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科技日報記者 吳長鋒
記者21日從中國科學技術大學獲悉，該校心理學系何曉松特任研究員等通過將單側顳葉癲癇作為損傷模型，結合彌散加權成像和正電子發射斷層掃描等多模態影像技術，揭示了患者大腦中控制能量消耗異常與葡萄糖代謝異常的關聯，為網絡控制理論在心理學和腦科學研究中的應用提供了潛在的生理基礎。研究成果日前發表在《科學進展》上。
作為重量占比僅2%的人體器官，大腦需要消耗超過人體日均能耗20%的能量以驅動其動態活動，行使日常功能。那么，這種生物學形式的能量消耗，如葡萄糖代謝，是否與工程學意義上的“控制能量”存在聯系？
為了回答這個問題，研究團隊基于顳葉癲癇患者和健康對照的大腦結構連接網絡，通過網絡控制理論模擬了兩種具有代表性的大腦動態進程，并估算了這些進程中大腦所需消耗的控制能量。結果發現，患者在模擬邊緣系統網絡（癲癇發作和傳播的核心區域）激活過程中所需消耗的控制能量顯著高于健康對照組，并且這種能效異常與患者致癇灶的偏側化高度一致。在患側海馬、杏仁核等7個邊緣系統腦區，患者大腦需要消耗更多的控制能量以維系預定的大腦動態進程。
通過正電子發射斷層掃描技術，證實這些腦區的基線葡萄糖代謝水平與控制能量消耗水平呈負相關，這也意味著，想要達到同等激活水平，更低的代謝基線可能會帶來更高的能量需求，并可通過控制能量這一指標量化。尤其是在海馬，更高的結構萎縮與更低的基線葡萄糖代謝及更高的控制能量消耗相關，并且葡萄糖代謝水平可以完全中介結構萎縮與控制能量消耗二者間的聯系。這也提示，海馬結構損害可能帶來基線葡萄糖代謝的降低，并最終導致在維系大腦動態進程時更高的能耗成本。
這一成果首次為“控制能量”提供了潛在的生理性解釋，為網絡控制理論在心理學和腦科學領域的進一步應用奠定了基礎。
?（中國科大供圖）
關鍵詞： 心理活動
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