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无论是在杂乱的房间中搜索Waldo还是我们的钥匙,执行视觉,与目标相关的任务时,我们都会利用大脑额叶的一部分。我们中有些人做得很好,而对另一些人来说却有些挑战。

西弗吉尼亚大学的一位研究人员着手调查为什么在搜索过程中大脑的这一部分称为补充运动区。

为了找到答案,化学和生物医学工程助理教授王硕抓住了难得的机会,用癫痫患者的植入电极记录单个神经元。他发现神经元发出信号,表明是否找到了视觉搜索的目标,如果找不到,则表明患者已经搜索了多长时间。

这表明前SMA通过发信号通知目标检测和自搜索开始以来经过的时间而有助于目标定向行为,而与任务无关。

王说,这可能是科学家们首次在人类SMA前识别出代表搜索目标的神经元。

他说,这些发现有助于更好地理解诸如帕金森氏病和精神分裂症等疾病的认知方面,这些疾病与SMA前期功能障碍有关。同样,SMA前活动亢进在自闭症患者中也很常见。

Wang的研究是与神经外科副教授Ueli Rutishauser和神经外科教授Adam Mamelak(来自Cedars-Sinai医学中心)以及加州理工学院永利赌场官网教授Ralph Adolphs共同完成的,神经病学杂志《大脑》。

洛克菲勒神经科学研究所的王先生说:“大脑大约有1000亿个神经元。”“只有很少的实验室可以观察到人类单个神经元的活动。多年来,海马和杏仁核这两个对记忆至关重要的大脑区域已经进行了类似的记录。但是,SMA前的记录非常少见。我们的新论文是使用此技术报道的关于人类SMA前的仅有的几篇论文之一。”

参与该研究的癫痫患者正在洛杉矶的Cedars-Sinai医学中心进行侵袭性癫痫发作监测。Wang和他的合作者在执行记忆引导的视觉搜索任务时,同时记录了患者的眼球运动和单个神经元。他们设法记录了9位患者中的182个单神经元。

Mamelak说:“我们在临床程序上背负着病人-病人在我们的监测部门等待癫痫发作的发生。”“我们使用了植入式深度电极,用于监测癫痫发作,以记录单个神经元的活动并在我们执行任务时观察其活动。这是目前研究人类单个神经元活动的一种可能性。”

在患者执行的目标导向视觉任务中,要求患者在屏幕上显示的许多其他项目中找到一个对象或面部。在执行此任务期间,研究人员发现40%的神经元表示当前固定的物品是否是搜索目标。

Wang和他的同事进一步解决了这两个问题:1. SMA前神经元是否本身就发出了目标检测信号,或者是否需要通过按下按钮来指示目标检测(实验的一部分要求患者对按钮盒做出反应)?2.不论指定的形式如何,SMA前神经元是否发出信号检测目标?

“我们在所有三个任务中都分析了相同的神经元,发现目标反应与运动输出,搜索格式和明确定义的搜索提示无关。这表明这些信号具有抽象的认知特性,” Rutishauser说。 。

Wang说:“我们的数据支持这样一种观点,即SMA前功能障碍可能表现为执行目标导向行为(如在杂乱的房间中搜索物品)的能力较弱。”

“希望我们的研究能够推动改善患有SMA前疾病的患者的认知功能的策略。”

该研究得到了美国国家心理健康研究所,自闭症科学基金会,RNI,达纳基金会,西蒙斯基金会和美国国家科学基金会的支持。

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