科學家用一百秒即可識別獨一五無二的大腦“指紋”

大腦因其復雜的結構與內部協作機制，似乎一種有著“神秘的色彩”，人類至今尚未對大腦實現完全的解析。每個人都有獨一無二的指紋，但是，聽說過大腦也有“指紋”嗎？

近日，瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家通過研究發現， 每個人的大腦也有獨特的“指紋”，并在不斷變化著。瑞士洛桑聯邦理工學院團隊用100秒就可以識別人們的大腦“指紋”

相關論文以《什么時候讓你獨一無二：人腦指紋的時間性》為題發表。

該團隊通過研究確認了大腦“指紋”整合信息的最佳尺度是多少以及何時發生最佳識別。在更快的時間尺度上，大腦“指紋”與多感官刺激、眼球運動、情感處理、視覺空間注意力有關。相反，在較慢的時間尺度上，瑞士洛桑聯邦理工學院團隊發現了更高的認知功能，例如語言和言語語義、意識、陳述性和工作記憶、社會認知等。

95%時間內，兩次核磁共振成像技術掃描

那么這項技術到底有什么特別之處，又是如何識別大腦的“指紋”呢？

其實，大腦“指紋”的發現并非首次。2015年，耶魯大學的神經科學家做神經連接組的相關研究時得出結論，即不同的人有不同的大腦“指紋”。

相關研究以《功能連接組指紋識別：使用大腦連接模式識別個體》為題發表。

研究人員通過將相隔幾天的同一受試者的核磁共振成像技術掃描生成的圖表進行比較及分析，并用彩色矩陣來表示受試者的大腦活動。

他們通過數據發現，可以在近95%的時間內，將受試者的兩次掃描匹配正確。研究人員精準地“識別”是否為同一人的重要判斷依據是通過核磁共振成像技術掃描的圖表，以總結受試者的大腦的活動特征，即大腦“指紋”。也就是說，通過大腦“指紋”可“認定”受試者身份的獨特性。

“我們需要的所有信息都在這些圖表中， 它們通常被稱為‘ 功能性大腦連接組。連接組是神經網絡的映射。它們會告訴我們受試者在核磁共振成像技術掃描期間正在做什么。例如，他們是在休息還是在執行其他一些任務。”瑞士洛桑聯邦理工學院醫學圖像處理實驗室、 瑞士洛桑聯邦理工學院神經假體中心的科學家、SNSFAmbizione研究員恩里科·阿米柯說。

這個研究結果讓神經科學家們興奮不已，瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家們決定將該發現進一步研究。在之前耶魯大學的研究中，大腦“指紋”是使用持續幾分鐘的核磁共振成像技術掃描來識別的。

那么，是否可以在更短的時間，甚至幾秒鐘后被識別，或者它們出現的時間是否有特定的時間點？如果是的話，會持續多久？

只需1分40秒，即可獲得大腦“指紋”

瑞士洛桑聯邦理工學院團隊發現，7秒的時間尚不足檢測到有用的數據，但大約1分40秒便足夠了。結果顯示，不需要測量大腦活動5分鐘的核磁共振成像技術，在更短的時間里也可以奏效。

該團隊通過利用人類大腦連接的時間動態技術，以探索大腦識別的時間尺度，即這些獨特的指紋何時出現和持續多久，以及哪些大腦區域對此負有最大責任。

瑞士洛桑聯邦理工學院團隊的研究還表明，最快的大腦指紋開始出現在大腦的感覺區域，尤其是與眼球運動、視覺感知和視覺注意力相關的區域。隨著時間的推移，與更復雜的認知功能相關的額葉皮層區域也開始向每個人揭示獨特的信息。

下一步，瑞士洛桑聯邦理工學院團隊將對健康患者與阿爾茨海默病（AD）患者的大腦指紋進行比對和分析。阿米柯表示，“根據我的初步發現，似乎隨著疾病的進展，使大腦指紋獨特的特征逐漸消失。根據連接組識別人變得更加困難，這就好像一個患有阿爾茨海默癥的人失去了其大腦身份。”

按該團隊的思路，這項技術在早期檢測神經系統疾病等方面還可能具有潛在應用，用于患有自閉癥或中風的患者，甚至可用于吸毒成癮的患者等。