我们通常认为指纹是指每根手指尖上的微小脊线、螺旋纹和弓形图案。它们被誉为人类身份的特殊标记，甚至比 DNA 更具个体化。但新的研究表明，我们的大脑也拥有同样不变且对每个人都独一无二的“指纹”。
“执行不同任务的大脑看起来比执行相同任务的不同大脑更相似，”阳光海岸大学（USC）汤普森研究所的高级研究员兼神经影像平台负责人 Zack Y. Shan 解释道。“换句话说，我们可以根据大脑神经网络的工作方式来识别个体。”
借助现代神经影像技术，科学家们可以追踪您大脑独特的签名，这是一个由数万个电信号组成的签名，这些信号在大脑中相互通信。最终的产品是大脑活动的图像，既详细又独特，而且难以改变。这些特征——使大脑签名类似于指纹——也正是促使研究人员能够研究这种指纹以寻找心理健康障碍生物学迹象的品质。
倾听大脑的交响乐
Shan 认为，“大脑就像一个交响乐团。” 每个区域都是一个演奏家，演奏着独特的乐器，并同时适应周围的旋律以实现同步。这种同步带来了我们的思想和行动。“没有两个交响乐听起来完全一样，”Shan 补充道。
一项近期在 Sleep 期刊上发表的研究，通过脑电图（EEG）快照描绘了这种神经多样性的程度，EEG 快照以波浪线的形式描绘了睡眠中大脑的电活动。该研究由哈佛医学院布莱根妇女医院医学助理教授 Michael Prerau 领导，研究人员分析了与我们将短期记忆转化为长期记忆的能力相关的、持续一到两秒的神经活动爆发——即睡眠纺锤波的大脑活动数据。
为了识别纺锤波，科学家们过去一直依靠肉眼观察 EEG 记录来 pinpoint 快速振荡的时刻。而 Prerau 及其团队则开发了一种新方法，该方法可以自动从整夜的睡眠 EEG 数据中提取数千个脑电波事件。其结果是一个更完整的图像，捕捉到了我们大脑的指纹般特质——具有强大的夜间一致性且对每个参与者都独一无二的印记。
Prerau 说：“没有两个指纹是相同的，即使在我们通常在实验中按人口统计学特征进行分组的人们之间，也存在惊人的大脑活动异质性。年龄、种族、性别，所有这些分组。”“很明显，‘健康大脑的样子’并没有一个固定的模式。”
对于 Dara S. Manoach 而言，这位《Sleep》研究的合著者兼哈佛医学院精神病学系心理学教授来说，睡眠中的大脑是研究神经系统疾病记忆问题治疗的“新前沿”。她指出，睡眠纺锤波活动的缺陷已与精神分裂症、癫痫、阿尔茨海默病和自闭症谱系障碍等一系列心理健康状况相关。那么，研究人员想知道，他们分析睡眠纺锤波的扩展方法是否也能发现新的心理障碍生物标志物？
为了回答这个问题，该团队比较了健康参与者和精神分裂症患者的两晚睡眠记录，并重点关注了在研究不足的脑电波频率下的 EEG 记录。他们的分析揭示了新的精神分裂症潜在生物标志物。“这是更好地理解该疾病如何运作并开发靶向治疗的第一步，”Manoach 说。
早期治疗的目标
大脑指纹可以提供传统治疗观察无法企及的见解。例如，一名精神分裂症患者可能表现出与重度抑郁症患者相似的症状，两者都可能出现失眠、极端悲观和无法感到快乐。仅凭谈话疗法，临床医生可能无法区分这些重叠的症状。
即使是同一诊断的患者，传统治疗的疗效也参差不齐。两名抑郁症患者对同一种药物的反应可能完全不同，这意味着药物治疗通常是试错的过程——这是一个漫长而艰苦的过程，需要从数百种潜在的处方中选择最佳方案。
“这就是神经影像发挥作用的地方。这些指纹是区分两种表型上完全相同的患者的窗口，”汤普森研究所青少年心理健康和神经生物学教授 Dan Hermens 解释道。
这些额外的见解对于年轻的大脑尤为重要：大多数心理障碍出现在青春期，一半在14岁之前，四分之三在25岁之前出现。
作为纵向青少年大脑研究（LABS）的一部分，Hermens 和 Shan 利用大脑指纹追踪了青少年五年的大脑发育情况。该团队使用磁共振成像（MRI）绘制大脑“功能连接组”的图谱，即连接不同大脑区域的神经通路网络。
Hermens、Shan 及其团队特别关注负责目标导向行为的通路。他们发现，执行控制网络独特性较低的青少年，后来报告高水平心理困扰的可能性更大。这是包括焦虑、抑郁和强迫症在内的心理健康状况的代理指标。通过比较同一个人之间相隔四个月的大脑指纹，Shan 和 Hermens 意识到他们甚至可以预测青少年未来的心理健康状况。
迄今为止，LABS 的数据包括来自 135 名 12 至 17 岁参与者的 580 多份脑部扫描，这是世界上最全面的青少年脑成像收藏之一。其目标是帮助心理健康专业人员实时追踪大脑变化，以便他们能够更好地主动应对心理健康问题。
Hermens 说：“我们对心理健康障碍的治疗通常是被动的。等你被诊断出来，你的健康已经开始恶化，然后我们该怎么办？”“但如果我们能够实施积极的预防措施，我们就可以保护青少年大脑，并有望在心理健康困难根深蒂固之前进行干预。”
随着心理健康障碍和生存焦虑报告的不断增加，存在着治疗的希望。《柳叶刀》上的一篇评论发现，在 2020 年全年，COVID-19 大流行导致全球重度抑郁症和焦虑症病例增加了 25% 以上。大脑指纹可能提供一种走出这一黑暗时期的潜在途径，并利用最佳循证实践为应对心理健康危机提供新的见解。
