個人固有の特性に関連した領域内の脳の動態

人々はまったく異なる考え方、行動、機能をすることができます。これらの観察された違いは、遺伝学、神経生物学的プロセス、および人生経験の間の複雑な相互作用の結果であることが知られています。

根底にある要因を理解する 個人差 行動、認知、精神的健康における問題は、数多くの心理学および行動科学研究の重要な目的です。これらの要因を調査するアプローチの 1 つは、個人が起きているが何も作業をしていないときに自発的に現れる脳活動のパターンを調べることを必要とします。

個人固有の脳活動パターンを解明することを目的としたこれまでの研究は、主に、離れた脳領域間のコミュニケーションや結合を示す神経変動に注目していた。対照的に、領域内の神経力学（つまり、時間の経過とともに個々の脳領域内で起こる変動）に焦点を当てた研究はほとんどありません。

北京師範大学、中国科学院、その他の機関の研究者らは最近、各人に特有の行動や認知の側面を捉えることができる地域内の神経力学を解明することを目的とした研究を実施した。

彼らの論文、 出版された で 自然 人間の行動、物質使用傾向を予測する特定の領域内の脳活動パターンと、一般的な認知能力を予測するその他のパターンを特定します。

「自発的な脳活動は、個人間の差異の神経基盤を理解するための基礎であり、その特徴付けが脳全体の関連研究の中心となる」とXiaohan Tian氏、Yingjie Peng氏らは論文で述べている。

「領域間の結合パターンは広範囲に研究されているが、領域内の動態はほとんど解明されていない。4つの神経画像コホートからのデータを分析することで、271の脳領域にわたる安静状態の血行力学信号から約5,000の時系列特徴を抽出し、領域内の動態の包括的な特徴付けを提供した。」

30,000以上の脳から神経バーコードを抽出

研究の一環として、Tian、Peng、および彼らの同僚は、個人が覚醒しているが安静状態にある間に収集された、公開されている 4 つの大規模なデータセットから脳スキャンを分析しました。彼らは8歳から82歳までの30,148人の脳スキャンをまとめて分析した。

彼らは脳を 271 の領域に分割し、特徴抽出ツールを使用して各領域の活動が時間の経過とともにどのように変化したかを示す記述子を導き出しました。最終的に、彼らは各個人の脳内で安定して残っている特徴を特定し、彼らが「神経バーコード」と呼ぶものを形成することに成功した。

「私たちは、個人固有の『バーコード』として機能する信頼できるサブセットを特定し、データセット全体にわたる個人間の変動を安定して反映する多面的な動的な次元を捕捉した。これらのバーコードは、単峰性領域における非線形自己相関を物質使用特性に結び付け、高次ネットワークにおけるランダムウォークのダイナミクスを一般的な認知能力に結びつけた」と著者らは書いている。重要なのは、これらの脳と行動の関連性は、ライフステージや集団を超えて一般化されており、物質使用は年齢特有の変動を示し、認知は年齢グループ全体で一貫したパターンを示しているということです。」

興味深いことに、研究者らは、感覚信号を処理する脳領域における特定の非線形パターンに従う脳信号が物質使用傾向の予測因子であることを発見した。さらに、意思決定、推論、記憶をサポートする脳領域のゆっくりと徐々に変化する信号が、全体的な精神能力の向上に関連していることが判明しました。

神経「バーコード」、行動、認知の間のつながり

これらの研究者らによる最近の研究は、個人内の活動パターンが 脳の領域 人々の行動傾向や特徴を示す指標となる可能性があります。将来的には、他の神経科学者や行動科学者がチームの発見に基づいて、同様の方法を使用して他の研究を実施する可能性がある。

これらの取り組みは、個人固有の認知能力、特性、行動の生物学的基盤についての貴重で一般化可能な洞察を提供する可能性があります。この洞察は、特定の病気に対する人々の脆弱性を評価するのに役立つことが判明する可能性があります。 精神的健康 障害の治療や、役に立たない行動パターンを変えることを目的とした介入の設計に使用されます。

「この研究は、領域内ダイナミクスの可能性を強調することにより、大規模で一般化可能な脳全体の関連研究を前進させる」と著者らは書いている。

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