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浸会大学跨学科研究揭示压力下的脑网络机制

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浸会大学系统健康研究实验室成员、物理系周昌松教授和管理学系余荣军博士的研究小组合作进行跨学科研究,揭示压力下的脑网络变化。该项研究最近发表於国际著名期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)。香江学者计划的王荣博士和管理学系的甄珊珊博士是此项目的重要合作者。

大脑如何应对急性压力一直是重要的科学问题。以往的研究更多关注某些脑区在压力下的激活变化,或者是一个层面上脑网络的功能联接变化,而忽略了对於阶层式脑网络变化的研究。对压力的研究也更多的是进行组间比较,而较少纵向研究个体在不同压力下的变化。在该项目中,研究团队为诱发压力,先让研究对象在镜头录像时面对陌生的面试官进行个人陈述,然后做快速的减法任务,期间并要多次提供唾液样本。接著,研究人员让参与实验的人躺进3T磁力共振 (MRI) 仪器内,进行静息态扫描并且完成一系列的认知控制任务。实验过程中所收集的唾液皮质醇浓度提供了客观的压力生理指标,而认知控制任务则为实验提供了认知指标。通过周昌松教授的研究小组近年从物理学、系统科学和动力学角度提出了阶层式脑网络分析方法 (2021年发表於PNAS),研究团队发现大脑能够动态地维持在一个高整合性、低分离性的网络组织状态,以应对一定程度的急性社会压力。是次研究揭示脑网络变化与压力下皮质醇浓度及认知控制能力提高有关联,对压力相关的精神疾病具有理论和临床指导意义。

相关研究结果已於《美国国家科学院院刊》上发表:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2204144119

Fig 1. The cortisol responses were collected at different experiment time points.

Fig 1. The cortisol responses were collected at different experiment time points.

Fig 2. The dynamic transition between segregated and integrated states was measured by the time-resolved.

Fig 2. The dynamic transition between segregated and integrated states was measured by the time-resolved.

 

关於系统健康研究实验室

系统健康研究实验室凝聚浸大在数学、物理学、化学生物学等基础学科的研究力量,并结合应用生理学、医学、地理、社会科学以及传媒等应用学科,研究包括生命、环境、社会、互联网传媒等复杂系统的行为和健康运行机制。此项跨学科研究平台在中国实属首创,并具有极大的现实意义。浸大最近为系统健康研究实验室购置了3T磁力共振扫描器,以及脑电波仪、近红外成像设备等一系列的脑科学仪器,以提升实验室的基础建设,促进各种创新性的跨学科研究。

 

关於研究人员

Rongjun YU

余荣军博士是浸大管理学系副教授。他的研究兴趣包括神经经济学、社会神经科学、计算精神病学、老龄化和儿童发展。他的实验室主要利用脑成像方法(fMRI/EEG/fNIRS)结合实验任务来研究经济和社会决策的神经心理机制。他在同行评审期刊上发表逾120篇研究论文,被引用超过 4,800 余次。余博士现为《Neurobiology of Stress》 期刊 (IF=5.4)副主编,其研究小组主要利用脑成像和行为实验方法研究脑部的决策机制,实验室网址: www.rongjunyu.org

Prof Zhou

周昌松教授是浸大物理系教授及系主任,他同时担任浸大非线性研究中心主任和计算及理论研究所副所长。他的研究兴趣是复杂系统的动态过程,近期的研究强调结合数学建模、计算机模拟和实验或经验数据分析的方法,期望对各种复杂系统有更为定量和系统化的理解,例如集体人类互动和神经动力学。他目前致力研究复杂系统动力学基础及其应用,以及通过与实验神经科学家或认知科学家的密切合作,使用振荡动力学网络的方法,研究涵盖兴奋抑制神经元网络、相互作用的功能性大脑区域、功能性脑电图、认知变异性和障碍等多方面的领域。他在同行评审期刊上发表逾150篇研究论文,被引用超过 16,200 余次。实验室网址:cns.hkbu.edu.hk。