脑机启侦 | 脑部扫描探究人在看电影时大脑皮层的活动（11.13）

神经科学家在人们观看电影片段的同时扫描他们的大脑，从而绘制出了迄今为止最详细的大脑功能图。11月6日，Neuron杂志发表了这项功能性磁共振成像（fMRI）分析，展示了参与者观看包括《盗梦空间》、《社交网络》和《小鬼当家》在内的一系列独立电影和好莱坞电影的短片时，不同的大脑网络是如何被激活的。

研究介绍

研究团队确定了参与处理人物、无生命物体、动作和对话场景的不同大脑网络，他们还揭示了在不同难度场景，例如在易于理解的场景下的大脑网络状态对比难以理解的场景下的大脑网络，不同执行网络是如何被优先处理的。

“我们要挑战在自然条件下绘制大脑不同区域和网络的布局。”第一作者、麻省理工学院神经科学家雷扎·拉吉迈赫尔表示。

大脑的不同区域高度互联，这些连接形成了功能网络，这些网络与我们如何感知刺激和表现行为有关。大多数关于大脑功能网络的研究都是基于人们在休息状态下进行的fMRI扫描，但在没有外部刺激的情况下，大脑或大脑皮层的许多部分并未完全活跃。

在这项研究中，研究人员想要探究在fMRI扫描期间播放电影是否能深入了解大脑功能网络如何对复杂的视听刺激作出反应。

“静息态fMRI中是没有刺激的。人们只是在内心思考，所以你无法知道究竟是什么激活了这些网络。”拉吉迈赫尔说，“但有了我们的电影刺激，我们可以回头研究不同的大脑网络是如何对电影的不同方面作出反应的。”

研究方法

为了绘制观看电影时的大脑图，研究人员利用了人类连接组计划先前收集的一个fMRI数据集，该数据集包含176名年轻成年人在观看60分钟来自独立电影和好莱坞电影的短片时获得的全脑扫描。

研究人员计算了所有参与者大脑活动的平均值，并使用机器学习技术识别大脑网络，特别是大脑皮层内的网络。然后，他们研究了这些不同网络内的活动与电影逐场内容（包括人物、动物、物体、音乐、语言和叙事）之间的关系。

他们的分析揭示了24个不同的大脑网络，这些网络与感官或认知处理的特定方面相关，例如识别人脸或身体、运动、地点和地标、人与无生命物体之间的互动、语言和社会互动。

研究还显示了“执行控制域”（使人们能够计划、解决问题和优先处理信息的大脑区域）与具有更特定功能的大脑区域之间的反向关系。当电影内容难以理解或模棱两可时，执行控制大脑区域的活动增强，但在更容易理解的场景中，具有特定功能的大脑区域（如语言处理区域）占据主导地位。

“执行控制域通常在认知负荷较高的困难任务中活跃。”拉吉迈赫尔说，“看起来当电影场景很容易理解时，例如，如果正在进行清晰的对话，语言区域就会活跃；但在涉及语境、语义和场景意义模糊等复杂场景的情况下，需要更多的认知努力，因此大脑会切换到使用一般的执行控制域。”

研究未来

由于本文中的分析是基于平均大脑活动，研究人员表示，未来的研究可以探究个体之间、不同年龄个体之间或具有发育或精神疾病个体之间的大脑网络功能差异。

“在未来的研究中，我们可以查看单个受试者的地图，这将使我们能够将每个受试者的个体化地图与该受试者的行为特征联系起来。”拉吉迈赫尔说，“现在，我们正在更深入地研究电影中每一帧的具体内容是如何驱动这些网络的——例如，语义和社会背景，或人物与背景场景之间的关系。”

新闻来源：Neuron