
在研究每件事物——從人們如何面對親人的離去到我們?yōu)槭裁慈绱丝释承┦澄?mdash;—的神經學機制時,科學家越來越多地傾向于使用功能性磁共振成像技術(fMRI)。在大多數情況下,這項技術能測量大腦中的血氧水平,并通常假設大腦中血氧水平越高的區(qū)域,其神經細胞的活動也就越頻繁。然而,事實果真如此嗎?一項新的研究對這種假設提出了質疑,進而在這一萌芽中的研究領域激起了一抹意想不到的波瀾。
這一驚人發(fā)現始于一項有關兩只猴子的試驗。美國哥倫比亞大學的神經科學家Yevgeniy Sirotin和Aniruddha Das訓練每只猴子觀察來自另一間暗室的微光。當這些光線以有規(guī)律且可預見的時間間隔變紅后,每只猴子只需凝視幾秒鐘的光線便能得到一杯作為獎勵的果汁。研究人員在猴子的初級視覺皮層——視覺信息進入大腦皮層的第一座“驛站”——中植入了微電極。當兩只猴子完成這項試驗時,微電極僅僅獲得了神經細胞活動的一組穩(wěn)定且無噪音的信號。(Das表示,微光只提供了很小的視覺刺激,就像夜空中的一顆星一樣。)然而對血流和血氧水平進行的光學測量卻得出了不同的結論。研究人員在最近出版的英國《自然》雜志上報告了這一研究成果。
在整個試驗過程中,這兩項針對視覺皮層的血液動力學測試結果起起落落,并分別在猴子凝視光線的幾秒鐘之前達到了峰值。Das認為,這一發(fā)現表明,在響應神經細胞活動的過程中,特定大腦區(qū)域的血氧水平并非只是簡單地升高,而是會搶在一項預期任務之前作出響應——即便周圍的神經細胞相對平靜時依然如此。這意味著神經細胞運行與血液動力學之間的關系并非像許多學者認為的那樣簡單。
Das表示,盡管這些發(fā)現“并不會對整個fMRI研究領域造成麻煩”,但會讓fMRI的研究人員重新思考應該如何設計以及解釋他們的試驗。Das認為可能需要改變大多數試驗的設計,從而扣除他和Sirotin所發(fā)現的提前發(fā)生的血液動力學變化,并使研究人員能更緊密地追蹤神經細胞活動產生的變化。
美國加利福尼亞大學伯克利分校的神經科學家Ralph Freeman認為,這是一個“非常令人吃驚的”研究成果。Freeman說:“直覺告訴我,它將開啟一片相關研究的新領域。”