Science 版 (精华区)

发信人: AFisherman (渔父), 信区: Science
标  题: 认知神经科学(4)                        
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年05月17日12:01:14 星期四), 站内信件
 
2、认知功能的脑定位：方法和解释上的问题 
    从脑成像数据中进行推理的一个主要障碍是生理信号的完整表达和分析 
落后于信号的获取。例如基于PET的脑成像技术，可以提供非常精确的在所 
选脑层的荧光物质的空间分布。在对于这些数据我们所做的关于认知功能推 
理中，我们需要对放射标记强度，区域代谢，区域脑血流和神经活动强度他 
们之间的关系作出假设。也许其中的一些假设是合理的，但更多的却是有问 
题的。例如，在某一区域内使兴奋或抑制性的神经元活性增加，可能会产生 
类似的放射信号，然而这却体现了不同的功能。 
    另一个问题就是脑成像是基于减法规则上的，控制组与实验组的差别被 
解释为这一部分脑区与此认知功能对应。而减法规则的局限性是不言自明的。 
在作减法之前，必须将数据进行标准化，以去掉数据的整体差别。标准化能 
很大地提高信-噪比，然而它也可能人为地引入一些显著性差异。 
    我们以一个简单的例子来说明这个问题。控制组的任务是注视监视器上 
一个固定的点，结果表明小脑兴奋性不变而从额叶到枕叶有梯度分布的兴奋 
性；实验组的任务是被动地注视线和轮廓，结果表明小脑兴奋性不变，而从 
额叶到枕叶有较大的梯度分布的兴奋性。此时，如果将实验组结果标准化( 
把结果除以像素密度)，再用减法，此时我们就会发现实验组小脑的兴奋性 
下降(即减法时出现负值)。所以，数据的转换有可能带来奇怪的结果。 
    除去这些技术上或方法上的问题，一个更基本的障碍限制了脑成像的应 
用。即使某一功能是定位在某一神经回路上，而这一回路也可能是：a)弥散 
性结构或广泛分布的；b)在组织学上重叠，甚至共享同一神经单元却对应不 
同的功能；c)神经回路根据不同的输入模式与不同的认知状态或情景，产生 
不同的功能。这些可能性毫无疑问会使得脑定位的努力变得艰巨起来。当我 
们兴奋一个弥散结构或分布的神经回路时，它可能不会产生足够密集的信号 
，使得我们无法将它与噪音或控制组的兴奋模式分开，这将有可能导致定位 
的失败。同样的，因为重叠的神经回路区会被多种的认知或行为的情景所激 
活，所以功能上独立而神经回路上重叠就会导致低估功能定位的程度。 
    问题更大的可能是一些中央回路根据不同的兴奋模式，有不同的和重叠 
的功能。一个有帮助的例子是对“状态-设置”系统(state-setting system) 
的功能研究。在这个系统中，注意功能是受胆碱能和去甲腺上素能的传入神 
经所调节的。在这一领域的研究提出了以下的假设：a)注意过程是依赖于胆 
碱能和去甲肾上腺素能的传入神经的整合；b)神经精神病的注意障碍是由于 
此系统的兴奋性异常。脑成像研究表明，大脑皮层的额叶，颞叶，顶叶可能 
与不类型的注意有关。持自下至上的观点的人更多地关注了注意功能在不同 
皮质区上乙酰胆碱的特殊作用。理解“注意皮层区”传入神经的角色对我们 
理解神经分裂症和痴呆症有极大地帮助。这种努力将会从对人的脑成像研究 
和对动物皮层兴奋控制的认知研究中获得极大的益处。脑成像研究可用于前 
额叶区和上顶叶区的持久性注意的研究，例如，减少这些区域的活动性的确 
与痴呆症的缓解相联系。然而，脑成像不能揭示单个传入神经的作用，更一 
般的，也就是不能区分导致相同信号模式的不同的神经兴奋模式，这个例子 
并不是想使这两种不同层次的分析对立起来或提出分析方法的优劣，而是想 
指出，应当将基础的神经研究与脑成像的数据结合起来，从而揭示出调节注 
意的神经网络机制。正如下面讨论的，自下而上与自上而下的两种方法应当 
结合起来，从而找到结构-功能之间的关系。 
 
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