【六一特稿】为什么人会随着长大变“聪明”:儿童认知能力的大脑神经网络基础

【新智元导读】大脑的“ 执行功能” 对于个人的发展来说事关重大,宾夕法尼亚大学 Perelman 医学院的研究,发现了人脑中影响这些“执行功能”提升的大脑网络组织。研究显示,为了获得效率上的提升,走向成熟的大脑越来越多地分解成不同的网络模块。事实上,新的证据表明,一个人“执行功能” 随着年龄增大的提升程度取决于特定的模块化网络结构出现的程度。

随着儿童进入青少年时期,在展示自己控制冲动、遵守规矩和做决策的能力上,他们会展现出惊人进步。这些大脑的“ 执行功能” 对于个人的发展来说事关重大,会影响教育的成功、药物的使用和精神疾病等等。根据Current Biology 5月25日的报道,研究员们已经发现人脑中影响这些“执行功能”提升的大脑网络组织。

研究显示,为了获得效率上的提升,走向成熟的大脑越来越多地分解成不同的网络模块。事实上,新的证据表明,一个人“执行功能” 随着年龄增大的提升程度取决于特定的模块化网络结构出现的程度。

“我们非常惊喜地发现,大脑网络结构的改善和发展,涉及到越来越多的模块分离和全局的整合,因为高度模块化的系统也可能会变成碎片化的”,宾夕法尼亚大学Perelman医学院精神病学的助理教授Ted Satterthwaite说,“数量越来越多,但是又没有被全局性地整合到网络拓扑中的模块有可能会将大脑中沟通的效率最大化,同时将线路成本最小化。”

这一发现表明,模块化的大脑结构对于复杂的认知和行为发展尤为关键。它们可能还有利于鉴定大脑不正常发育的指标,进而预测一个人患上精神疾病和重大情绪失控的风险,研究者称。

Satterthwaite和他的同事希望能定义结构化网络模块的正常发展以及这种模块与执行功能之间的关系。他们对882名8到22岁的青少年进行了实验,让他们完成弥散成像测试。这是Philadelphia Neurodevelopmental Cohort 社区研究的一部分,该研究拥有丰富的神经成像和认知数据。

正如他们预计的那样,受试者中,随着年龄的增长,执行功能有明显的改进。对这些大脑图片的分析发现了一个正在增长的专门化的、模块化的结构,并且还没有被完全融合。

“模块化网络架构的发展并不会让大脑变得碎片化”,该研究的第一作者Graham Baum说。他是宾夕法尼亚大学Perelman医学院的博士候选人。他说:“事实上,整个网络的沟通容量确实增长了,这要归功于不同模块间特定的‘中心’ (hub)连接的增强。这一结果表面,随着孩子年龄的增长,他们的大脑内部会越来越变成一个具体的单元,同时,也会融合成为一个整体。

研究者表示,一个整体的融合网络架构可能对于支持特定的信息处理,减少不同大脑系统间的相互干扰起到关键作用。同时,整体融合度的提升,可能会让这些特定的部分合作,形成一个一致的风格。研究者还发现,在这些模块化结构和个人在测试执行功能上的表现之间,存在着关联。

研究者称,他们正在将结构的和功能的成像技术结合起来,以检验结构化的大脑网络是如何限制和塑造功能性的大脑网络和激活模式。他们还会研究,大脑网络的信息能否预测孩子未来精神障碍的发病风险。

论文DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.04.051

原文地址:https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170525123048.htm

本文分享自微信公众号 - 新智元(AI_era)

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2017-06-01

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏腾讯技术工程官方号的专栏

腾讯AI Lab刘霁谈机器学习,异步计算和去中心化是两大杀器

本文转载自「AI科技评论」,搜索「aitechtalk」即可关注。 编者按:并行计算是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器...

466130
来自专栏Golang语言社区

【Go 语言社区】POJ 1047 Round and Round We Go 循环数新解

题目描述: 给定一字符串表示的高精度数,判断它是否是可循环的。如果假设字符串num的长为n,则将num从1开始乘到n,如果每次得到的结果包含的字符元素都和a是相...

367110
来自专栏新智元

【AI防熊孩子抢手机】浙大开发算法软件,轻松识别儿童玩手机

新智元编译 来源:futurism、acm 编译:克雷格 【新智元导读】过年你的手机有没有被熊孩子抢走玩游戏?这个问题将来可能被算法攻破。由南卡罗来纳大...

387160
来自专栏新智元

【英伟达要担心亚马逊造 AI 芯片吗?】谷歌、苹果、微软、亚马逊AI芯片对比

新智元编译 来源:fool.com 编译:Marvin 【新智元导读】凭借GPU,英伟达公司一直是AI趋势的最大受益者之一。但随着科技巨头纷纷研发自己的...

36290
来自专栏新智元

【史上最强机械手】无需提前了解物体,100%识别,适用多种非结构化场景

新智元编译 来源:MIT 编译:克雷格 【新智元导读】最近,由MIT和普林斯顿大学研究人员开发一款名为“拾放(pick-and-place)”的系统。“...

421110
来自专栏Golang语言社区

【Go 语言社区】奇妙的go语言(网页下载)-转

package main import( "fmt" "log" "net/http" "os" ) func main()...

373130
来自专栏新智元

【谷歌AI拜年】画出可爱小狗,祝您狗年笑口常开

新智元报道 来源:Quartz; arXiv 编辑:小七 【新智元导读】谷歌研究人员最近做了一项实验:给人们展示AI生成的图画,并收集那些使人类发笑的图...

375120
来自专栏新智元

【春节最强AI游记】最全一手讲者报告实录+BATJ等企业展位,360度带你重温AAAI

新智元专栏 作者:张祥文 编辑:小奇 【新智元导读】厦大学子以一篇图文并茂的游记,带你重温今年的AAAI:详细介绍数场重磅讲者报告、亚马逊及阿里巴巴等提...

37580
来自专栏新智元

Jeff Dean、李飞飞等发起SysML大会,Jeff Dean主题演讲:系统与机器学习融合(45PPT)

新智元报道 来源:SysML 2018 编辑:闻菲、艾霄葆、常佩琦、刘小芹 【新智元导读】Jeff Dean、Michael I.Jordan、李飞飞、...

47080
来自专栏新智元

【爱可可推荐】春节必读10大热门机器学习文章

新智元编译 来源:medium等 编译:小七 【新智元导读】春节必看十大机器学习热门文章排行榜。本榜单中涉及的主题包括:谷歌大脑、AlphaGo、生成维...

39390

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券

年度创作总结 领取年终奖励