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脑中的暗能量

(2010-03-18 21:48:40)
标签:

大脑

神经科学

暗能量

分类: neuroscience

    一看题目,列位看官定要觉得我又要标题党一把。其实不然,它正是目前研究得异常火爆的大脑静息状态活动的别名。出自大名鼎鼎华盛顿大学教授的Marcus E. Raichle之手。在google scholar里搜这个名字,有好几篇引用率上千的文章。脑中的暗能量,通俗点讲,就是说大脑用了比执行任务多得多的能量,来空耗,来“干瞪眼”。其实大脑在没有参与意识活动时,照常在上班,这个好理解。不然怎么能在外界刺激出现时做出及时的反应呢?Raichle他们想说的是,大脑有个结构,叫“默认模式网络”的,居然是在休息时开启,执行任务时关闭。

脑中的暗能量

[图片来自Zhang and Raichle 2010 Nat Rev Neurol]

    他们发现,这个的结构保持着持续不断的激活,直到大脑关注于某些新颖的任务,在这时大脑内在活动中某些脑区的激活开始下降。这种反常规,反传统的观点,当然是会被质疑的。在1998年,Raichle们甚至有一篇关于此发现的论文被拒绝,因为一名审稿人不无嘲讽地说他们报告的激活下降是数据出现的错误导致的。让人不禁联系到最近被奥斯卡鄙视的,“反人类反科学”的电影《阿凡达》。它们波折而多牟的命运,将一如既往的,预示着它们都必将是开启新时代的篇章。

    拉远了,继续暗能量。Raichle们后来发现,大脑中有很多网络在同步活动,见上图,其它的还有运动网络,视觉网络,。。。“默认模式网络”是大脑的总指挥师,它在确保大脑中相互竞争的子系统同步活动的同时,有保证这些网络不干扰其他系统的同步。这几年的研究揭示了更有意思的一些东西,比如:“默认模式网络”里,节点的错接可能导致老年痴呆,抑郁,甚至精神分裂症。

    个人认为,未来的研究至少包括:

1.宏观尺度上的网络协作,是如何在微观的分子,突轴层面,介观的场电位层面完成的?

2.这些网络的拓扑结构,动力学特性是如何影响人的行为和认知。

Raichle借用天文学里面的,不能被观察到却又好像比“能量”多得多的“暗能量”来为静息态脑活动命名。笔者认为,这仅仅是一个牵强的附会。不过,如果通过“脑的暗物质”研究,能最终揭示一个简单得像“E=MC2”的,关于脑和意识关系的“暗能量”理论,我们可以更加亲切的,向我们先辈的物理学家们致敬。

脑中的暗能量
[脑的E=MC2?]

参考文献:

1.

Raichle ME (2006). Neuroscience. The brain's dark energy. Science (New York, N.Y.), 314 (5803), 1249-50 PMID: 17124311

2.

Zhang D, & Raichle ME (2010). Disease and the brain's dark energy. Nature reviews. Neurology, 6 (1), 15-28 PMID: 20057496

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