大脑网络:研究人员使用脑部扫描来确定认知背后的机制控制的思想

人类的大脑并不来自于一个操作手册。然而,一群来自加州大学圣芭芭拉分校和宾夕法尼亚大学的科学家开发了一种结构性的脑成像技术转化为“线路图”的大脑区域之间的连接。

UCSB三个研究人员的心理和大脑Sciences-Michael米勒,斯科特·格拉夫顿和马特Cieslak-used神经网络的结构,揭示了基本规则,管理的哪些部分大脑最能发挥认知控制思想和行动。这项研究是第一个提供机械的解释如何额叶皮质施加控制数以万亿计的单个神经元,让人们关注一个任务或切换到一个完全不同的。今天的发现发表在《华尔街日报》自然通讯。

“特定区域的大脑倾向于控制你的思想是基于他们所在与其他地区,”米勒说,UCSB心理学教授,论文的合著者。”“郊区”的地区可以执行一种非常具体的控制。他们可以移动系统遥远的国家,像开关工作在你的工作与你的孩子玩。”

这项新的研究结合神经科学前沿与网络科学的新兴领域,它常被用来研究社会制度。通过应用控制力学领域传统上用于研究机电系统调查表明,在郊区的大脑是必要的额叶皮层动态控制思想和目标导向行为的方向。

“我们需要一个大脑如何控制基本理论本身,到那里,我们建议治疗大脑作为一个工程系统,”资深作者丹尼尔•巴塞特说,创新的助理教授Skirkanich在宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院。工程控制:“认知控制很像你模型系统的动力学通过识别要点;如果我把一块或把这杆,我可以提供一个预测它会如何影响网络的其他部分。”

通过应用控制理论方程从脑部扫描生成的布线图,研究人员表明,地理和功能的大脑区域之间的差异是有联系的。虽然分析不能说额叶皮层的位置或其作用是否发展首先,它表明,额叶皮质的一部分控制执行功能的能力取决于其距离大脑网络的其他部分。

“这项研究预示着新一波网络科学,建立在严格的控制理论,”合著者格拉夫顿说,UCSB的脑成像中心主任。“当应用于先进的脑成像数据我们开始看到一些固有的设计权衡大脑连接的建筑。”

地区最联系紧密,因此更多的内部网络擅长大脑转移到附近的国家的例子,从写某人的电子邮件说在电话里那个人。“特别有趣的如果我们看看那些内部节点,它们都在默认模式的地区,这是活跃的地区当你休息,”巴塞特说,前博士后研究助理在格拉夫顿行动实验室。“这是有道理的,因为如果你是工程的最优系统,您想将其基线可以得到大部分的地方很容易。”

根据Cieslak合著者,这种类型的整体理解之间的关系大脑区域的位置和他们的角色是必要的调整更好的治疗方法对于那些失去了执行功能由于疾病或损伤。他指出,这些基本的理解大脑如何控制其活动可以带来更好的干预与减少相关的医疗条件认知控制,如自闭症、精神分裂症或痴呆。