看看上面的图片。健康的大脑可以快速将焦点从大型形状转移到构成更大图像的各个部分。

但想象一下，每两秒钟进行一次不同形状闪烁的测试。如果图像为绿色，则要求您命名较大的(全局)形状;如果图像为白色，则要求您命名较小的(本地)形状。你做得怎么样?

根据德雷塞尔大学艺术与科学学院心理学助理教授John Medaglia博士的说法，这种技能被称为认知灵活性，它几乎涉及我们所承担的所有复杂行为 - 从心算到驾驶汽车。 。

“人们能够以多快的速度实现这种转变 - 从全球到本地 - 是转换成本，这是我们的灵活指数，”他说。“对于一些人来说，这是一项非常刺激，费力的任务。即使你已经很好地掌握了这些规则，但当事情发生得很快时，很难做出正确的决定。”

宾夕法尼亚大学的首席研究员Medaglia和他的同事最近用这项任务测试了30名受试者，同时用功能磁共振成像(fMRI)扫描测量他们的大脑活动。然后，作者将人类行为，大脑结构和功能的测量结果与称为“图形信号处理”的数学相结合，以揭示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”中，揭示了人类行为的一种新的结构 - 功能相关性。该研究表明，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。这表明一些大脑在满足转换需求方面具有天然优势。

“用于揭示健康成人认知灵活性这一标志的数学类型考虑了大脑不同部分之间互联互通的复杂模式，以及信息如何通过它传播，”Danielle S. Bassett博士说，他是一名助理。宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院教授。

虽然人类认知的标志，灵活的转换在人与人之间变化很大，并且与可测量的心理成本相关：从一个任务转移到另一个任务会延长您对刺激做出反应所需的时间。对于患有神经系统综合征的患者，这种菌株甚至更大，并且可能妨碍某人完成日常任务的能力。例如，中风受害者在驾驶时可能无法进行计算或扩大意识。

精神焦点的转变 - 比如通过树木观察福雷斯特，可以这么说 - 伴随着大脑活动的瞬时变化，这些变化发生在基础白质束的稳定的解剖结构之上。白质是大脑的高速公路系统，它连接各个区域并在神经元之间传递神经冲动。到目前为止，还没有一种方法能够理解这些复杂过程如何在大脑中协同工作以促进认知灵活性。

“我们的行为既取决于大脑的结构方式，也取决于它在某种程度上的动态，或随着时间的推移而变化，”Medaglia说。“我们希望找到一种同时研究这两种方式的方法。”

为了应对这一挑战，研究人员尝试了一种新的方法：他们设想了“交通”或心灵动态变化与大脑潜在的“道路”或结构性，不变的路径相一致的程度。

当受试者参与认知转换测试时，研究小组收集了扩散光谱成像数据，该数据提供了个体白质网络的测量。他们还从fMRI收集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”的fMRI信号。“对齐”信号代表那些“最接近”白质或“高速公路”解剖结构的信号，而“自由”信号代表那些偏离的信号。

他们的研究结果表明，最“自由”的功能信号与基础白质网络的结构之间的一致性与更大的认知灵活性相关。这些研究结果表明，有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一扇新的大门。

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

“当考虑某人的大脑是多么灵活，或者对待受苦的人时，我们现在有了一种新的方式来回答，'我在哪里需要他们去?我们想要拥有什么样的大脑?' 没有措施，你不知道下一步该做什么，“他说。“这项研究开启了一扇新的大门。”