作者:李昂等 来源:《自然—通讯》 发布时间:2023/6/15 10:30:55
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中国科学家揭示复杂脑自发活动中意识状态简要神经表征

 

6月5日,中国科学院生物物理研究所李昂课题组、王晓群课题组等在国际学术期刊《自然-通讯》(Nature Communications)发表论文。研究揭示了复杂脑自发活动中意识状态的简要神经表征,并结合猕猴大范围的颅内脑电数据、全脑转录组数据等进行了模型验证及分子机制探索。

我们的意识存在于何处?这是《科学》(Science)杂志列为125个未解决的前沿科学问题之一。大脑是一个复杂的动态系统,其全局意识水平的波动在时间尺度上引领着我们不同的主观体验。是否存在简要的规律对应跨意识状态下的复杂脑活动改变,仍有待研究团队探究。

李昂课题组、王晓群课题组等通过发展多模态跨尺度融合的计算建模框架,分析不同意识状态(包含麻醉、睡眠、静息、困倦、精神疾病、迷幻等)下的功能影像数据,揭示了全局的意识状态可能并不限于单独的孤立脑区,而是取决于拓扑空间中的层级动态模式,提出压缩的脑时空嵌套特征作为意识状态的简要神经表征。

相关发现从多维度视角支持了经典意识理论模型的不同方面,进而构建了新的意识状态的可解释模型。研究人员同时也分析了在睡眠、麻醉等不同意识状态下稠密采样的2只猕猴的颅内脑电数据,复现了相关的核心实验结果。

神经活动可变性与层级化拓扑的脑时空嵌套模式作为意识状态的神经表征

此外,该研究可以引出一些新的问题。例如,人类清醒状态下高级脑区的复杂动态性是如何支持人类行为?如何优化个体化预测模型以减轻不同意识状态的潜在影响?目前,研究团队正在开展一些新的工作来回答这些问题。

该研究得到科技部、中国科学院、国家自然科学基金委员会等的资助支持。(来源:中国科学报 孟凌霄)

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-023-38972-x

 
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