如何理解感知及社會互動的神經機製?

作者:佚名 來源:天橋腦科學研究院 日期:22-06-24

2022年6月10日-11日,由青年科學家自組織的年度學術會議“TCCI-neurochat神聊2022”成功召開。12位來自世界各地的科學家們齊聚線上,從神經元到神經環路,從模式動物到社會群體,從語言到交互,從計算建模到精神病理等等角度,與大家分享了神經科學的最前沿成果。本次會議得到天橋腦科學研究院(Tianqiao & Chrissy Chen Institute, TCCI)的傾情資助,並受到 TCCI 旗下全球在線腦科學家社區蘇格拉底實驗室(Socraticlab)和追問媒體(Nextquestion)的特別支持。

在第一天的神聊會議中,北京師範大學認知神經科學與學習國家重點實驗室的薛貴教授介紹了一些其實驗室捕捉記憶痕跡的研究方法,西奈山伊坎醫學院的吳爭教授彙報了其在前運動回路中的決策機製方麵的研究,西達賽奈醫學中心的付鍾正博士跟大家分享了關於自我檢測和自我控製的神經機製的相關研究,達特茅斯學院的馬飛龍博士報告了人類大腦精細的功能架構及個體差異,浙江大學腦與腦機融合前沿科學中心的賈柯研究員帶來了大腦可塑性相關的探討,法國NeuroSpin研究所的朱棋教授在最後介紹了腦科學研究中硬件方麵的相關進展。

作為會議第二天的特邀開場嘉賓,羅徹斯特大學Duje Tadin教授為我們帶來了運動感知、學習適應、多感官感知以及決策工作等基礎研究的進展,並講解了大腦環繞抑製機製。Tadin教授表示,很多目前卓有成效的研究結果都來自於實驗室中偶然的研究發現,這些發現盡管可能不在你的研究項目內,但是卻有可能極大地影響你的職業生涯。因此不要忽視職業生涯中的某些“直覺”發現。

來自維爾茲堡大學的周雨青博士報告了基於群體歧視現象的研究進展。19世紀發生的美國種族隔離到現在愈演愈烈的“Black Lives Matter”,基於種族的怨恨隨著時間不斷增加。研究通過多模態神經成像技術和計算建模方式模擬大腦活動尋找背後的神經機製,並從中找到了降低歧視現象的新發現,這將有助於我們了解歧視並降低群體歧視發生的概率。

北京大學心理與認知科學學院彭玉佳研究員的報告圍繞抑鬱和焦慮症的多維機製展開,通過橫斷研究和縱向追蹤對大腦活動、行為與症狀等多維數據之間的關聯性進行探究。雖然在橫斷研究中,腦成像、生理學指標、行為以及自我報告等多個維度收集到的數據中並未發現橫跨多個數據維度的潛在變量,但這並不意味著研究領域標準(RDoC)係統的失敗,使用更有針對性的任務、更大的樣本量可能有助於發現多維數據的關聯。在一項橫跨三年的縱向追蹤中,彭玉佳研究員利用抑鬱和焦慮症的三層級模型,剝離出抑鬱和焦慮症共同和獨特的症狀,然後使用更有針對性的任務——恐懼條件反射進行進一步探究,發現這些共同和獨特的症狀可能對應著加工威脅信號時不同的神經活動。最後,彭玉佳研究員向我們展示了一種治療恐懼的新手段——解碼神經反饋。有別於傳統的暴露療法,解碼神經反饋能無意識地構建恐懼對象和正向信號之間的關聯,達到消除恐懼的目的,未來有望應用到其他精神疾病中。

北京大學物理學院曹淼博士主要分享了癲癇外科手術中虛擬顱內腦電和動力學模型方麵的工作。曹淼博士首先介紹了癲癇的曆史和現狀,並比較了現有的侵入和非侵入檢測方法,接著提綱挈領指出癲癇臨床評估中存在的挑戰,如降低術前評估的主觀性、侵入性,減少發作之間分析結果的變異性等。針對以上問題,曹淼博士提出虛擬顱內腦電的概念,通過采集同步的腦磁圖和高密度腦電信號、設定符合臨床假設的虛擬電極,在大腦空間中重建發作信號,接著構建功能網絡並把動力學模型放入網絡中,利用該動力學模型可知哪些區域對癲癇發作起重要作用。最後,曹淼博士展望了未來的工作方向,希望使用非侵入方法精準定位癲癇的致癇灶。

香港城市大學助理教授李吉星主要報告了在不同時間維度下建模語言處理,包括其所在團隊使用自然範式和傳統實驗室範式完成的四個研究。她介紹了在自然範式下,使用回歸模型進行代詞分析,以及使用符號模型和數據驅動的深度神經網絡模型來檢驗最貼近人腦加工代詞的算法,他們發現理解代詞指代對象的過程,可能和我們工作記憶的提取過程類似。李博士還介紹了在自然範式下研究聽力受損人群在理解語言的時候,哪個語言層麵受到的影響最大的研究,以及在傳統實驗範式下使用腦磁圖技術(MEG)做兩字實驗,來研究語義組合和關聯編碼的機製是否一致。最後,李博士與大家分享了正在進行中的研究,她嚐試就將兩個範式相結合,來研究語義組合在這不同的實驗範式以及不同的時間維度下麵的區別。

愛荷華大學兒科-精神係助理教授蔣靜的報告主題為人類社會互動中的認知神經機製。蔣博士介紹以往的研究主要在嚴格控製的實驗環境下無法體現主動互動,以及腦成像技術僅能反映腦與行為的聯係而無法體現因果關係。由此,她開始探索兩個科學問題,其一是在自然的言語環境過程,我們在進行動態且主動的互動行為時候,大腦是怎樣工作;第二個問題是與社會互動相關的神經環路,它們的因果工作機製是什麼。蔣博士結合信息整合和話輪轉換的特點設計實驗並發現,麵對麵交流會使人與人之間腦活動同步性增強,並且這個增強是由通報信息整合所引起。而對第二個問題,蔣博士表示她關注的點在於情緒調節,以及造成情緒障礙的相互連接的大腦網絡。蔣博士的研究發現,造成情緒調節障礙的腦損傷與左側腹內側前額葉皮層(vLPFC)網絡相關。抑鬱症患者背外側前額皮層(DLPFC)對杏仁核自上而下的調節出現受損。這些發現對於優化抑鬱症治療手段,比如刺激點的選擇,提供了重要的臨床意義。

關鍵字:神經機製

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