寻找暗能量
“大脑始终处于活跃状态”并非新观点。脑电图(electroencephalogram,记录大脑电活动的波形图)的发明者汉斯·伯格(Hans Berger)就是这个观点的支持者。1929年,他在一系列开创性论文中,根据仪器检测到的不间断脑电波推测,“中枢神经系统始终处于相当活跃的状态,而不仅仅是在人们清醒的时候”。
但伯格关于大脑如何工作的观点一直没有引起科学界的重视,甚至在非侵害性成像技术成为神经科学实验室的常规手段后仍是如此。上世纪70年代末,正电子断层扫描技术(positron-emission tomography,PET)问世,它可以测量大脑中的葡萄糖代谢率、血流量和氧摄取量,在一定程度上,这些指标能反映大脑的神经活动水平;1992年,功能性磁共振成像技术(magnetic resonance imaging,fMRI)诞生,通过测量大脑耗氧量,它也能帮助科学家实现同样的目的。尽管这些技术都不仅限于测量大脑活动,但大多数实验设计都在无意间给人留下了这样一个印象:大部分脑区平常都很“安静”,直到需要执行某项具体任务时才会活跃起来。
一般来说,在做成像实验时,神经科学家都会想方设法地确定,产生特定知觉或与某种行为相关的是哪些脑区。而找到这些脑区的最好方式,就是在两种相关状态下,直接比较大脑活动有何不同。如果研究人员想要知道,哪些脑区对“读单词”这一行为比较重要,他们就会比较在大声读单词(试验组)和默默地看同一组单词(对照组)时,受试者的大脑成像图有何差异。为了准确找出这种差异,研究人员必须从读单词受试者的大脑成像图上,消除看单词受试者大脑成像图上的内容。经过处理,成像图上仍显示为活跃状态的脑区的神经元活动,可能就是读单词这一行为所必需的。在这种情况下,大脑的基本活动,也就是始终存在的“背景”神经活动都会被消除。以这种方式得到的实验结果很容易让人认为,只有在执行特定任务时,大脑的“开关”才被打开,而在其他时候,大脑都处于非活跃状态。
人们在休息或发呆时,大脑里面到底发生了什么?过去几年,我们和其他一些研究小组对这个问题产生了极大的兴趣,因为多项研究都暗示,在这种状态下,大脑中存在一定程度的背景活动。
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