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大脑休息时为何比工作还累?
发布时间: 2009年12月08日 来源: www.tangtech.com.cn


 1953年,物理学家劳伦斯·索科洛夫进行了一项实验:他让志愿者平躺在床上解算术题,与此同时,他记录下志愿者的脑电波和大脑中的含氧量。他试图证明人们在绞尽脑汁时大脑会消耗更多的氧气,然而结果却出乎意料:志愿者在做计算时大脑所耗费的氧气还不及闭目养神时消耗得多!
“待命的计算机”?
    一直以来,人们都把大脑看作一台随时待命的计算机,平时处于休眠状态,当被要求处理各种任务时才重新启动。但索科洛夫的实验却似乎预示着大脑在“放空”时仍消耗着不少的能量。华盛顿圣路易斯大学的神经学学者马库斯·雷切利和他的同事经过数年的研究,逐渐揭开了大脑空闲时究竟在做什么的奥秘。
    雷切利一直运用一种被称为“PET”的脑成像手段研究与词汇有关的大脑活动。有一天他偶尔发现,大脑某一区域在被试休息时还存在某些激活,而在任务开始后激活又消失了,大多数研究者对此不以为然,认为那不过是随机噪声(没有意义的实验数据)罢了。但1997年,雷切利的同事乔丹·舒拉姆发现其实并非如此。他仔细察看了以往134名被试的脑成像结果,发现无论试验任务是什么,大脑中的一个部分总是在任务开始后降低了激活。2001年,他们两人发表了论文,向世人揭开了大脑中神秘“默认网络”的面纱。
    大脑在空闲时到底在干什么呢?雷切利和他的同事认为,大脑放空时的功能和记忆密切有关,大脑中负责记忆的海马可能正在为我们提供日常生活的种种记忆片段,并让我们产生看似无意义的“白日梦”,再由默认网络——大脑内侧前额叶对这些记忆片段进行整合,以便为未来的行为提供参考。最近,达特茅斯学院的玛利亚·曼森利用功能核磁共振成像技术fMRI证实了这一点:当人们报告做“白日梦”时,默认网络也活跃起来。也就是说,走神或白日空想对大脑来说具有重要的意义。
    不过默认网络似乎还不仅仅负责“白日梦”的产生。斯坦福大学的马克尔·格雷瑟斯发现,当人们的大脑处于休息状态时,不同的神经元不再无规律地波动,而是呈现出一种有规律的“共振”——不同的大脑区域开始形成统一活动的单元。不仅如此,在其他几项研究中,麻醉、镇静剂和随眠状态也发现了同样的神经发放模式。由于睡眠也具有类似的模式,雷切利认为默认网络参与者记忆的筛选工作,由于这些工作与人们的生活密切有关,所以默认网络随时待命,抓紧一切时间积少成多地处理大量的短时记忆信息。这一过程可能伴随着大量的神经链接的建立以及接踵而来的能量消耗——这或许就是为什么最初索科洛夫发现,休息的人脑反而耗氧更多的原因了。

默认网络与大脑健康
    不仅如此,最近人们还发现,默认网络与阿兹海默氏症等重大疾病也有密切的关联。2004年,神经学家兰迪·巴克纳在查看匹兹堡医学院的一份阿兹海默氏病人的大脑蛋白镞切片图时,惊讶地发现整个图像和默认网络的分布惊人的相似!也就是说,阿兹海默氏症的症结很可能是源于默认网络的损伤。在雷切利和巴克纳对有轻微记忆问题的病人的默认网络进行追踪以后,他们发现默认网络的损伤与最终患上阿兹海默氏病确有较大关联。未来可以根据默认神经网络的状况在一定程度上预测和预防阿兹海默氏病。
   除了阿兹海默式病人,默认网络还可能与抑郁、注意力缺陷型多动症(ADHD)、自闭症和精神分裂症有关,甚至可能参与解释癫痫和植物人的病因。比利时格鲁吉亚大学的神经学家史蒂文·劳伦斯利用fMRI脑成像技术研究了植物人的大脑默认网络状态,结果发现植物人昏迷越严重,默认网络的破坏程度越大。他希望在未来植物人清醒时能够进行进一步研究,看看默认网络能否预测病人的病程变化。
    在距索科洛夫这一惊人发现的半个世纪之后,研究者的辛勤工作还在为我们一点点揭开默认网络的奥秘,虽然目前它仍然“犹抱琵琶半遮面”,但至少我们知道,我们绝避免不了“白日梦”,因为那里甚至有性命攸关和支持我们生活的重要工作在进行呢!

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