神经科学家利用蝙蝠寻求解开大脑三维空间导航的秘密

揭开人和动物大脑方位感知与空间导航的秘密,一直是一个令人着迷的问题.科学家通过对大鼠和蝙蝠等动物近50年的研究,使我们对大脑二维(2 dimension, 2D)导航的神经基础有了较清楚的认识.研究发现,在海马和内嗅皮质等脑区有专门的导航细胞,包括位置细胞、网格细胞、边界细胞、头朝向细胞等.这些细胞及它们的"细胞域"可为2D空间导航提供"空间认知地图"或"心灵环境地图"和"指南针".然而,人和大量动物都生活在三维(3 dimension, 3D)空间中,大脑如何完成3D空间环境下的定位和导航?近年来,通过对爬行和飞行状态蝙蝠的研究,发现参与2D导航的那些细胞在3D空间下反应特性和模式均发生明显变化;蝙蝠属于社会性和群居性动物,研究还发现在其海马内存在社交位置细胞和目标方向角调谐细胞,分别负责获取环境中其他蝙蝠位置的踪迹信息以及目标的方向信息.由此可见,脑内这些空间定位细胞构成了导航的神经基础,并经过复杂的功能整合,构成了一个位于脑内的"微型全球定位系统",且在细胞水平上阐释了这种高级认知功能的原理.本文简要介绍了Nachum Ulanovsky等人近些年对蝙蝠大脑3D导航的研究.     

从增进和抑制记忆药物的作用谈到记忆的分子机制

以往已知大脑边缘系统跟呼吸、循环、内分泌、摄食、饮水、体温调节和性行为等生理功能有关,也跟学习、记忆、睡眠、情绪等有关。作者介绍的则是大脑边缘系统与感觉机能的关系,不仅介绍了国外研究的进展和展望,也报道了自己在这方面的工作。《从增进和抑制记忆药物的作用谈到记忆的分子机制》一文,也是根据目前一些药物的作用,提出关于记忆原理的一个假说。     

创造性的大脑网络连接特征与研究展望

创造性是人类智慧的重要体现,其复杂的认知加工依赖于多个脑区的相互作用而非受单一脑区的调控.人脑连接组学的发展为深入揭示创造性的脑网络基础提供了可能,创造性的脑机制研究也正逐渐从局部脑区拓展到脑网络连接层面.功能网络研究表明,默认网络、突显网络、额顶控制网络的协作模式在创造性思维各阶段发生着动态变化;这些网络在静息状态下的功能协作也与创造性有密切联系,高创造性个体的大脑自发性神经活动具有灵活易变的特点.结构网络的证据进一步确认了默认网络与额顶控制网络分别负责不同类型的创造性认知能力,如远距离概念的检索生成与组合评估.基于创造性思维的双加工模型,已有研究认为,默认网络主要通过自发性联想在记忆系统中检索和提取新颖信息,控制网络负责根据任务要求对当前观点进行评估和选择,突显网络可能根据联想内容的新颖性负责默认网络和控制网络之间的灵活转换.未来研究需要不断整合创造性领域的数据资源,确定创造性的主要成分及对应的测评工具,结合多模态脑影像揭示创造性的功能网络动态协作模式及结构网络的独特作用,并利用多组学多模态的大数据优势实现对个体创造性水平的精准预测评估,探索创造性培养的有效途径和大脑可塑性机制.     

视前区对丘脑束旁核“痛”单位放电的调节作用

边缘系统中的视前区,无论从其解剖位置,还是生理功能均处于边缘系统节点站的重要位置.国内外许多研究工作证实它是一个与镇痛有关的结构.电刺激该区可产生镇痛作用,针刺镇痛和吗啡镇痛都与此区有关.丘脑束旁核和痛的感受有关,其活动受到许多传人冲动的影响.现已知丘脑中央中核)、脑干中缝核群等对其放电活动有抑制和调节作用.丘脑束旁核属于丘脑非特异传导     

挖掘记忆潜力:自己就是宝库

你更善用左脑还是右脑 我们通常所说的左脑和右脑差异,主要是是指大脑皮层左半部分和右半部分的功能差异.从左右脑功能图中可以看到,左边大脑是单色的,右边大脑是多色的.因为左脑负责逻辑思维、计算、语言分析、数据整理等较"严肃"的工作;而右脑侧重负责处理美妙的音乐、节奏感、图像想象力、创造力与情感等"有趣"的工作.     

音乐益心身 会听才健康

自人类诞生以来,音乐便成为生活中须臾不可缺少的“伴侣”。生活在原始森林中的人类．最早享受的是自然界优美动听的天籁之音．那淅淅沥沥的雨声、风吹树林发出的沙沙声、叮叮咚咚的泉水声、千音百啭的鸟鸣声……给人的美是难以用笔墨表达的。现代医学研究表明,音乐的速度、旋律和节奏,可起到调节生命节律的作用,对大脑中枢神经、大脑边缘系统和脑干网状结构有着良好的直接影响,     

场独立-场依存认知风格影响创造性思维的大脑功能基础

采用镶嵌图形测验、托兰斯创造性思维测验,探讨了场独立-场依存认知风格与创造性在大脑功能基础方面的联系.首先,采用功能磁共振技术(functional magnetic resonance imaging, f MRI)计算西南某高校414名大学生被试的度中心性(degree centrality, DC),然后与创造性思维进行回归计算,最后将得到的脑区与认知风格、创造性思维进行中介效应分析.结果发现,创造性思维与大脑静息态度中心性之间呈现正相关的脑区为右侧颞上回、右侧前扣带回、左侧颞上回、右侧额中回和左侧壳核,其中右侧前扣带回、右侧额中回的度中心性在认知风格和创造性思维上存在部分中介效应.前扣带回和右侧额中回是认知控制的关键脑区,因此本研究推测场独立-场依存认知风格有部分路径通过认知控制从而影响了创造性思维,即认知风格更偏向场独立的个体,认知控制能力可能会更好,更能够排除无关信息进而集中注意力,拥有更高的认知灵活性,从而能够在创造性思维的测验中获得更好的成绩.这些发现有助于从大脑功能基础的角度来加深对场独立-场依存认知风格和创造性之间复杂关系的理解.     

顿悟脑的10年:人类顿悟脑机制研究进展

自21世纪首次借助脑成像技术对解决字谜任务过程中顿悟一瞬间的大脑活动状况进行研究以来,目前已有近10年的历史,获得了许多富有价值的研究.这些研究从顿悟的时间进程和脑神经基础两方面对顿悟的大脑机制进行了丰富的探讨,并形成了有关人类解决顿悟问题的"顿悟脑"的神经框架.研究显示,顿悟脑主要由外侧前额叶、扣带回、海马、颞上回、梭状回、楔前叶、楔叶、脑岛和小脑组成.就各脑区的功能而言,外侧前额叶主要负责顿悟难题思维定势的转移和打破,扣带回则参与新旧思路的认知冲突以及解题进程的监管,海马、颞上回和梭状回组成了"三维一体"的、专门负责新异而有效联系形成的神经网络,问题表征的有效转换则依赖于楔叶和楔前叶组成的"非言语的"视觉空间信息加工网络,脑岛负责认知灵活性和顿悟相关情绪体验,反应相关手指运动的皮下控制则依赖于小脑.     

多巴胺对创造性的影响及其大脑机制研究进展

创造性作为人类的一种高级认知能力对推动社会发展和科学进步有重要的作用,而多巴胺作为一种重要的神经递质对人类的认知活动起着重要的调节作用.当前关于创造性能力和多巴胺的关系探讨也越来越热,但是二者之间的关系及其作用机制还不甚明晰.因此,本文从多巴胺的视角对创造性的研究进行了梳理评述,主要包括:(1)从行为研究来看,运动和积极情绪等可以促使大脑中多巴胺的分泌,从而提升创造性表现;(2)从生理研究来看,用来治疗帕金森病的多巴胺激动剂能够增强患者的艺术创造性,而用来治疗精神分裂症的多巴胺拮抗剂则会抑制创造性产生;(3)从神经科学研究来看,与创造性相关的脑区包括了黑质-纹状体通路、中脑-边缘系统通路和中脑-皮质通路这3条重要的多巴胺奖赏神经环路;(4)从遗传研究来看,作为多巴胺重要遗传基础的儿茶酚胺氧位甲基转移酶(COMT)与创造性潜能有关.总之,本文通过对大量研究的整合分析,从多巴胺的角度对创造性的认知神经机制进行系统梳理,并就该领域当前研究的不足和未来趋势进行了总结和展望.     

音乐为何如此神奇

临床实验证明,中枢神经系统中的大脑边缘系统和脑干网状结构,对人体内脏及躯体功能起主要调节作用.专门研究音乐与健康关系的科学家认为,音乐对这些神经结构能产生直接或间接的影响,即物理上和生理心理上的作用.     

经济决策的神经化学与遗传基础

神经成像技术的快速发展, 使得经济决策研究进入了一个新阶段, 即在行为决策科学、行为经济学的基础上, 借鉴自然科学的研究手段与方法开展跨学科领域的探索, 神经经济学在本世纪诞生并迅猛发展. 随着该交叉学科研究的进一步深入, 遗传学、基因组学等更多自然科学学科也开始与经济决策研究结合, 使得研究者从个体的微观视角对经济决策的理论与观点进行更为深入地理解和阐释. 最新的研究表明, 大脑内的神经递质与人们的包括经济决策在内的决策紧密相关, 而决定大脑神经递质的遗传基因又通过影响神经递质的水平与功能, 间接地影响人们的决策行为. 本文以神经递质多巴胺、5-羟色胺、催产素为例, 着重介绍大脑内的3种神经递质及其对应的相关基因与人们经济决策中风险决策、社会决策的密切联系与内在机理.     

音乐关乎你的智力和能力

音乐的艺术欣赏价值和对人精神情操的陶冶作用是众所周知的。这里我们要谈的却是音乐对提高人的智力及工作效率的特殊作用。智力的开发和提高,实际上就是对大脑的开发和训练。各种工作都有利于对大脑的训练,但音乐,特别是乐器演奏的学习,已被认为是对儿音早期智力开发行之有效的方法之一。历史上许多著名人物中有不少人,如达·芬奇、伽里略、罗蒙诺索夫、爱因斯坦等,都是从小就长于乐器演奏技能     

用光照射小鼠大脑,能消除记忆

如果有人把一份新文件放在你桌上,那么你可能会想要把它归档.记忆也是如此,首先出现在大脑的某一处,然后再通过记忆巩固,长期储存在特定脑区中.最新公布的一项研究就从这个机制入手,消除了小鼠的记忆.     

买牛仔裤有讲究

牛仔裤每个人都有几条,既百搭又好看,可是经常买牛仔裤的你是否会挑选适合自己的裤子?又是否会保养牛仔裤呢,这可是有学问的.     

MRI兼容的石墨烯电极及脑深部电刺激与fMRI联用

<正>脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)和功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)联用对理解复杂的大脑网络连接,解析DBS治疗各类神经疾病的机理和效果都有重要意义.由于磁化率与脑组织的巨大差异,传统DBS电极通常会导致电极周围磁场的严重扭曲,使得大面积的脑区被电极伪影遮挡从而不可见,严重     

音乐是如何影响人类的

一些科学家认为,音乐对人类的影响可能是偶然的,是伴随着音乐"劫持"大脑功能部位(例如负责语言、情感、运动等部位)的能力随机出现的.正如美国哈佛大学心理学家史蒂芬·平克在他的一部著作中所说,音乐是"听觉奶酪蛋糕",这种精心制作的"甜品"能够触动大脑中负责更重要功能的部位.不过由于这一偶然的结果,音乐似乎也为人类提供了一套全新的交流系统.这套系统旨在传情,而非达意.最新的研究显示,音乐忠实地传递着某种情感:当我们听到一首乐曲时,与同一间房子里其他听众的感受基本上是一致的.     

大鼠杏仁核内注射异丙肾上腺素引起血压降低心率加速

情绪活动可以影响心率和血压,这是生理学中熟知的事实。情绪活动受边缘系统控制。许多电生理工作证明,电刺激大脑边缘系统某些结构可产生多种植物性反应,特别是引起心血管活动的改变。最近有实验指出,给大鼠杏仁核较弱的电刺激(4—5V,80Hz),可引起心血管活动的明显抑制。但关于杏仁核内调节心血管活动的神经元受何种神经递质的支配,尚缺乏具体资料。本工作应用脑内微量注射的方法向大鼠杏仁核内注射β受体激动剂异丙肾上腺素(ISO),观察其对血压和心率的影响。并进一步观察ISO的效应是否能为β拮抗剂心得安所阻断。     

大脑奥秘新知

人的意识是如何产生的？性别差异对大脑的功能有影响吗？可否用外界力量干涉大脑活动？如何通过学习让人变得更聪明？你的大脑里一定有许许多多诸如此类的问题，想不想对它多一点了解？现在，让我们一起来看一看科学家在几个有关大脑的热门研究领域中所取得的新进展、新认识。 认识猫和狗 大脑对收到的信息大部分都因为无关紧要而被“置诸脑后”，只对少量重要的外来信息产生即时的反应。大部分信息则储存于大脑皮层而成为记忆。你得感谢上帝，幸好大脑有此功能，否则你就会被视野中的所有物体和周围的各种声音扰得心烦意乱。那么我们是怎么知道哪些信息是需要即时反应的，哪些信息是需要暂时储存起来的呢？研究人员通常是通过研究大脑特殊部位受损而丧失认知能力的病人来找出大脑主管认知的区域。目前，有大量的实验表明，大脑的额叶皮质区与高级认知能力密切相关。那么，在大脑的额叶皮质区有没有专门负责认识物体的神经元呢？有没有什么更直接的方法来研究我们是如何分辨出猫和狗的呢？ 也许我们并没有意识到，能分辨出猫和狗是一项了不起的技能。定义我们周围的物体；是人的一种最基本的行为。当我们走进一个房间时，我们并不需要花费很多的时间和力气来辨认房中的物品；我们立即可以知道这是椅子...     

大脑的自我"修复"能力

大脑是人体中最为精密、复杂的重要器官,多达200亿个细胞.一个人大脑所包含的神经纤维数量,要比整个国际电信网络所有的电缆数量还多.这些纤维的功能就像电缆一样,负责发出化学信号,并帮助细胞间交换信息.以前人们一直认为,由于疾病或意外伤害而造成的永久性脑细胞或脑神经元损伤,会造成该部分脑功能的丧失.但据2008年8月12日有关媒体报道:英国格拉斯哥大学的科学家经研究最新发现,许多病人不仅因大脑的自我"修复"可重新恢复健康,而且在有些人身上还会发生意想不到的奇迹.     

爱因斯坦大脑之谜

爱因斯坦的大脑中负责数学运算的那部分比常人宽１５％。通过正电子发射脑成像仪可以看到人的思维情况。爱因斯坦被誉为人类历史上最具创造才华的科学家之一,也是２０世纪最伟大的科学家。他出生于１８７９年,卒于１９５５年４月１８日。虽然爱因斯坦已逝世４５年,但今天他仍在告诉着我们许多东西,这一次是关于神经科学方面的东西,人们也许还能从中悟出如何将自．己的孩子培养成天才的道理。最近,加拿大科学家在仔细研究了爱因斯坦的大脑后,得出这样一个结论,爱因斯坦的大脑确实与众不同,最为特别的是,爱因斯坦的大脑中负责数学运…