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新研究:小脑参与高层意识,功能远不止协调动作与平衡

2018-11-2 寰宇科学

很久以来人们一直以为小脑的主要功能是支配肢体动作协调性。然而本月发表在《神经元》(Neuron)期刊上的研究发现,小脑的作用可远不止这个方面,小脑“插手”高层次大脑功能的几乎每个方面,包括注意力、思考、计划和决策,扮演着最后审查这些大脑活动的角色。

这份论文的作者之一、华盛顿大学圣路易斯医学院(Washington University School of Medicine in St. Louis)神经内科、小儿科助理教授Nico Dosenbach说:“最让我惊讶的是,我们发现小脑80%的功能是处理与高层次智慧相关的功能。类似小脑对运动平衡型的协调,小脑也承担着协调、纠正和完善人们的想法的任务。”

研究组的成员们利用夜间时间,用核磁共振(MRI)扫描每个人的大脑,以获得研究可用的大量高质量的大脑数据。

利用录得的每位研究员长达10小时的核磁共振数据,研究者们终于可以仔细探查小脑的功能,还可以进行个体之间的横向对比。

他们在小脑中找不到关于感官处理的网络,比如视觉、听觉和触觉,只有20%的小脑致力于控制肢体行动,这与大脑皮层的情况类似。小脑剩余80%的功能都在处理高级认知任务:控制注意力;和没有特别集中注意力时候的工作,比如做“白日梦”、回味记忆、或漫无目的“胡思乱想”;以及执行监控决策和计划功能。

该研究的首要作者Scott Marek说:“小脑的高层决策功能占有很大的比重,我们对小脑的认知要从以前认为的主要协调运动,转变为更多是控制高层次认知这一方面。”

研究者们测量了大脑活动的时间周期,发现小脑的参与时间点正符合“把关”的最后决策角色。感官系统收到信号,立即在大脑皮层中进行处理,然后送给小脑。研究者们猜想,正是在小脑,这些信号得到最后的“质量检查”,最后送回给大脑皮层进行实施。

“想象一下工作流水线,小脑就像流水线上的最后一个质量检查的环节。”Dosenbach解释说。

小脑受损者通常会出现行动失调问题,比如走路不稳、说话口齿不清、进食困难等。小脑对酒精也很敏感,这也就是为什么多喝了几杯的人走路会东倒西歪的原因之一。

但这份新研究还解释了为何酒后人们判断力变差的问题——因为酒后小脑对决策的“审查”力度也变弱了。

最后,研究者们还将继续研究不同个体间小脑的差异,是否与智力、行为、性格特点,包括适应能力、精神问题等相关。

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