本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
这篇博文是庆祝《大众科学·思想》杂志创刊10周年而推出的技术与大脑系列客座文章的第六篇。该杂志的11月/12月特刊同样突出了代码与思想之间的界面，描绘了一个未来更数字化的你。
随便问两个人关于他们生活中的任何过程，无论是他们的早晨例行公事、他们如何解决难题，还是什么能给他们带来快乐，你都可能会得到两个不同的答案。
心理过程也是如此。例如，焦虑和抑郁可能会同时发生在某些人身上，而对另一些人来说，抑郁可能会在长期焦虑之后发生，还有一些人则认为两者之间不存在任何关系。治疗师、精神科医生和其他心理健康从业者会学习这些个人特有的特性，而最优秀的从业者会将这些信息融入到他们的工作中。也就是说，他们工作的成功与否取决于他们是否理解所护理客户的个体差异。
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这与当前心理学研究的标准形成鲜明对比。通常，研究是在给定时间的个体之间进行的，并检查情绪、认知和行为测量之间的关系，以寻找跨人群的模式。这可以获得有趣且信息丰富的结果——例如，了解被诊断为抑郁症的人也更有可能被诊断为焦虑症——但这并没有告诉我们关于个体或什么治疗可能对他们有帮助的太多信息。
犯罪中也看到了另一个例子。通过跨个体观察，我们可能会发现某些犯罪在具有特定特征的社区中更频繁地发生，例如低收入和居民之间的低凝聚力。然而，这并没有告诉我们是什么原因导致该社区内的某些人犯罪而另一些人没有。这种个体层面的信息是治疗、预防和干预工作的关键。
神经影像学研究也受益于在个体层面识别大脑过程。注意力缺陷多动障碍和自闭症谱系障碍等诊断类别越来越被认为是涵盖一系列异质性症状学和生物学基础的总括性诊断。在今年刚刚发表的一篇文章中，来自俄勒冈健康与科学大学和宾夕法尼亚州立大学的同事和我使用了一种新颖的统计方法，该方法根据个体特定的大脑过程对个体进行分组。我们使用功能性磁共振成像扫描了 80 名儿童（包括 32 名患有 ADHD 的儿童）的大脑，重点关注构成额顶叶网络的脑区，该网络使我们能够切换任务并集中注意力。我们假设该网络中区域之间连接模式的差异可能与 ADHD 诊断有关。然而，由于 ADHD 是一种异质性障碍，因此尚不清楚患有 ADHD 的儿童是否会仅以一种方式偏离典型儿童，或者是否多种大脑模式可能是该诊断的基础。我们没有根据个体是否患有 ADHD 对个体进行分组，然后寻找两组之间的差异，而是着手首先根据儿童的大脑过程对儿童进行分组。
我们通过测量每个儿童的额顶叶网络中的每个区域与其他区域协同工作的程度来构建每个儿童的大脑模型。然后，我们将大脑以相似的连接模式集为特征的儿童分组在一起。我们发现了与 ADHD 诊断相关的三种功能性大脑模式，以及与典型大脑发育相关的两种模式。这种多样性表明，ADHD 存在不止一种生物学机制，并且在典型发育儿童中可能发现额顶叶网络中至少存在两种功能连接模式。我们现在正与俄勒冈健康科学大学的神经科学家达米安·费尔合作，试图将 ADHD 的两种生物学标记与特定的症状和治疗计划联系起来。未来，我们或许能够使用类似的方法来细分其他广泛的诊断类别，例如可能具有异质性生物学基础的自闭症谱系障碍。
查看个体层面关于大脑过程的信息也可能有助于弄清楚谁最能从特定的训练方案或学习技术中受益。目前，在北卡罗来纳大学认知神经科学家约瑟夫·霍芬格领导的一个项目中，我们正在收集大学生使用 Lumosity（一家在线大脑训练公司）提供的大脑训练程序的功能性磁共振成像数据。数据表明，Lumosity 游戏可以提高工作记忆、处理速度和注意力等认知能力。我们希望通过查看他们的大脑过程来识别最有可能从这种训练中受益的个体。结果可能有助于我们开发针对不同类型大脑量身定制的认知训练方法，使更多人能够从这项技术中受益。
我们没有比较训练后有所进步的人与没有进步的人的大脑模式，而是构建了个体大脑中大脑过程的模型，以寻找预测训练后认知能力提高的各种过程。这种方法使我们能够区分那些可能得分相同但处理认知任务的方式不同的人，因此他们在他们的大脑过程中是异质的。揭示这些潜在的、不同的改善的神经生物学基础将使研究人员能够根据个体的需求和缺陷定制大脑训练计划。例如，通过查看与没有改善相关的模式，研究人员可能能够开发针对区域之间特定连接的训练协议。我们的工作应该使 Lumosity 能够提供帮助更广泛消费群体的产品。随着国家老龄化人口经历预期的认知衰退，拥有更好的工具来保持头脑敏锐将变得越来越重要。
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