每隔几秒钟，一股电活动波就会穿过大脑，就像一股巨大的涌浪在海洋中移动。科学家们几十年前在静息状态下的人和其他动物的功能性磁共振成像 (fMRI) 扫描中首次检测到这些超慢波动——但这种现象被认为是电“噪音”或许多更快的大脑信号的总和，并且在很大程度上被忽略了。
现在，一项在小鼠身上测量这些“超慢”（小于 0.1 赫兹）脑波的研究表明，它们是一种独特的大脑活动类型，取决于动物的意识状态。但关于这些波的起源和功能仍然存在重大问题。
fMRI 扫描检测血流量的变化，这些变化被认为与神经活动有关。“当你把某人放进扫描仪时，如果你只观察信号，而不要求受试者做任何事情，它看起来非常嘈杂，”圣路易斯华盛顿大学医学院放射学和神经病学教授、这项新研究的资深作者马库斯·雷切尔说，该研究于 4 月份发表在《Neuron》杂志上。“所有这些静息状态活动都摆在了最前沿：这种 fMRI 信号到底是怎么回事？”
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们今天世界的发现和想法的有影响力的故事。
为了找出大脑中发生了什么，雷切尔的团队采用了钙/血红蛋白成像和电生理学的组合，前者使用荧光分子来检测细胞水平的神经元活动，后者可以记录来自不同大脑层细胞的信号。他们在清醒和麻醉的小鼠身上都进行了测量；清醒的小鼠在黑暗房间的小吊床中休息。
该团队发现，超慢波穿过清醒啮齿动物大脑的皮质层——并在动物麻醉时改变方向。研究人员表示，这些波与所谓的 δ 波（1 到 4 赫兹之间）和其他更高频率的脑活动不同。
雷切尔说，这些超慢波可能对大脑如何运作至关重要。“想想看，例如，普吉特海湾水面上的波浪。你可能会遇到非常糟糕的日子，那里有巨大的涌浪，然后有浪花坐在上面，”他说。这些“涌浪”使大脑区域更容易变得活跃——换句话说，更容易形成“浪花”。
其他研究人员赞扬了这项研究的总体方法，但对它表明超慢波完全不同于其他脑活动表示怀疑。“我要告诫大家不要急于得出结论，认为静息状态 fMRI 正在测量大脑的某些其他属性，而这些属性与皮质区域之间的高频波动无关，”哥伦比亚大学祖克曼研究所生物医学工程教授伊丽莎白·希尔曼说，她没有参与这项工作。希尔曼在 2016 年发表了一项研究，发现静息状态 fMRI 信号代表一系列频率的神经活动，而不仅仅是低频率。
需要进行更多研究来梳理出这些不同类型的大脑信号是如何相关的。“这些类型的模式非常新，”希尔曼指出。“我们对它们是什么知之甚少，弄清楚它们是什么真的非常困难。”