科学家发现组织大脑活动的螺旋形信号

悉尼大学和复旦大学的科学家发现，人脑信号穿过神经组织的外层，这些神经组织自然地排列成类似于旋转的螺旋。

今天发表在《自然人类行为》(NatureHumanBehavior)上的这项研究表明，这些无处不在的螺旋线是在休息和认知状态下在皮层观察到的大脑信号，有助于组织大脑活动和认知处理。

资深作者、理学院物理学院副教授PulinGong表示，这一发现可能有潜力推动受到人类大脑复杂工作启发的强大计算机器的发展。

这一发现为理解大脑的工作原理开辟了新途径，并为了解人脑的基本功能提供了宝贵的见解。它可以帮助医学研究人员通过检查他们所扮演的角色来了解脑部疾病(例如痴呆症)的影响。

“我们的研究表明，深入了解螺旋与认知过程的关系可以显着增强我们对大脑动力学和功能的理解，”物理学复杂系统研究小组成员龚副教授说。

“这些螺旋模式表现出错综复杂的动态，在大脑表面移动，同时围绕称为相位奇点的中心点旋转。”

“就像漩涡在湍流中的作用一样，螺旋参与复杂的相互作用，在组织大脑的复杂活动中起着至关重要的作用。”

“多个共存螺旋之间错综复杂的相互作用可以让神经计算以分布式和并行的方式进行，从而带来显着的计算效率。”

博士该研究的主要作者、物理学院的学生YibenXu说，螺旋在大脑皮层的位置可以让它们连接大脑不同部分或网络的活动——充当沟通的桥梁。许多螺旋大到足以覆盖多个网络。

大脑皮层又称大脑皮层，是大脑的最外层，负责许多复杂的认知功能，包括知觉、记忆、注意力、语言和意识。

“这些大脑螺旋的一个关键特征是它们经常出现在大脑中分隔不同功能网络的边界处，”Xu说。

“通过它们的旋转运动，它们有效地协调了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大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，这是通过改变它们的旋转方向来实现的。”

科学家们从100名年轻人的功能磁共振成像(fMRI)脑部扫描中收集了他们的发现，他们通过采用用于理解湍流中复杂波模式的方法对其进行了分析。

传统上，神经科学侧重于神经元之间的相互作用以了解大脑功能。越来越多的科学领域正在研究大脑内更大的过程，以帮助我们理解它的奥秘。

“通过解开大脑活动的奥秘并揭示控制其协调的机制，我们正在接近释放理解认知和大脑功能的全部潜力，”龚副教授说。

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