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大脑的额叶额叶网络可以负责各种高度多样化的功能

导读我们大脑的额叶额叶网络负责各种高度多样化的功能,从计划和执行运动到心理旋转,从空间注意力到工作记忆。但是,单个网络如何才能参与如此...

我们大脑的额叶额叶网络负责各种高度多样化的功能,从计划和执行运动到心理旋转,从空间注意力到工作记忆。但是,单个网络如何才能参与如此广泛的功能呢?来自日内瓦大学(UNIGE)和瑞士日内瓦大学医院(HUG)的神经科学家最近提出了一个原始的假设-所有这些认知功能都依赖于一个核心功能:仿真。该功能创建了抽象的动态动态“图像”,从而使大脑能够增强其运动技能并构造出精确而持久的运动表示。有人认为,额顶神经网络已经从仅控制运动技能的网络发展成为更为通用的系统。这个假设《认知科学趋势》(Trends in Cognitive Sciences)中列出的内容将解释为何在大脑这一特定部位遭受损伤的患者后遗症会影响许多功能,乍一看似乎并不一定与这些功能有关。这项研究可以为患有脑部病变的人打开更有效的多模式疗法之门。

大量的功能成像研究表明,额头上的网络是由非常分散的任务激活的。对于运动活动,例如捡起或指向物体,以及眼睛的运动,甚至在不涉及任何运动的情况下,如果我们转移注意力或进行心理计算,情况就是如此。UNIGE医学院和HUG神经康复科的神经心理学家Radek Ptak这样说:“为什么同一区域对许多不同的任务很重要?运动技能,运动学习与人类认知发展之间的关系是什么?这些是我们研究的核心。”对当前所有可用数据的回顾表明,这些任务具有一个共同的过程,科学家将其称为“仿真”。这个流程,它由计划和表示运动而不实际执行组成,它以与真实运动相同的方式激活大脑网络。Ptak博士解释说:“但我们假设大脑会更进一步。它不仅利用计划的动作,还利用这种动态表示来执行越来越复杂的认知功能”。

想像为一种治疗

运动计划与更高的认知功能之间的紧密联系在婴儿发育过程中得到了说明:婴儿学会通过操纵物体来代表环境。相反,滑雪者在开始比赛之前会进行心理训练,从而提高自己的表现。这种预期的动作使他为更准确,更精确的动作做好了准备。

相同的原理也解释了为什么额前额叶有病变的人难以执行运动和认知任务。这种相关性解释了为什么运动功能障碍的康复可能会从认知干预中受益。例如,偏瘫患者可以使用镜子,以促使大脑相信模仿手仍在正常工作。尽管此技术使用了感知欺骗(因为我们实际上是在看功能手的反射),但它有助于恢复失去的运动能力。同样,虚拟现实可以使感知与运动或感觉功能分离,因此,它是日内瓦科学家越来越多地使用的工具。尽管如此,Radek Ptak仍然保持谨慎:“我们需要继续我们的研究,以便我们可以提供有关这些技术的有效性的可靠数据。但是,尽管这种方法是新的,但它已经具有很大的优势:患者喜欢它并乐于接受这种治疗。他们的动力只会对治疗结果产生积极影响!”

上面概述的仿真假设基于众多观察结果,开辟了有趣的观点。除了治疗可能性之外,它还提出了有关人类认知起源的更普遍的问题。如果模拟原理使扩展专门用于管理运动技能的网络的功能成为可能,那么认知可以进一步扩展到什么程度?这场辩论很可能会持续下去。

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