大腦因其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部協(xié)作機(jī)制，似乎一種有著“神秘的色彩”，人類至今尚未對(duì)大腦實(shí)現(xiàn)完全的解析。每個(gè)人都有獨(dú)一無(wú)二的指紋，但是，聽(tīng)說(shuō)過(guò)大腦也有“指紋”嗎？

近日，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)， 每個(gè)人的大腦也有獨(dú)特的“指紋”，并在不斷變化著。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)用100秒就可以識(shí)別人們的大腦“指紋”

相關(guān)論文以《什么時(shí)候讓你獨(dú)一無(wú)二：人腦指紋的時(shí)間性》為題發(fā)表。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究確認(rèn)了大腦“指紋”整合信息的最佳尺度是多少以及何時(shí)發(fā)生最佳識(shí)別。在更快的時(shí)間尺度上，大腦“指紋”與多感官刺激、眼球運(yùn)動(dòng)、情感處理、視覺(jué)空間注意力有關(guān)。相反，在較慢的時(shí)間尺度上，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了更高的認(rèn)知功能，例如語(yǔ)言和言語(yǔ)語(yǔ)義、意識(shí)、陳述性和工作記憶、社會(huì)認(rèn)知等。

95%時(shí)間內(nèi)，兩次核磁共振成像技術(shù)掃描

那么這項(xiàng)技術(shù)到底有什么特別之處，又是如何識(shí)別大腦的“指紋”呢？

其實(shí)，大腦“指紋”的發(fā)現(xiàn)并非首次。2015年，耶魯大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家做神經(jīng)連接組的相關(guān)研究時(shí)得出結(jié)論，即不同的人有不同的大腦“指紋”。

相關(guān)研究以《功能連接組指紋識(shí)別：使用大腦連接模式識(shí)別個(gè)體》為題發(fā)表。

研究人員通過(guò)將相隔幾天的同一受試者的核磁共振成像技術(shù)掃描生成的圖表進(jìn)行比較及分析，并用彩色矩陣來(lái)表示受試者的大腦活動(dòng)。

他們通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，可以在近95%的時(shí)間內(nèi)，將受試者的兩次掃描匹配正確。研究人員精準(zhǔn)地“識(shí)別”是否為同一人的重要判斷依據(jù)是通過(guò)核磁共振成像技術(shù)掃描的圖表，以總結(jié)受試者的大腦的活動(dòng)特征，即大腦“指紋”。也就是說(shuō)，通過(guò)大腦“指紋”可“認(rèn)定”受試者身份的獨(dú)特性。

“我們需要的所有信息都在這些圖表中， 它們通常被稱為‘ 功能性大腦連接組。連接組是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的映射。它們會(huì)告訴我們受試者在核磁共振成像技術(shù)掃描期間正在做什么。例如，他們是在休息還是在執(zhí)行其他一些任務(wù)?！比鹗柯迳Ｂ?lián)邦理工學(xué)院醫(yī)學(xué)圖像處理實(shí)驗(yàn)室、 瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院神經(jīng)假體中心的科學(xué)家、SNSFAmbizione研究員恩里科·阿米柯說(shuō)。

這個(gè)研究結(jié)果讓神經(jīng)科學(xué)家們興奮不已，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家們決定將該發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步研究。在之前耶魯大學(xué)的研究中，大腦“指紋”是使用持續(xù)幾分鐘的核磁共振成像技術(shù)掃描來(lái)識(shí)別的。

那么，是否可以在更短的時(shí)間，甚至幾秒鐘后被識(shí)別，或者它們出現(xiàn)的時(shí)間是否有特定的時(shí)間點(diǎn)？如果是的話，會(huì)持續(xù)多久？

只需1分40秒，即可獲得大腦“指紋”

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，7秒的時(shí)間尚不足檢測(cè)到有用的數(shù)據(jù)，但大約1分40秒便足夠了。結(jié)果顯示，不需要測(cè)量大腦活動(dòng)5分鐘的核磁共振成像技術(shù)，在更短的時(shí)間里也可以奏效。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)利用人類大腦連接的時(shí)間動(dòng)態(tài)技術(shù)，以探索大腦識(shí)別的時(shí)間尺度，即這些獨(dú)特的指紋何時(shí)出現(xiàn)和持續(xù)多久，以及哪些大腦區(qū)域?qū)Υ素?fù)有最大責(zé)任。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)的研究還表明，最快的大腦指紋開(kāi)始出現(xiàn)在大腦的感覺(jué)區(qū)域，尤其是與眼球運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)感知和視覺(jué)注意力相關(guān)的區(qū)域。隨著時(shí)間的推移，與更復(fù)雜的認(rèn)知功能相關(guān)的額葉皮層區(qū)域也開(kāi)始向每個(gè)人揭示獨(dú)特的信息。

下一步，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)將對(duì)健康患者與阿爾茨海默?。ˋD）患者的大腦指紋進(jìn)行比對(duì)和分析。阿米柯表示，“根據(jù)我的初步發(fā)現(xiàn)，似乎隨著疾病的進(jìn)展，使大腦指紋獨(dú)特的特征逐漸消失。根據(jù)連接組識(shí)別人變得更加困難，這就好像一個(gè)患有阿爾茨海默癥的人失去了其大腦身份。”

按該團(tuán)隊(duì)的思路，這項(xiàng)技術(shù)在早期檢測(cè)神經(jīng)系統(tǒng)疾病等方面還可能具有潛在應(yīng)用，用于患有自閉癥或中風(fēng)的患者，甚至可用于吸毒成癮的患者等。