高一鳴
摘要:本文主要翻譯自“思維的質量控制中心在于長久以來被忽視的腦部區域——小腦檢查并糾正思想和活動”的相關研究報道。
關鍵詞:思維; 質量控制中心; 小腦檢查
一項最新的研究結果表明,從前人們認為小腦的作用僅限于控制人體活動,但實際上它在更高級的腦功能的各個方面都起著一定作用。
小腦絕不可以完全得不到一點重視。小腦位于大腦的底部,所處的位置不夠明顯,且最初人們認為小腦在控制人體活動方面所起到的作用微乎其微,因而很長一段時間以來,研究人員在對更高級的腦功能進行研究時常常對小腦的作用視而不見。
然而,位于圣路易斯的華盛頓大學醫學院的研究人員表示,忽視小腦作用這一習慣是大錯特錯的。這些學者于10月25日發表在《神經元》雜志上的研究成果表明,小腦不僅僅能夠影響人體的活動,它在更高級的腦功能的各個方面都會起到一定的作用,比如注意力、思維、計劃和決策等。
資深作家尼克·多森巴赫同時持有碩士和博士學位,同時他也是神經學、職業療法和兒科學的助理教授。他說:“對于我來說最驚喜的事情,莫過于發現小腦百分之八十的部分都集中于最敏捷巧妙的事情上。幾乎所有人都認為小腦只跟運動有關。比如當小腦受到損傷的時候,人們就無法進行順暢的活動,當人們試圖伸手去拿東西的時候手指就會痙攣。而我們的研究強有力的指出,正如小腦可以對人體活動起到質量檢查的作用一樣,它同時也可以檢查人們的思想,使之條理清晰、糾正其中的錯誤并將其不斷完善。”
多森巴赫同時也是午夜掃描俱樂部的創始人,該俱樂部的成員是一群來自華盛頓大學的神經學家,他們會在夜間輪流使用核磁共振成像掃描儀來對自己的大腦進行數小時的掃描,從而獲得大量的高質量數據,以用于他們的研究。之前對于從午夜掃描俱樂部得到的數據的分析結果顯示,有一種人腦掃描被稱為功能性連接核磁共振成像,這種掃描技術可以較為準確且令人信服地檢測出不同個體大腦連接方式的基本差異。
斯科特·馬瑞克是一名博士后研究員,同時也是這項研究的第一作者,他決定對小腦也進行一項與之類似的分析。相較于小腦來說,大腦皮層或許更為人所知一些,馬瑞克在大腦皮層(也就是大腦表面布滿褶皺的那一層)之中繪制了連線圖,將距離比較遠的區域連接到了負責控制視覺、注意力、語言和活動的網絡中。但是沒有人知道小腦在個體中是如何組織起來的,部分原因是核磁共振成像技術會導致從大腦底部獲得的數據質量往往會比較低下。而在午夜掃描俱樂部的數據集中,馬瑞克可以得到來自十個人的每人超過十小時的掃描數據,這足以使他充分嚴謹地對小腦進行研究。
使用大腦皮層網絡作為模板,馬瑞克便可以識別小腦中的網絡了。值得注意的是,控制視覺、聽覺和觸覺的感覺網絡是缺失的,且小腦中只有20%的部分集中于控制活動,這一占比大致與大腦皮層一致。其余的80%都與涉及更高階認知的網絡相關:比如注意力網絡、默認網絡(處理白日夢、回憶以及閑暇思考)和監督執行功能(例如決策和計劃)的兩個網絡。
馬瑞克說:“執行功能網絡在小腦中所占比例過高。我們對于小腦的整體認知需要從它僅參與控制活動向參與控制更高階認知活動轉變?!?/p>
研究人員測量了大腦活動的時間,發現小腦一直是神經系統循環的最后一步。信號通過感覺系統被接收到,然后在大腦皮層的中間網絡中進行處理,最后再被輸送到小腦。研究人員推測,在輸出被送回大腦皮層進行實施之前,信號會經過最終的質量檢查。
多森巴赫說:“我們可以想想流水作業線,小腦就是最后對車輛進行檢查的那個人,他會說:‘這輛車很好,我們可以進行出售,或是‘這輛車有一個凹痕,我們必須把它返廠進行維修,小腦是你所有的想法和行動最終進行改善和質量控制的地方?!?/p>
眾所周知,小腦受損的人會變得肢體不協調、走路步伐不穩、言語表達不清甚至難以完成進食等精細的活動。小腦同樣對酒精十分敏感,這也是飲了太多酒的人會步履蹣跚容易跌倒的原因之一。但最新的數據或許有助于解釋清楚為什么醉酒的人判斷力同樣也會變得十分糟糕。正如由于其受損的小腦無法對運動功能進行常規的質量檢查而導致醉酒之人走路搖搖晃晃一樣,由于酒精而頭腦一熱做出的糟糕的決定同樣也反映出小腦對于執行功能質量檢查的失控。
馬瑞克同時還對數據集中的十個人進行了個性化的網絡分析。他發現,雖然腦功能在每個人的小腦中都以大致相同的模式排列,但所展現出的個體差異也足以來區分兩個不同的參與者所進行的大腦掃描?,F在,研究人員正在研究小腦網絡所展現出的這種個體差異是否與智力、行為、個人特質(例如適應能力)或者精神狀況相關。
多森巴赫說:“許多正在研究大腦功能和人體行為之間關系的人都忽略了小腦的存在。它們將小腦相關的數據分離出來并將它們扔到一邊,因為他們不知道該如何處理這些數據。但是,小腦中的神經元數量是大腦皮層中的四倍,因此如果人們將小腦排除在研究范圍之外,那么就相當于在開始前朝著自己的腳射了一槍,進展會十分困難。在同一時刻想起整個人腦的責任就是要理解人腦的各部分是如何同時工作的。如果你忽略了電路的任何一個關鍵組件,你都無法弄清楚整個電路是如何協同工作的?!?/p>