大脑布线会影响任务绩效

赖斯大学研究人员的一项新研究表明，人的大脑“连接”方式直接影响他们完成简单和复杂任务的能力。

大脑被组织成不同的子网或“模块”，这些子网支持不同任务的不同功能，例如说话，记忆和表达情感。研究人员研究了大脑模块化的高低(模块之间相互交流的程度)如何影响简单任务和复杂任务的性能。

赖斯社会科学学院心理学助理教授，该研究的作者之一西蒙·菲舍尔-鲍姆说：“想想自己想念大学的大脑，”。“人们将自己组织成紧密相连的社区，例如宿舍和运动队，尽管这些团体中的个人也与这些团体以外的人有联系。大脑的方式相同：大脑区域被组织成社区，社区中的区域之间有很多联系，而社区外的区域则更少。但是人们的大脑是不同的。有些人的大脑被更好地描述为具有刚性的社区结构-或更高的模块化-而其他人的大脑则没有这样的刚性社区结构-或更低的模块化。”

在整个研究过程中，模块性的衡量标准是从零到一。零代表低模块性-大脑中大脑的每个区域与其他任何区域进行交流的可能性相同的大脑;一个代表了高度的模块化性-大脑可以分为多个大脑区域，其成员之间只能相互交流。

在这项研究中，研究人员让年龄在18至26岁之间的52位参与者(16位男性，36位女性)进行了功能磁共振成像(fMRI)，该过程通过检测与血氧水平相关的变化来测量大脑神经活动。在静止状态下，通过功能磁共振成像研究每个参与者的神经活动21分钟。如果在扫描过程中两个区域的神经活动同时增加和减少，则表明这两个区域是相互连接的。研究人员使用这些数据来衡量哪些大脑区域相互连接，从而确定了参与者的大脑在多大程度上可以描述为具有只能相互交流的大脑区域。

然后，研究人员带领参与者完成一系列行为任务，其中包括测试他们的记忆力的复杂任务，同时执行简单的算术和简单任务，例如当他们的注意力已经吸引到箭头所指的位置时，指示箭头指向的方向。出现。

研究人员发现，具有高模块化大脑的参与者比具有低模块化大脑的个体在执行简单任务方面更为成功。在测量箭头反应时间的实验中，具有高模块性的个体的成功率几乎是具有低模块性的个体(34毫秒的优势)的两倍(反应时间优势为58毫秒，用于了解目标将出现在哪里)。

但是，具有低模块化大脑的参与者比具有高模块化大脑的参与者在完成复杂任务方面具有更大的成功。例如，模块化程度低的人正确地回忆了存储任务中的86%的项目，而模块化程度高的人正确地回忆了76%的项目。

菲舍尔-鲍姆(Fischer-Baum)说，可以认为这种作用与年龄相关的工作记忆减少有关，这是衰老的认知作用的标志。根据先前的研究，受过良好教育的健康年轻人的高和低模量亚组之间的记忆回忆差异大致等于20岁和70岁时的记忆回忆差异。

埃尔玛·施耐德(Elma Schneider)教授和该研究的主要作者兰迪·马丁(Randi Martin)说，该研究的主要优势之一是，简单和复杂的任务与高低模块性之间的关系是由科学家提出的非常普遍的生物学理论预测的作者迈克尔·迪姆(Michael Deem)，约翰·W·考克斯(John W. Cox)生物化学与基因工程教授，莱斯大学的物理学与天文学教授。根据该理论，高模块化系统通常应在花费较少时间执行的较简单任务上表现更好，而低模块化系统通常应在需要更多时间执行的较复杂任务上表现更好。这项研究表明生物学的这一一般原理适用于认知神经科学。