大腦的連線方式揭示真實的你

人類連線組專案發現大腦結構和行為之間令人驚訝的相關性

研究人員在《自然神經科學》雜誌上報告稱,大腦的連線模式可以揭示一個人的積極和消極特質。這項於9月28日發表的發現是人類連線組專案(HCP)的首個成果,該專案是一項旨在繪製大腦不同區域神經元之間活躍連線的國際合作。

人類連線組專案(HCP)於2010年啟動,耗資4000萬美元,旨在掃描1200名成年人的大腦網路或連線組。其目標之一是繪製大腦空閒時活躍的網路;人們認為這些網路保持大腦不同部分的連線,以備它們需要執行任務時使用。

今年四月,該專案的一個分支,由人類連線組專案(HCP)的聯合主席之一、英國牛津大學的生物醫學工程師斯蒂芬·史密斯領導,釋出了一個來自大約460名年齡在22至35歲之間的人的靜息態連線組資料庫。每次腦部掃描都補充了大約280個特質的資訊,例如這個人的年齡、他們是否有藥物濫用史、他們的社會經濟地位和性格特質,以及他們在各種智力測試中的表現。


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連線軸
史密斯和他的同事進行了一項大規模的計算機分析,以研究志願者之間這些特質的差異,以及這些特質如何與不同的大腦連線模式相關聯。研究小組驚訝地發現,大腦的連線方式存在一個明顯的單一差異。擁有更多“積極”變數的人,例如更高的教育水平、更好的身體耐力和高於平均水平的記憶力測試表現,具有相同的模式。與那些具有“消極”特質的人(如吸菸、攻擊性行為或酗酒家族史)相比,他們的大腦似乎連線更強。

密蘇里州聖路易斯華盛頓大學的神經科學家馬庫斯·雷切爾對僅憑大腦的活動和解剖結構就足以揭示這種“積極-消極”軸感到印象深刻。“你可以區分擁有成功特質和成功人生的人與那些不太成功的人,”他說。

但雷切爾表示,從這項研究中無法確定不同特質之間是如何相互關聯的,也無法確定大腦連線減弱是消極特質的原因還是結果。儘管這些模式在大量人類連線組專案(HCP)志願者中都很明顯,但可能還需要一段時間才能將這些連線模式用於預測特定個體的風險和特質。華盛頓大學的心理學家迪安娜·巴爾奇是最新研究的合著者,她說,一旦更好地理解了這些因果關係,就有可能將大腦推向該軸的“良好”端。

波士頓馬薩諸塞州總醫院的神經科學家範·威登表示,這些發現可能有助於確定未來研究的優先事項。例如,最近幾周吸食大麻是將大腦拉到消極軸最遠端的消極特質之一。威登表示,這一發現強調了諸如美國國家藥物濫用研究所上週啟動的一個專案的重要性,該專案將跟蹤10000名青少年10年,以確定大麻和其他藥物如何影響他們的大腦。

威登發現有趣的是,與人們的一般智力分數相關的連線模式與認知個體測量指標的模式並不完全相同——例如,手眼協調能力好的人比語言記憶力好的人更靠近消極軸。這表明,認知背後的生物學可能比我們目前對一般智力的定義更復雜,並且它可能受到人口統計學和行為因素的影響。“也許這會讓我們重新思考[一般智力測試]正在測量什麼,”他說。“我們現在有了一個新的謎團。”

未來幾年應該會出現更多連線組資料。例如,哈佛大學衰老大腦研究正在測量284名年齡在65至90歲之間的人的活躍大腦連線,並於今年早些時候釋出了其首批資料。史密斯還在英國開展人類發育連線組專案,該專案正在對1200名嬰兒出生前後的大腦進行成像。他預計在未來幾個月內釋出其首批資料。與此同時,人類連線組專案(HCP)正在分析其參與者的基因資料,其中包括大量同卵雙胞胎和異卵雙胞胎,以確定遺傳和環境因素如何與大腦連線模式相關聯。

本文經許可轉載,並於2015年9月28日首次發表

Sara Reardon is a freelance biomedical journalist based in Bozeman, Mont. She is a former staff reporter at Nature, New Scientist and Science and has a master's degree in molecular biology.

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