球之间的白质连通性明显更高.

就像永无止境的思维定势一样,白质的完整性和功能连通性也从未一成不变.例如,越来越多的经验证据表明,有氧运动或演奏乐器等生活方式的选择可以改善白质的完整性和可塑性.实际上,亚利桑那大学研究人员2016年的一项研究报告说,耐力跑步以类似于练习乐器等复杂任务的方式改变了大脑的功能连接性.

希望,未来的研究将帮助我们找到各种方法,以优化我们所有大脑半球之间的功能连接性和协调性,从而提高各行各业的人们的认知功能和创造能力.

参考

Davis,Simon W.,Bruce Luber,David LK Murphy,Sarah H.Lisanby和Roberto卡贝萨“衰老和情景记忆功能中局部和远距离连接的频率特异性神经调节." 人脑映射(2017). DOI:10.1002/hbm.23803

Daniele Durante,David B. Dunson.贝叶斯推理和大脑网络中群体差异的检验. 贝叶斯分析,2016年; DOI:10.1214/16-BA1030

W. Men,D.Falk,T.Sun,W.Chen,J.Li,Y.D. Yin,L.Zang,M.Fan.爱因斯坦大脑的call体:他高智商的另一条线索? Brain ,2013年; DOI:10.1093/brain/awt252

Saggar,Manish,Eve-Marie Quintin,Nicholas T.Bott,Eliza Kienitz,Yin-hsuan千恩(Chien),丹尼尔·WC·洪(Daniel WC Hong),刘宁(Ning Liu),亚当·拉维(Adam Royalty),格蕾丝·霍桑(Grace Hawthorne)和艾伦·赖斯(Allan L. “基于设计思维的训练后,与自发即兴创作和人物创造力相关的大脑激活变化:一项纵向功能磁共振成像研究." 大脑皮层(2016). DOI:10.1093/cercor/bhw171

David A. Raichlen,Pradyumna K. Bharadwaj,Megan C. Fitzhugh,Kari A. Haws,加布里埃尔·安·托雷(Gabrielle-Ann Torre),西奥多·P·特劳德(Theodore P.Trouard),吉恩·亚历山大(Gene E.年轻成人耐力运动员和健康对照组之间在休息状态功能连接性方面的差异. 《人类神经科学前沿》,2016年; 10个DOI:10.3389/fnhum.2016.00610

                                               
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