科学家发现防止我们迷路的大脑活动模式

科学家发现防止我们迷路的大脑活动模式这项研究确定了大脑中精细调整的头部方向信号。这些结果与在啮齿类动物身上发现的神经密码相当，对理解帕金森症和阿尔茨海默氏症等疾病具有重要意义。测量人在运动时的神经活动具有挑战性，因为现有的大多数技术都要求参与者尽可能保持静止。在这项研究中，研究人员利用移动脑电图设备和动作捕捉克服了这一难题。第一作者本杰明-J-格里菲斯博士说："掌握前进方向非常重要。在估计自己的位置和方向时，即使是很小的错误也会带来灾难性的后果。我们知道，鸟类、大鼠和蝙蝠等动物的神经回路可以让它们保持方向，但我们对人类大脑在现实世界中如何管理这一点却知之甚少，令人惊讶。"一组52名健康参与者参加了一系列运动跟踪实验，同时通过头皮脑电图记录了他们的大脑活动。通过这些实验，研究人员可以监测参与者在根据不同电脑显示器上的提示移动头部以确定方向时发出的大脑信号。在另一项研究中，研究人员监测了10名参与者的信号，这些人已经因癫痫等疾病接受了颅内电极监测。所有任务都会促使参与者移动头部，有时甚至只移动眼睛，脑电图帽和颅内脑电图（iEEG）记录了这些动作产生的大脑信号，前者用于测量来自头皮的信号，后者用于记录来自海马体和邻近区域的数据。在考虑了肌肉运动或参与者在环境中的位置等因素对脑电图记录造成的"混淆"后，研究人员能够显示出一种微调的方向信号，这种信号可以在参与者头部方向发生物理变化之前被检测到。格里菲斯博士补充说："分离这些信号使我们能够真正关注大脑如何处理导航信息，以及这些信号如何与视觉地标等其他线索一起发挥作用。我们的方法为探索这些特征开辟了新的途径，对神经退行性疾病的研究，甚至对改进机器人和人工智能中的导航技术都有意义"。在今后的工作中，研究人员计划将他们的学习成果应用于研究大脑如何在时间中导航，以找出类似的神经元活动是否对记忆起作用。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430799.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430799.htm

最后的火花：激增的伽马波活动揭示濒死大脑中的意识

最后的火花：激增的伽马波活动揭示濒死大脑中的意识2023年5月1日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项新研究，提供了与垂死的大脑中的意识有关的活动激增的早期证据。这项研究由分子与综合生理学系和神经学系副教授JimoBorjigin博士领导，她的团队是近十年前与密歇根意识科学中心创始主任GeorgeMashour医学博士合作进行的动物研究的后续。在动物和人类心脏骤停后失去氧气的垂死大脑中记录了类似的伽马波激活特征。"在死亡过程中，生动的经验如何能从一个功能失调的大脑中出现，这是一个神经科学的悖论。"Mashour说："Borjigin博士领导了一项重要的研究，有助于阐明潜在的神经生理机制。"研究小组确定了四名在医院里因心脏骤停而在脑电图监测下去世的病人。所有这四名患者都处于昏迷状态，没有反应。他们最终被确定为无法接受医疗救助，并在征得家属同意后，取消了生命支持。在取消呼吸机支持后，其中两名病人显示出心率增加，同时伽马波活动激增，伽马波被认为是最快的大脑活动，与意识有关。此外，该活动是在大脑中所谓的意识神经相关热区检测到的，即大脑后部颞叶、顶叶和枕叶之间的交界处。这个区域与做梦、癫痫病的视觉幻觉以及其他大脑研究中的意识改变状态相关联。神经病学系的临床副教授NushaMihaylova,M.D.,Ph.D.解释说，这两名患者之前有癫痫发作的报告，但在他们死亡前的一小时内没有癫痫发作，她从2015年起与Borjigin博士合作，收集ICU护理下的死亡患者的EEG数据。另外两名患者在脱离生命支持系统后没有表现出同样的心率增加，也没有大脑活动的增加。由于样本量小，作者提醒不要对这些发现的影响做出任何全球性的声明。他们还指出，在这项研究中不可能知道病人经历了什么，因为他们没有活下来。"在这项研究中，我们无法将观察到的意识的神经特征与同一病人的相应经历进行关联。然而，观察到的结果绝对是需要珍惜的，并为我们理解临终人类的隐蔽意识提供了一个新的框架，"她说。更大规模的多中心研究，包括对心脏骤停后幸存的ICU病人进行脑电图监测，可以提供急需的数据，以确定这些伽马活动的爆发是否是隐藏意识的证据，即使是在临死前。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357793.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357793.htm

研究称酒精对男性和女性大脑活动的改变可能是不同的

研究称酒精对男性和女性大脑活动的改变可能是不同的根据最近发表在《eNeuro》杂志上的一项研究，酒精改变了小鼠杏仁核的同步大脑活动，但雄性和雌性小鼠的情况不同。酗酒通常与焦虑和悲伤有关，而一个被称为杏仁核的大脑区域与这两者都有关系。啮齿动物和人类都容易受到杏仁核和前额叶皮层等区域之间的振荡或同步大脑活动变化的影响。然而，尚不清楚酒精如何影响杏仁核网络并影响行为。AlyssaDiLeo和她的团队给小鼠注射酒精，并测量杏仁核中振荡状态的相应变化。酒精对雄性和雌性小鼠的杏仁核振荡的影响是不同的，特别是在重复注射后。事实上，雌性小鼠的振荡状态在反复饮酒后根本没有变化。研究人员在没有与饮酒和焦虑有关的受体的一个亚单位的小鼠身上重复了这个实验，这诱发了雄性的网络活动的特征。这些结果表明，酒精可以触发杏仁核转换活动状态，这可能推动焦虑和恐惧行为的变化。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308003.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308003.htm

人工智能根据大脑活动重建乐曲

人工智能根据大脑活动重建乐曲这段音频不是该摇滚乐队录制的，而是基于这段音乐倾听者的脑电波利用人工智能技术生成的。这是全世界首次根据神经信号重建出可辨认歌曲的科学实验。对于试图了解大脑如何对音乐做出反应的科学家，以及希望帮助神经受到严重损害的人通过脑机接口以听起来更自然的方式交流——无论是说话还是唱歌——的神经技术专家而言，这些发现极有价值。加利福尼亚大学伯克利分校心理学和神经科学教授罗伯特·奈特说：“音乐具有韵律和情感成分。”这项由奈特牵头的研究发现于15日发表在美国《科学公共图书馆·生物学》杂志上。奈特还说：“随着整个脑机接口领域向前发展，对需要语言或声音输出的人而言，这提供了一种向今后的大脑植入物添加人类音调和节奏的方法……这是我们真正开始破解的领域。”这项研究使用的脑电图记录获取于2012年，当时重度癫痫患者大脑表面上通常被放置很多组电极，以确定癫痫发作区域。这些脑电图记录的来源患者们自愿帮助科学研究，允许研究人员在他们倾听讲话和音乐时记录他们的脑电波。基于这些实验的以往研究，为科学家提供了足够数据来重建人们通过大脑活动听到的单个单词。但直到10年后的今天，人工智能才变得强大到足以重建歌曲段落。加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员分析了29名患者的记录，这些患者倾听了“平克·弗洛伊德”的一首歌曲《墙上的另一块砖(第一部)》，这是该乐队1979年专辑《墙》的三部曲之一。研究人员确定了与感知节奏有关的大脑区域，发现听觉皮层部分区域——位于耳朵后面和上方——在歌声最开始或语音合成器开始发声时做出了反应，而另一些区域则对持续的声音做出了反应。这些发现支持长期以来关于大脑两个半球所发挥作用的观点。奈特说，尽管大脑两个半球配合密切，但语言主要在左半球接受处理，而“音乐的处理则更分散，并偏向右半球”。这些分析由奈特的同事卢多维克·贝利耶牵头。贝利耶说，用于在人们不能说话时帮助他们交流的设备往往会一个单词一个单词地发音。机器说出的句子具有机器人的特征，让人想起倾听配备语音生成设备的已故科学家斯蒂芬·霍金讲话的情景。加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员说，大脑信息读取技术可能被拓展到这样一种程度：通过头戴脑电图电极帽解码围绕音乐的想法，而不必在颅骨下的大脑处放置电极。届时，人们或许能够想象或创作乐曲，把相关乐曲信息传输出去，并在外部音箱上播放。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378135.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378135.htm

新发现的漩涡状电流可以组织我们的大脑

新发现的漩涡状电流可以组织我们的大脑仅在过去的几年里，研究大脑的电活动就导致了一些相当令人印象深刻的结果。我们已经看到了关于大脑形状如何影响其功能的新思维；通过磁刺激大脑的某些部分来对抗抑郁症的方法；以及一种可以使大脑学习速度比正常情况快三倍的方法。但是，这些研究背后的大部分科学都集中在神经元之间共享的电脉冲，有点像线性模式--很像观察在不同方向流动的高速公路上的电气交通。澳大利亚悉尼大学和中国上海复旦大学的研究人员进行的一项新研究发现，在我们的大脑皮层，即大脑外层，存在着更大的电活动漩涡模式。继续比喻，这些就像高速公路上方空气中的风流。研究小组通过研究100名年轻成年人的fMRI大脑扫描，发现了这些类似漩涡的模式。高级作者、美国副教授PulinGong说："这些螺旋图案表现出错综复杂的动态，在大脑表面移动，同时围绕被称为相位奇点的中心点进行旋转。与湍流中的涡流作用一样，螺旋形参与了复杂的互动，在组织大脑的复杂活动中发挥了关键作用。"研究的主要作者和博士生YibenXu说，随着漩涡的流动和方向的改变，这种组织可能采取不同专门脑区之间的信息传输形式。在大脑皮层发现这些漩涡的事实很有意义，因为那是大脑中执行一些关键功能的区域，包括注意力、语言、记忆和感知。Xu说："这些大脑螺旋的一个关键特征是，它们经常出现在分隔大脑中不同功能网络的边界处。通过它们的旋转运动，它们有效地协调这些网络之间的活动流。在我们的研究中，我们观察到这些相互作用的脑螺旋允许在涉及自然语言处理和工作记忆的各种任务中灵活地重新配置大脑活动，它们通过改变其旋转方向实现这一点。"研究人员认为这一发现不仅将使我们更好地了解我们的大脑是如何运作的，以及如何与像痴呆症这样的疾病合作，而且可能有助于增强基于我们大脑处理数据方式的计算机系统。Gong说："多个共存的螺旋体之间错综复杂的相互作用可以使神经计算以分布式和并行的方式进行，从而带来显著的计算效率提升。"这项研究已经发表在《自然-人类行为》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365591.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365591.htm

研究发现我们的大脑使用基本的音速和模式来区分音乐和语音

研究发现我们的大脑使用基本的音速和模式来区分音乐和语音每年有超过三分之一的美国人受到这种语言障碍的困扰，其中包括温迪-威廉姆斯（WendyWilliams）和布鲁斯-威利斯（BruceWillis）。纽约大学心理学系博士后、论文第一作者安德鲁-张（AndrewChang）解释说："虽然音乐和语音在很多方面都不同，从音高、音色到声音质地，但我们的研究结果表明，听觉系统使用非常简单的声学参数来区分音乐和语音，总的来说，较慢和稳定的纯噪音声音片段听起来更像音乐，而较快和不规则的片段听起来更像语音"。该论文今天（5月28日）发表在《PLOS生物学》杂志上。科学家通过精确的测量单位来衡量信号的速率：赫兹（Hz）。赫兹数越大，表示每秒发生的次数（或周期）越多，而赫兹数越小，表示每秒发生的次数（或周期）越少。例如，人们通常以每秒1.5到2步的速度行走，也就是1.5-2赫兹。史蒂夫-汪达1972年的名曲"Superstition"（迷信）的节拍也是如此。迷信"的节拍约为1.6赫兹，而安娜-卡琳娜1967年的名曲"RollerGirl"则为2赫兹。相比之下，语音的速度通常要快两到三倍，为4-5赫兹。歌曲的音量或响度随时间的变化--即所谓的"振幅调制"--相对稳定在1-2赫兹。相比之下，语音的振幅调制通常为4-5赫兹，这意味着其音量变化频繁。尽管音乐和语音无处不在、耳熟能详，但科学家们以前并不清楚我们是如何毫不费力地自动将声音识别为音乐或语音的。声音感知实验结果在PLOSBiology的研究中，为了更好地理解这一过程，张及其同事进行了四次实验，让300多名参与者聆听了一系列不同振幅调制速度和规律的合成音乐和语音噪声片段。音频噪声片段只允许检测音量和速度。参与者被要求判断这些模棱两可的噪音片段（他们被告知这些片段是掩盖了噪音的音乐或语音）听起来像音乐还是语音。通过观察参与者将数百个噪音片段分类为音乐或语音的模式，可以发现速度和/或规律性特征对他们判断音乐和语音的影响有多大。科学家们总结说，这就是听觉版的"云中看脸"：如果声波中的某一特征符合听众对音乐或语音的理解，那么即使是白噪声片段听起来也会像音乐或语音。音乐和语音的例子可以从以下页面中获取：https://github.com/curlsloth/MusicSpeechAmplitudeModulation?tab=readme-ov-file结果表明，我们的听觉系统使用了令人惊讶的简单而基本的声学参数来区分音乐和语音：对参与者来说，速率较慢（<2Hz）、振幅调制较规则的片段听起来更像音乐，而速率较高（~4Hz）、振幅调制较不规则的片段听起来更像语音。对治疗和康复的影响作者指出，了解人脑是如何区分音乐和语音的，有可能使听觉或语言障碍（如失语症）患者受益。例如，旋律音调疗法是一种很有前途的方法，它可以训练失语症患者唱出他们想说的话，利用他们完好的"音乐机制"绕过受损的语言机制。因此，了解是什么使音乐和语言在大脑中相似或不同，有助于设计更有效的康复计划。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432686.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432686.htm