新方法可以衡量认知灵活性

看看上面的图片。健康的大脑可以迅速将注意力从大形状切换到组成更大图片的各个部分。

但是，想象一下进行一次测试，其中每两秒钟有一个不同的形状在您的眼前闪烁一次。如果图像是绿色，则要求您命名较大的(全局)形状，如果图像是白色，则要求命名为较小的(局部)形状。你做得如何?

德雷克塞尔大学艺术与科学学院心理学助理教授约翰·梅达格利亚(John Medaglia)博士说，这项技能称为认知灵活性，它实际上涉及我们进行的每一个复杂行为-从心理算术到驾驶汽车。

他说：“人们从全球到本地的转变速度有多快，这就是转换成本，这就是我们的灵活性指标。”对于某些人来说，这是一项非常艰巨，艰巨的任务。即使您已经很好地了解了规则，但是在事情快速发展时也很难做出正确的决定。”

宾夕法尼亚大学的首席研究员Medaglia和他的同事最近测试了30位完成这项任务的受试者，同时通过功能磁共振成像(fMRI)扫描测量了他们的大脑活动。然后，作者将人类行为，大脑的结构和功能以及称为“图形信号处理”的数学方法结合起来，揭示了认知灵活性的潜在基础。

他们的研究发表在本周的《自然人类行为》上揭示了人类行为的一种新的结构功能关联。研究表明，大脑信号“粘附”于白质网络(或大脑的高速公路系统)的程度与认知灵活性有关。这表明某些大脑天生具有满足转换需求的优势。

“用来揭示健康成年人认知灵活性的标志的数学类型考虑了大脑不同部分之间相互联系的复杂模式，以及信息如何在大脑中传播，”研究人员Danielle S. Bassett博士说。宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院教授。

尽管是人类认知的标志，但灵活的切换因人而异，并且与可衡量的精神成本相关：从一项任务转移到另一项任务会延长您响应刺激所需的时间。对于神经系统综合症患者，这种压力更大，并且会妨碍某人完成日常任务的能力。例如，中风受害者在开车时可能难以进行计算或扩大意识。

精神焦点的变化–可以说是通过树木观察到的阿甘–伴随着大脑活动的短暂变化，这些变化发生在基本的白质束的稳定，解剖结构之上。白质是连接各个区域并在神经元之间传递神经冲动的大脑高速公路系统。到目前为止，还没有单一的方法可以理解这些复杂的过程如何在大脑中共同发挥作用，从而有助于认知的灵活性。

Medaglia说：“我们的行为既取决于大脑的结构方式，又取决于一定程度上的动态或随时间变化的方式。”“我们想找到一种同时研究这两个方面的方法。”

为了应对这一挑战，研究人员尝试了一种新方法：他们设想“交通”或不断变化的思维动力学与大脑潜在的“道路”或结构性，不变的路径保持一致的程度。

当受试者参加认知转换测试时，研究团队收集了扩散光谱成像数据，该数据可以测量个体的白质网络。他们还从功能磁共振成像收集了血氧水平依赖性信号。根据这些数据，科学家们构建了大脑的白质图，以及一圈“对齐”和“自由” fMRI信号。“对齐”的信号表示“粘连”最接近白质或“高速公路”解剖结构的信号，而“自由”的信号则表示偏离的信号。

他们的结果表明，最“自由”的功能信号与潜在的白质网络结构之间的一致性与更大的认知灵活性相关。这些发现表明，某些大脑实际上具有满足转换需求的天然优势。他们还验证了一种用于测量认知灵活性的新方法，并为更好地理解神经系统疾病打开了新的大门。

Medaglia解释说，这项研究提供了认知灵活性的“全景”，这对于将来的研究至关重要。

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