每隔幾秒鐘，一股電活動波就會穿過大腦，就像一股巨大的湧浪在海洋中移動。科學家們幾十年前在靜息狀態下的人和其他動物的功能性磁共振成像 (fMRI) 掃描中首次檢測到這些超慢波動——但這種現象被認為是電“噪音”或許多更快的大腦訊號的總和，並且在很大程度上被忽略了。
現在，一項在小鼠身上測量這些“超慢”（小於 0.1 赫茲）腦波的研究表明，它們是一種獨特的大腦活動型別，取決於動物的意識狀態。但關於這些波的起源和功能仍然存在重大問題。
fMRI 掃描檢測血流量的變化，這些變化被認為與神經活動有關。“當你把某人放進掃描器時，如果你只觀察訊號，而不要求受試者做任何事情，它看起來非常嘈雜，”聖路易斯華盛頓大學醫學院放射學和神經病學教授、這項新研究的資深作者馬庫斯·雷切爾說，該研究於 4 月份發表在《Neuron》雜誌上。“所有這些靜息狀態活動都擺在了最前沿：這種 fMRI 訊號到底是怎麼回事？”
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為了找出大腦中發生了什麼，雷切爾的團隊採用了鈣/血紅蛋白成像和電生理學的組合，前者使用熒光分子來檢測細胞水平的神經元活動，後者可以記錄來自不同大腦層細胞的訊號。他們在清醒和麻醉的小鼠身上都進行了測量；清醒的小鼠在黑暗房間的小吊床中休息。
該團隊發現，超慢波穿過清醒齧齒動物大腦的皮質層——並在動物麻醉時改變方向。研究人員表示，這些波與所謂的 δ 波（1 到 4 赫茲之間）和其他更高頻率的腦活動不同。
雷切爾說，這些超慢波可能對大腦如何運作至關重要。“想想看，例如，普吉特海灣水面上的波浪。你可能會遇到非常糟糕的日子，那裡有巨大的湧浪，然後有浪花坐在上面，”他說。這些“湧浪”使大腦區域更容易變得活躍——換句話說，更容易形成“浪花”。
其他研究人員讚揚了這項研究的總體方法，但對它表明超慢波完全不同於其他腦活動表示懷疑。“我要告誡大家不要急於得出結論，認為靜息狀態 fMRI 正在測量大腦的某些其他屬性，而這些屬性與皮質區域之間的高頻波動無關，”哥倫比亞大學祖克曼研究所生物醫學工程教授伊麗莎白·希爾曼說，她沒有參與這項工作。希爾曼在 2016 年發表了一項研究，發現靜息狀態 fMRI 訊號代表一系列頻率的神經活動，而不僅僅是低頻率。
需要進行更多研究來梳理出這些不同型別的大腦訊號是如何相關的。“這些型別的模式非常新，”希爾曼指出。“我們對它們是什麼知之甚少，弄清楚它們是什麼真的非常困難。”