像人类一样,虚拟脑能够做白日梦

4月鲜花为redOrbit.com - 您的宇宙在线由圣路易斯华盛顿大学医学院领导的一个国际研究团队创建了一个像人类一样能做白日梦的大脑虚拟模型

计算机模型基于脑细胞的动力学以及这些细胞与其邻居和其他大脑区域细胞的许多联系

该团队希望他们的模型能够帮助进一步理解为什么当一个人做白日梦或精神闲置时大脑的某些部分会一起工作

有一天,这些信息应该有助于医生更好地诊断和治疗脑损伤

“我们可以给出我们在中风或脑癌中看到的模型病变,使虚拟细胞群无法观察脑功能是如何受到影响的,”华盛顿大学学院神经病学教授Norman J. Stupp医学博士Maurizio Corbetta说

医学在圣路易斯

“我们还可以测试将活动模式恢复正常的方法

”在20世纪90年代末到21世纪初期,科学家们认识到即使不从事心理工作,大脑也会保持忙碌

之前的研究已经确定了几种“静止状态”的大脑网络,这些大脑网络是不同大脑区域的组,其活动水平在大脑静止时同步上升和下降

与脑损伤和疾病相关的网络中断与记忆,注意力,运动和言语中的认知问题有关

“神经科学杂志”中描述的新模型旨在帮助研究人员了解大脑的解剖结构如何有助于静息状态网络的创建和维护

该团队开始使用模拟小组神经元的过程,包括降低或增加一组细胞发送信号的可能性的因素

“在某种程度上,我们像认知单位一样处理大脑的小区域:不是作为单个细胞而是作为细胞群,”巴塞罗那计算神经科学小组教授兼教授Gustavo Deco博士说

“这些认知单位的活动通过解剖学连接向其他单位发出兴奋信号

这使得连接的单元或多或少地可以同步它们的信号

“使用来自脑部扫描的数据,该团队在大脑的每个半球组装了66个认知单元

然后他们将它们以类似于生物大脑中存在的连接的解剖学模式相互连接

构建该模型使得各个单元以随机低频率经历信号传导过程,所述低频率已经在培养的脑细胞和静息大脑活动的记录中观察到

允许模型运行,同时研究人员慢慢改变耦合或单元之间连接的强度

在特定的耦合值下,发送脉冲的单元之间的互连开始产生协调的活动模式

“尽管我们启动了具有随机低活动水平的认知单元,但连接允许单元同步,”Deco表示

“我们最终观察到的同步空间模式非常接近 - 大约70% - 我们在扫描静止的人类大脑时看到的模式

”模拟20分钟的人类大脑活动需要一组功能强大的计算机运行模型26小时

然而,研究人员已经能够简化数学,因此该模型将在典型的计算机上运行

“这种更简单的全脑模型允许我们测试结构连接如何在静止和任务期间产生脑功能动态,以及脑损伤如何影响大脑动力学和认知功能的许多不同假设,”Corbetta说

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