神经振荡研究 从“心”出发

来源 :科学中国人·综合版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bae2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  心理学究竟在研究什么?怎么研究?这两个问题看起来彼此独立,却又互相贯通。如今,随着心理学越来越广泛地应用于社会生活的各个方面,人们对于心理深入探索的欲望也变得越来越强烈。
  在电子科技大学生命科学与技术学院,也有一位对心理学有强烈研究欲望的科研工作者,他就是王一峰。不同的是,他围绕心理学,从神经振荡入手,一步步走向神经认知科学的新大门。“心理学发展到这个阶段,主要是以认知神经为主,我认为,从神经认知角度能更好地促进心理学的发展。”王一峰说道。
  理为先 神经认知研究运筹帷幄
  王一峰与心理学的结缘由来已久。本科和硕士阶段,他都专注于心理学专业的学习,谁曾想,硕士毕业后他转到了电子科技大学生命科学与技术学院学习生物医学工程。看似和心理学不沾边,但实际的研究工作仍紧紧围绕心理学。王一峰很早就对大脑活动如何产生心理现象情有独钟,以致于后来在生物医学工程专业,他下决心要选择研究脑成像。“我研究大脑的目的还是探索复杂奥妙的心理世界。”王一峰解释道。
  研究的背后,王一峰取得了一系列重要成果。其中值得一提的是,他在国际上首次提出低频稳态脑响应(lfSSBR)的概念并做了深入研究。王一峰利用多种认知实验都成功诱发出lfSSBR,并在基本认知和高级认知过程中发现了lfSSBR能调节任务特异性网络和任务控制网络等多个功能网络的活动;他还进一步证明了lfSSBR能反映神经水平的活动。研究成果发表于Journal of Cognitive Neuroscience、Human Brain Mapping、Scientific Reports等知名SCI期刊上,获得众多国内外学者的关注。
  此外,成果背后还有未解的疑惑。节律性是神经活动的基本特征,在相同频率上活动的神经元会通过相位的同步化达到信息交流的目的。不同脑区的神经振荡的优势频率不同,越高级的脑区对应的优势频率反而越低。目前,大量的电生理研究结果显示,高频神经振荡对认知活动的重要性非比寻常,但遗憾的是,由于技术原因,低频神经振荡的机制并未得到有效揭示,这使神经振荡的理论存在很大的缺陷。王一峰的低频稳态脑响应研究正是为了弥补这些缺陷而开展的。


  既然想要对其弥补,必先要对研究有深刻的理解。也许此时再听到这个概念,多少还是会有些茫然,王一峰用最简单的例子做了解释。他指出,当外界以一定频率向大脑施加刺激的时候,大脑就会在这个频率上产生共振。简单来说昼夜节律就是其一:白天太阳会出现,而到了晚上太阳则会消失不见,这就属于周期性的刺激。日出而作,日落而息,就是我们的反应。而这一周期被打破就会影响到我们的健康,比如跨国旅行中的时差问题。王一峰还提到,通过这种周期性的刺激,久而久之,大脑就会形成一种规律性。
  “现在对低频神经振荡的研究已经很多了,但少有研究阐述其心理机制。从技术上讲,lfSSBR确实是从脑电的稳态诱发电位迁移来的,但从其研究范围和研究方式上来讲,这又是一个全新的领域,还有太多未知。”王一峰所言非虚,尽管低频研究已经有所进展,但与对高频的探索比例相比,根本不值一提,对其认知机制与神经活动规律的了解更是极度匮乏。
  重在行 低频神经振荡再攀高峰
  看到研究局面陷入僵局,再加上研究上的种种困难,王一峰再也坐不住了,为了理解低频神经振荡的心理机制,也为了更进一步了解大脑的活动规律,他承担了国家级课题“低频稳态脑响应的认知神经机制研究”,最终取得了令人瞩目的突破。
  早在项目研究之初,王一峰就定好了目标。他打算在任务态和静息态的功能磁共振和脑电信号的基础上,利用脑信号的变异性、功能连接以及波幅和相位等多种指标,对低频稳态脑响应的认知神经机制进行全面研究,进而再利用低频稳态脑响应来探索低频神经振荡的规律,从而对低频节律性神经活动的理论体系进行完善。
  俗话说,有了目标,任务就相当于完成了一半,但剩下的一半也不是那么容易就完成的。王一峰认为要想解决低频神经响应的机制问题,理清内涵自然是放在第一位的。为此,他针对特定功能网络在低频振荡中是否存在优势频率、参与不同认知活动时的优势频率是否会有所不同这两个问题,采用了功率、相位锁时、相干等指标,对特定功能网络在不同认知过程及不同频率下的活动规律进行考察,从而将这些问题一举拿下。他还表示,低频振荡中的优势频率或频谱指纹的研究将为理解大脑活动机制、认知训练与认知增强提供更加实用性的证据。


  与此同时,在对低频稳态脑响应的外延问题研究中,王一峰思考:大脑在面对稳态和非稳态的任务下,其响应模式是否会不同?针对这个问题,他采用相位锁时和变异性指标,对此进行验证,以检验稳态响应与非稳态响应的机制是否相同。这样一来,通过对稳态和非稳态任务的相位同步化和信号变异的大小进行比较后,就可以衡量出在这两种状态下,大脑的响应是否会对不同功能网络的调用存在差别,进而,确定这两种状态对行为绩效的影响自然就不攻自破了。
  项目收获累累硕果,令王一峰从繁重的科研中稍稍松了一口气,其创新之处也令他欣喜。“我们基于低频稳态脑响应的相关研究,探索了特定网络在不同认知过程、不同频率上活动的强度,可以建立低频神经振荡的频谱指纹;而且,对稳态和非稳态两种状态下大脑活动不同机制的探索,在宏观尺度上阐释了低频神经振荡的状态假说,意义很重大。”王一峰说。
  如今,低频稳态脑响应研究领域正在以炫目的速度、高效的应用,得到越来越多的关注,逐漸成为热门研究领域。其未来的成长,也定会如王一峰所愿:低频稳态脑响应中的未解之谜将会被一一攻破,而他也会为其发展献出一份力量。
其他文献
我仰望星空,它是那样辽阔而深邃;那无穷的真理,让我苦苦地求索追随。从古至今,天空总是能带给人无限的向往与遐想,而郑浩对于物理世界的思考也是從仰望星空开始的。中学时期,郑浩家毗邻一所学校,他经常会去学校的操场跑步。那时候他读完了牛顿、爱因斯坦等伟大物理学家的故事之后,深受感染。书中曾言:牛顿经常站在剑桥大学三一学院的草坪上仰望星空。郑浩也会时常畅想,自己和牛顿一样,站在高校的操场上,来享受科学带给自
期刊
21世纪是追求质量的世纪,质量是新世纪的主题。在现代化大工业生产中,为了保证产品和工程的质量,需要不断发展检测技术,提高检测的精度和准确性。随着工业化进程的不断加深,能够不损坏被检测物体内部结构或使用性能就完成检测的无损检测技术应用范围越来越广,涉及冶金、机械、石油、化工、航空、航天等多个领域。无损检测是工业检测领域中的一个分支,也是工业发展必不可少的有效工具,在一定程度上反映了一个国家的工业发展
期刊
告别铅与火,迎来光与电,实现电子出版技术;  告别纸与笔,迎来网络化、数字化出版时代,实现报业数字资产管理系统;  告别磁带,迈向数字化节目播出时代,实现数字化视音频控制技术;  …………  这一项项具有里程碑意义的重大成就,是北京大学计算机科学技术研究所(以下简称“计算机所”)创立至今,一路披荆斩棘、所向披靡的最好见证。2018年5月,北京大学这座百年学府迎来了她的120周年华诞,计算机所也整整
期刊
花甲之年,回味无穷。如今,已过了花甲之年的陕西科技大学教授张美云,宝刀未老,而是更加只争朝夕地进行“高性能纸基功能材料”的研究与开发,不管他人如何看待研究背后的艰辛,她始终都乐在其中,用精湛的科研技术与积极的工作态度绘出五彩人生。  铿锵玫瑰  初次见到张美云,一定会被她亲切的微笑,朴实的话语所吸引,但深入交谈过后,就会发现她对造纸技术的研究有着自己的坚持与执着。2017年,张美云带领团队在国内高
期刊
摘要:文章以保留传承历史文化为要求,以适应人居住生态环境为目的,对北京旧城历史文化街区——胡同景观绿化建设进行了初步研究。通过对胡同景观绿化现状的分析,提出了胡同景观绿化建设的思路方向,力图为北京城市高速发展建设中保护和传承胡同文化,保存历史风貌提供可借鉴的措施。  关键词:北京;胡同;景观绿化;建设  中图分类号:G127 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0123-
期刊
二十世纪下半叶以来科学技术日新月异的进步,使人们对生命的认识逐步从器官、组织水平深入到细胞、分子水平。生物传感成为当代科学研究的前沿领域。生物传感器被广泛的应用在环境监测、食品工程、临床医学诊断等领域,提高生物传感的灵敏度对生命科学的发展具有重要意义。荧光检测作为生物传感领域一种常用的检测方法,具有实时、高效、直观、灵敏等特点。量子点因其相较于其他荧光染料物质具有发光强度高、光稳定性好、生物相容性好等优势,经常作为荧光探针被广泛应用于荧光检测中。因此,提高量子点传感灵敏度对生物传感领域的发展是至关重要的。
1812年,有着“战争之神”美誉的拿破仑战队,不幸兵败俄罗斯。所有看似偶然的事件背后,必定有着某些必然因素,但也许令拿破仑没有想到的是,其中的必然竟是一颗小小的纽扣。  对于常年生活在四季温和环境下的拿破仑军队来说,俄罗斯的寒冬,无疑成为军队前行最大的阻力。军队的军服上采用的是锡制纽扣,常温下的锡坚硬且稳定,但一旦遇到低温,锡就会发生物理反应而变成粉末状。由于衣服上没有了纽扣,数十万大军在冰天雪地
期刊
数学恐怕是令无数学生都“焦头烂额”的一门学科。可数学又无处不在,充满了每个人的生活。马克思曾说过:“一门科学,只有当它成功地运用数学时,才能达到真正完善的地步。”北京大学数学科学学院教授孙文祥就将这个“虐我千百遍”的学科运用得宜,一步步探寻着数学奥秘。  坎坷求学路  出生于1958年的孙文祥,高中毕业后被安排到农村学校教书,但他始终放不下对知识的渴求,两年后被保送进入河北师范学院(今河北师范大学
期刊
黄海之滨,某战区海上方向联合防卫作战演练激战正酣。  “发现可疑空中目标两批3架”“发现海上可疑目标两艘”“侦获‘敌’舰载雷达信号1批”……来自陆军侦察站、空军雷达站和海军警戒机等多种平台的各类实时侦察预警信息,如潮水般涌至红军指挥大厅。全面掌握战场态势,胜利的天平开始倾斜。  在现代化战场上,夺得制信息权至关重要,三军拥有了千里眼、顺风耳才能眼观六路,耳听八方,才能“知己知彼”,做到百战不殆。而
期刊
摘要:文章提出了基于不规则区域的无线网络密钥管理方案,该方案根据不规则的网络形状把区域分成多个组,按照纵向和横向位置的关联组成具体的部署密钥池。在每个组内传感节点从部署密钥池中随机抽取密钥作为密钥环。文章通过性能分享,实验结果表明该方案解决了不规则区域密钥的管理问题。  关键词:无线传感器网络;密钥管理;不规则区域  中图分类号:TP212.9 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(201
期刊