左脑-右脑研究已不再是过去

心理健康 2021年4月19日

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左和右脑半球俗称“左脑-右脑".包裹每个半球的大脑皮层(拉丁语为“树皮")包含一层厚度变化的灰质.

来源:Triff/Shutterstock

最近发表的两项研究使我们对“左脑-右脑"(即左和右脑半球)如何协同工作以编码视觉记忆以及一个脑半球中灰质厚度的不成比例恶化的理解(但不是)另一种)与年龄相关的认知能力下降和阿尔茨海默氏病有关.

麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的研究人员进行的首项“左脑-右脑"研究(Brincat等人，2021年)研究了视觉记忆在大脑前额叶皮层左右两侧之间的半球间转移大脑涉及一个协调的过程，该过程允许精神图像在两个大脑半球的前额叶皮层(PFC)之间“反弹".这份开放获取的论文“工作记忆的半球形转移"于2月8日发表在同行评审期刊 Neuron 中.

Meredith Mahnke for Miller Lab/MIT Picower Institute, no usage restrictions with proper credit

当精神图像在视野中移动时，视觉工作记忆的痕迹从一个半球转移到另一个半球.

来源:Miller Lab/MIT Picower Institute的Meredith Mahnke，使用适当的信用就没有使用限制

在本研究中，由第一作者Scott Brincat和资深作者Earl Miller领导的Miller实验室研究人员团队使用位于左和右前额叶皮层特定横向区域("hemisfields")上的256个电极，双向测量了神经活动的变化. (PFC)是猴子在玩视频游戏，其中涉及从屏幕左右两侧出现和消失的图像(例如香蕉或苹果).

米勒实验室还测量了左，右脑半球之间的工作记忆转移过程中的整体脑电波活动，发现半球间记忆转移“激活了新的神经系统".

作者在新闻稿中解释道:“正如预期的那样，[计算机解码器]分析表明，大脑对半球中每个图像的信息进行了编码，与大脑视野相反." “但是更值得注意的是，它还表明，如果动物的视线跨过屏幕，编码记忆信息的神经活动就会从一个大脑半球转移到另一个大脑半球."

值得注意的是，Brincat等人. “发现记忆从一个半球向另一个半球的转移始终伴随着这些节奏的明显变化而发生."随着记忆的转移，中度α/β(〜11-17 Hz)脑电波的同步性下降.另一方面，在这些内存传输过程中，两个半球上的低频theta波(〜4-10 Hz)和高频beta波(〜17-40 Hz)的同步性增加.

Brincat et al., 2021/ Neuron (CC BY-NC-ND 4.0)

“工作记忆的半球形转移"的图形摘要

来源:Brincat等，2021/Neuron(CC BY-NC-ND 4.0)

这组作者解释说:“在传输的整个时间中，两个前额半球之间的同步在θ和β频率处达到峰值，其方向性与记忆轨迹的传输一致." “这说明了两个皮质半球之间的动力学如何将视觉半场上的工作记忆轨迹缝合在一起."

作者总结说:“快速，可靠的半球之间的交流对于许多现实世界的行为至关重要，包括运动，驾驶和空中交通管制.半球之间的交流也被认为会在某些障碍(例如诵读困难症)中受到干扰." “我们希望了解半球之间交流的神经机制可能会导致修复和优化它的新方法."

一个大脑半球(但另一个大脑)的灰色物质体积减少，后果令人吃惊

最近的第二项“左脑-右脑"研究(Roe等人，2021年)是由奥斯陆大学的挪威研究人员团队进行的，该研究人员是欧盟Lifebrain项目的一部分.他们的开放存取论文“阿尔茨海默氏病加速了整个成年人寿命的大脑皮层不对称变薄"，发表在2月1日的《自然通讯》上.

Lifebrain是欧洲的一个财团，它使来自不同国家(0至100岁)的大量纵向研究为不同国家的研究人员提供了访问综合性神经成像大脑数据的机会.

“我们通过Lifebrain所获得的数据是一个宝库.我们能够测量来自五个国家/地区的2,600余名健康参与者的皮质每个区域的厚度，同一时间，同一人最多测量六次，奥斯陆大学生命与大脑变化研究中心(LCBC)的第一作者James Roe在新闻稿中说. “许多其他大脑数据集每人只进行一次脑部扫描，因此他们看不到同一个人在一生中发生的变化.对同一人进行后续扫描绝对是我们研究的关键."

这些灰质厚度的综合数据集揭示了随着年龄的增长，左右大脑的大脑皮层变化的情况?首先，Roe及其同事发现健康年轻人中典型的大脑皮层左右两侧的灰质厚度不对称(“皮质不对称")现象很常见，并且似乎可以改善认知功能.

作者解释说:“在年轻的大脑中，大脑皮层的左右两侧不一样厚." “不对称似乎是一件好事，因为它可以使大脑发挥最佳功能，因为左，右脑专门从事略有不同的工作."

随着年龄的增长，随着大脑开始萎缩并逐渐“萎缩"，每个人都会失去一些灰质物质.然而，罗等人.发现，与普遍的看法相反，在正常衰老过程中，包裹着左右大脑半球的灰质“树皮"并没有以相同的速率变薄. (请参阅"4种日常习惯可能阻止您的大脑萎缩.")

Lifebrain的纵向数据集表明，随着年龄的增长，在20岁时大脑的任何一侧都变厚.这否定了皮质不对称的好处.这组作者解释说:“不对称性丧失在大多数人中都在相似的年龄出现(大约在30岁左右)，并持续到整个成年人寿命，并在60岁左右加速下降." Roe补充说:“皮质不对称性的丧失在整个生命周期中正在逐渐发生.我们在所有样品中都观察到了这种显着的一致性."

最后，詹姆斯·罗(James Roe)和他的奥斯陆大学(University of Oslo)同事发现，阿尔茨海默氏病患者的大脑左侧倾向于更快收缩. “总的来说，本研究可能揭示了在成人系统中，整个大脑半球专长性下降的结构基础，该半球专化性下降得到了高等认知，并且发现了这种持续下降和加速的趋势，这可能会继续并加速阿尔茨海默氏病的下降， Roe等人.结论.

图片通过EurekAlert归于Miller Lab/MIT Picower Institute的Meredith Mahnke

Brincat等人2021/Neuron(CC BY-NC-ND 4.0)的工作空间跨半球转移图形摘要

参考

Scott L. Brincat，Jacob A. Donoghue，Meredith K. Mahnke，Simon Kornblith，Mikael Lundqvist ，伯爵K.米勒. “工作记忆的半球转移". Neuron (首次发布:2021年2月8日)DOI:10.1016/j.neuron.2021.01.016

Nature Communications (首次发布:2021年2月1日)DOI:10.1038/s41467-021-21057-y