“我们所需的所有信息都在这些图像中，它们通常被称为‘功能性大脑连接组’。”（图片来源：Enrico Amico）
EPFL（瑞士洛桑联邦理工）医学影像处理实验室和EPFL神经义肢中心的SNSF Ambizione（瑞士国立科学基金资助的一个项目）项目研究员、科学家Enrico Amico说：“我朝思暮想、念念不忘的就是它。五年来，它已经是我生活的全部。”他说的是他在人类大脑的共性，以及特殊的大脑指纹方面的研究。Amico发现，我们每个人都有大脑“指纹”，并且这个指纹可以随时间改变。他的研究发现最近发表在《科学·进展》（Science Advances）上。
Amico说：“我的研究检测了大脑内部的网络和连接，尤其是不同区域的连接，以便增进对大脑工作原理的认识。我们主要使用了MRI扫描，它能在给定时间内测量大脑活动。”他的研究团队在处理了扫描结果后绘制出彩色的矩阵图，从而展示研究对象的大脑活动。在科研界，这种模型化的技术被称为网络神经科学或大脑连接组学。
Amico说：“我们所需的所有信息都在这些图像中，它们通常被称为‘功能性大脑连接组’。连接组是神经网络的地图。它显示了MRI扫描时脑区的活动状况，比如受试者是在休息还是进行其他任务。我们连接组的改变是基于正在进行的活动类型和大脑正在使用的区域。”
只需两次扫描
几年以前，耶鲁大学研究连接组的神经科学家发现我们每个人都有独特的大脑指纹。这些科学家在匹配同样脑区相隔几天的MRI扫描结果时，正确率高达90%。换句话说，他们能基于大脑指纹准确地鉴别出个体。Amico说：“这令人印象十分深刻，因为鉴定结果只是基于功能性连接组，而这些连接组本质上是多组相关系数。”
（图片来源：Pixabay）
基于研究结果，Amico决定推进研究。先前的研究中，大脑指纹的鉴别需要进行好几分钟的MRI扫描。但是他想知道能不能用几秒钟时间完成大脑指纹的鉴定，以及大脑指纹的出现是否有特定的时间点——如果有的话，那段时间会持续多久？
Amico说：“之前神经科学家一直在使用两次间隔时间较长的MRI扫描来识别大脑指纹。但是大脑指纹的出现是否事实上只需要五秒，又或者需要更长的时间？除此以外，不同脑区的指纹是否是在不同的时间出现？没人知道答案。所以，我们针对不同的时长进行了测试，并观察会发生什么。”
一分四十秒产出大脑指纹
Amico的研究组发现，七秒钟不足以获得有效的数据，但是一分四十秒左右可以。Amico说：“我们意识到，揭示大脑指纹所需的信息能够在很短的时间内获得。比如说，我们不需要进行五分钟的MRI来检测大脑活动，更短的时间就足够了。”他的研究也发现，最快出现的大脑指纹是在大脑感觉区域，尤其是与眼球活动、视觉知觉和视觉注意有关的区域。随着时间的推移，与更复杂的认知功能相关的前额皮质区域也开始显露个人的独特信息。
下一步则是比较健康病人和阿尔兹海默病患者的大脑指纹。Amico说：“基于我先前的发现，似乎大脑指纹的特征会随着疾病的进展而逐渐消失。这使得基于连接组的个人识别变得更加困难。这就好像阿尔兹海默病患者失去了他的大脑身份特征一样。”
按这样的思路，技术的应用可能包含在大脑指纹开始消失时进行早期的神经状况检测。Amico的技术可以用于孤独症患者、卒中患者，甚至药物成瘾患者。“这只是理解我们大脑独特性的一小步，而对大脑的了解所创造的可能性是无限的。”
（图片来源：Fakurian Design/Unsplash）
翻译：陈振翀
审校：先雨
引进来源：瑞士洛桑联邦理工
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