该发现最近于2017年8月发表在享有盛名的国际学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)中。
位于皮质下方的海马在记忆和导航中起重要作用。事实证明,阿尔茨海默氏病和其他形式的痴呆症已经影响并损害了大脑的这一区域,导致早期症状,包括短期记忆丧失和定向障碍。有海马损伤的人可能会失去形成和保留新记忆的能力。它也与其他疾病密切相关,例如癫痫,精神分裂症,短暂性整体失忆和创伤后应激障碍。
但是,科学家对海马在复杂的大脑网络中的作用,特别是对全脑功能连通性的影响的了解还不够。功能连通性是指空间上分开的大脑区域之间的功能整合。
由Russell W. Chan博士,Alex TL Leong博士和其他人在Wu教授的带领下进行的啮齿动物实验表明,海马体的低频活动可以驱动大脑皮层的全脑功能连接并增强感觉反应。大脑皮层是哺乳动物大脑的最大区域,在记忆,注意力,知觉,认知,意识,思想,语言和意识中起关键作用。换句话说,海马的低频活动可以驱动大脑皮层不同区域之间的功能整合,并增强视觉,听觉和触觉的响应能力。这些结果表明,海马可以被视为大脑的心脏,这是我们对大脑运作方式的了解的突破。
此外,这些结果还表明,海马中的低频活动可以增强学习和记忆,因为低频活动通常发生在与学习和记忆相关的慢波睡眠过程中。慢波睡眠(通常称为深度睡眠)是一种我们通常每晚每晚进入几次并且是生存所必需的状态。阿尔茨海默氏病是一种慢性神经退行性疾病,通常会缓慢发作并随着时间的推移而恶化,最常见的早期症状是记忆力减退。这些结果也可能对阿尔茨海默氏病的海马神经调节有潜在的治疗意义。
这些当前的发现是进一步增进我们对全脑功能连接的起源和作用的基本认识的重要一步。这些发现还表明rsfMRI和神经调节在早期诊断和增强治疗包括阿尔茨海默氏病,痴呆,癫痫,精神分裂症,短暂性整体性失忆和创伤后应激障碍在内的脑部疾病的潜力。
Wu教授的团队是功能磁共振成像(fMRI)研究(尤其是听觉和视觉功能以及大脑结构和功能连接性研究)方面的全球领先团队之一。他们采用的开创性技术包括光遗传学激活,药理学失活和功能磁共振成像(fMRI),可作为研究脑活动传播的动力学以及脑功能连通性的起源和作用的重要工具。
他们较早的启示是,丘脑(连接皮层的另一个区域)不像最初想象的那样只是中继或被动的大脑区域,而且可以以不同的频率引发全脑神经交互作用,该观点已在2016年12月的PNAS版中发表。
人脑是我们思想,情感,知觉,行动和记忆的来源。然而,大脑的实际运作方式仍然未知。在21世纪,神经科学面临的一大挑战是对大规模的全脑交互,特别是引起功能和行为的神经活动模式的全面理解。2010年,美国国立卫生研究院(NIH)发起了“人类连接基因组计划”,旨在“提供无与伦比的神经数据汇编,图形化浏览此数据的界面,以及获得从未有过的关于生命的结论的机会。人脑”。在2013年,美国奥巴马政府发起了“大脑计划”,以“加快新技术的开发和应用,使研究人员能够生成大脑的动态图片,以显示单个脑细胞和复杂的神经回路如何以思想的速度相互作用。”2016年11月,中国启动了自己的倡议“中国大脑计划”,旨在推进认知基础的神经回路机制的基础研究,以期改善脑疾病的诊断/干预并激发脑机智能技术的发展。