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據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國卡內(nèi)基梅隆大學認知腦成像中心（CCBI）的科學家首次采用了一種新的組合神經(jīng)成像方法，能夠確切發(fā)現(xiàn)人類大腦是如何適應損傷的。發(fā)表在《大腦皮質(zhì)》雜志上的相關研究報告顯示，當一個大腦區(qū)域的功能喪失時，備用的次要大腦區(qū)域就會立即活化起來，取代不能工作的大腦區(qū)域以及它的“同盟者”。

CCBI主任馬賽爾·賈斯特表示，人類大腦的一種特殊能力就是適應多種類型的損傷，如創(chuàng)傷性腦損傷和中風等，使得人們的大腦能在關鍵的腦區(qū)域受傷后，繼續(xù)維持工作。而這也提示了人類如何能通過訓練自己的大腦，使其變得更易于恢復。秘密就在于開發(fā)替代性的思維模式，令自己的大腦成為全能選手，以備不時之需。

研究人員借助功能性磁共振成像（fMRI）技術，研究了16個健康成人的大腦將如何適應暫時性的韋尼克區(qū)失效，該區(qū)域是大腦涉及語言理解的關鍵區(qū)域。他們在fMRI掃描的中間區(qū)域應用了經(jīng)顱磁刺激（TMS）方法，來短暫中斷受試者韋尼克區(qū)的正常工作。在進行磁共振成像掃描時，科學家會分別在TMS實施之前、之中和之后對受試者進行有關句子理解的測試。

研究團隊在刺激韋尼克區(qū)后即刻測量了大腦的活動變化。結果顯示，隨著TMS的應用，韋尼克區(qū)的大腦活動明顯減弱，但作為“后備”的次要大腦區(qū)域卻被立即激活，并相互協(xié)調(diào)，支持個人的思考過程繼續(xù)，而不會影響大腦對于句子理解的表現(xiàn)。這些“后備”區(qū)域包括對側區(qū)域、緊鄰受損區(qū)域的大腦區(qū)域和正面的執(zhí)行區(qū)域。前兩種備用區(qū)域具有與受損的韋尼克區(qū)相似的大腦功能，但在效能上要差得多；而第三種區(qū)域則發(fā)揮了戰(zhàn)略性的作用。

此外，由于思考本身就是一個聯(lián)網(wǎng)的功能，因此當網(wǎng)絡中的一點受到損害時，鄰近的其他區(qū)域也會隨之受損。“人們在思考時會涉及多個腦部區(qū)域，而非單獨一個大腦區(qū)域。”賈斯特說。在停止實施TMS后，大腦受傷區(qū)域及其附近區(qū)域會逐漸恢復至其最初的活動水平，而“后備”區(qū)域也將繼續(xù)工作，這就意味著，在一段時間內(nèi)，會有兩個皮質(zhì)小組同時作業(yè)，這也就解釋了為何有時TMS反而能提升大腦的效能。

Robert A. Mason1, Chantel S. Prat and Marcel Adam Just

This study examined how the brain system adapts and reconfigures its information processing capabilities to maintain cognitive performance after a key cortical center [left posterior superior temporal gyrus (LSTGp)] is temporarily impaired during the performance of a language comprehension task. By applying repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to LSTGp and concurrently assessing the brain response with functional magnetic resonance imaging, we found that adaptation consisted of 1) increased synchronization between compensating regions coupled with a decrease in synchronization within the primary language network and 2) a decrease in activation at the rTMS site as well as in distal regions, followed by their recovery. The compensatory synchronization included 3 centers: The contralateral homolog (RSTGp) of the area receiving rTMS, areas adjacent to the rTMS site, and a region involved in discourse monitoring (medial frontal gyrus). This approach reveals some principles of network-level adaptation to trauma with potential application to traumatic brain injury, stroke, and seizure.