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快消息！聪明的大脑需要更长的时间来解决难题

来源：互联网    时间：2023-06-03 12:33:41

聪明人的思维速度更快吗?BIH 和 Charité – 柏林 Charité – 柏林医学大学的研究人员与来自巴塞罗那的一位同事一起得出了一个令人惊讶的发现，即与智商得分较低的受试者相比，智力得分较高的参与者在处理简单任务时速度更快，而解决困难问题所需的时间更长。在对 650 名参与者进行的个性化大脑模拟中，研究人员可以确定大脑区域之间同步性降低的大脑在做决定时实际上是“跳到结论”，而不是等到上游大脑区域可以完成解决问题所需的处理步骤。事实上，得分较高的参与者的大脑模型也需要更多的时间来解决具有挑战性的任务，但犯的错误更少。自然通讯。

人脑中大约有 1000 亿个神经元。它们中的每一个都与大约 1,000 个相邻或远处的神经元相连。这个深不可测的网络是大脑惊人功能的关键，但它也是大脑如何工作如此难以理解的原因。


(资料图片)

Petra Ritter 教授是柏林夏里特健康研究所 (BIH) 和柏林夏里特医学大学神经病学和实验神经学系脑模拟科主任，他使用计算机模拟人脑。“我们想了解大脑的决策过程是如何工作的，以及为什么不同的人会做出不同的决定，”她在描述当前项目时说。

个性化大脑模型

为了模拟人脑的机制，Ritter 和她的团队使用来自磁共振成像 (MRI) 等脑部扫描的数字数据以及基于生物过程理论知识的数学模型。这最初会产生一个“通用”的人脑模型。然后，科学家们使用来自个人的数据改进这个模型，从而创建“个性化大脑模型”。

在本研究中，科学家们使用了 650 名人类连接组计划参与者的数据，该计划是一项计划，自 2010 年 9 月以来一直在研究人脑中的神经连接。创造或多或少能使人解决问题，”Ritter 解释说。她的团队知道参与者在广泛的认知测试中的表现如何以及他们的智商分数是多少。

人造大脑的行为与其生物对应物相似

“我们可以非常有效地再现个体大脑的活动，”里特说。“我们在这个过程中发现，这些计算机大脑的行为彼此不同——但与它们的生物对应物的行为方式相同。我们的虚拟化身与其生物类似物的智力表现和反应时间相匹配。”

有趣的是，人类和模型中“较慢”的大脑更加同步，即彼此及时。这种更大的同步性使得额叶中的神经回路比协调性较差的大脑推迟做出决定的时间更长。这些模型揭示了时间协调的减少如何导致决策所需的信息在需要时既不可用也不存储在工作记忆中。

收集证据需要时间 - 并导致正确的决定

静息态功能 MRI 扫描显示，较慢的求解器在其大脑区域之间具有较高的平均功能连接性或时间同步性。在对 650 名参与者进行的个性化大脑模拟中，研究人员可以确定，功能连接性降低的大脑在做决定时实际上是“跳到结论”，而不是等到上游大脑区域可以完成解决问题所需的处理步骤。

参与者被要求识别一系列模式中的逻辑规则。这些规则随着每项任务变得越来越复杂，因此更难破译。在日常用语中，一项简单的任务包括在红灯时快速刹车，而一项艰巨的任务则需要有条不紊地在路线图上找出最佳路线。在该模型中，参与决策的不同神经组之间会发生所谓的赢家通吃竞争，其中有更强证据的神经组占上风。然而，在复杂决策的情况下，此类证据往往不够清晰，无法快速做出决策，从而迫使神经组仓促下结论。

“同步化，即大脑中功能网络的形成，改变了工作记忆的特性，从而改变了‘忍受’长时间没有决定的能力，”该研究的主要作者、里特实验室的科学家迈克尔·席尔纳解释道. “在更具挑战性的任务中，你必须在探索其他解决方案路径的同时将之前的进度存储在工作记忆中，然后将它们相互整合。为特定解决方案收集证据有时可能需要更长的时间，但它也会带来更好的结果。我们能够使用该模型来展示整个大脑网络全局水平的兴奋-抑制平衡如何影响个体神经群更细粒度水平的决策和工作记忆。”

研究结果对治疗计划很有趣

Ritter 很高兴在基于计算机的“大脑化身”中观察到的结果与在“真实”健康受试者中观察到的结果相匹配。毕竟，她的主要兴趣是帮助患有痴呆症和帕金森病等神经退行性疾病的患者。“这项研究中使用的模拟技术取得了重大进展，可用于改进手术和药物干预以及治疗性脑刺激的个性化计算机规划。例如，医生已经可以使用计算机模拟来评估哪种干预措施或药物可能对特定患者最有效并且副作用最少。”

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