在贝克曼研究所生物医学成像中心，博士后研究员苏妮永·延(Suhnyoung Jun)及其同事利用同步的脑电图(electroencephalogram, EEG)和功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术，研究了大脑连接组(connectome)的动态如何在不同时间尺度上展开，这些动态被两种技术同时捕捉。该团队的论文已发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。
延一直对大脑研究充满兴趣。她是这篇论文的共同第一作者，该论文聚焦于连接组——大脑内全面的神经网络。她在塞皮德·萨达吉亚尼(Sepideh Sadaghiani)心理学教授的CONNECT实验室工作。
在之前的研究中，延关注遗传特征，即通过DNA从父母传递给子女的特征，重点研究连接组内通信模式如何随时间变化。对于这项研究，她使用了fMRI或EEG数据。当时，她分别分析每种模态的数据。
一个大脑，多个信息流
fMRI通过血氧水平变化间接捕捉慢时间尺度上的大脑活动，而EEG则测量快得多的时间尺度上的电生理信号。多年来，许多人认为这两种模态捕捉的是相同的基础大脑活动，只是速度不同，fMRI仅仅是EEG信号的慢速版本。
延和她的同事在最近的出版物中挑战了这一假设。通过同时记录EEG-fMRI数据，他们发现大脑并非只运行单一过程。相反，它同时运行多个不同的协调过程。这些独立但并行的信息流各有特点，并且彼此独立展开。
"这就像我们处理语言时一样，"她说。"大脑同时追踪个体声音的快速闪烁、词语的较慢出现以及意义线索的更慢发展，每个过程都在自己的信息流中进行。"
五年时间清理数据
延表示，能够使用贝克曼研究所的设施对开展这项研究至关重要，她补充说，这项研究不可能在其他地方进行。
"同时记录两种模态的数据是回答这类问题的唯一方法，"她说。
尽管如此，研究过程漫长，从构思到发表几乎跨越了五年时间。CONNECT实验室的研究人员花了时间完成安全培训和实验，这导致了关于该主题的另一篇出版物。此外，识别和清理同步记录的EEG和fMRI数据中的伪影花了数年时间。多亏了生物医学成像中心的工作人员，他们最终找到了记录干净数据的方法。
萨达吉亚尼联系了以前的合作者，使用了来自巴黎的一组同步EEG-fMRI数据，而延则与明尼苏达双胞胎与家庭研究中心建立了关系，使用了包含443名参与者的大型EEG数据集。这两个数据集为研究发现提供了额外的验证。
EEG可填补的临床空白
在拥有所有这些资源和合作者的情况下，研究团队的结果非常明确。
"那里有多个信息流在运行，但它们可以互相交流，"延说。"令人惊讶的是，这些独立的信息流建立在相同的空间蓝图上，它们倾向于按相同顺序展开，但不同步。"
该论文阐明了大脑及其过程的复杂性，并明确表明fMRI和EEG捕捉的是不同的信息。延希望其影响将超越科学界。例如，该论文说明了EEG技术的有用性，可能为在患者无法进行MRI扫描的情况下（无论是由于费用还是MRI技术的局限性）更广泛地临床使用EEG技术铺平道路。
"我们正在丢失所有这些数据，"延说，"而基于MRI的故事传播到世界上的内容将无法代表这一人群。"
这项工作有可能推进对神经系统和精神疾病的研究所，包括痴呆等神经退行性疾病和HIV等自身免疫疾病。
"我希望我的研究能帮助更多患者，"延说，"并且它将被接近转化工作的某人所使用。"
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