如何證明你是你自己？身份證？戶口本？DNA？還是指紋... 

大家有沒有想過，或許我們裝滿智慧的大腦，更能證明我們是這個星球獨一無二的存在？

近日，來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院醫(yī)學圖像處理實驗室和神經假體研究中心的 Enrico Amico 教授及其團隊，發(fā)表了一項新的研究，表明 人類大腦同樣具有獨一無二的活動特征，即“大腦指紋”。同指紋識別一樣，通過大腦“指紋”也能精準識別不同個體。

同時，研究人員還證實，大腦獨一無二的活動特征最先出現(xiàn)在眼球運動、視覺感知相關的感覺區(qū)域，隨后出現(xiàn)在與復雜認知功能相關的額葉皮層區(qū)域。而阿爾茲海默病等神經退行性疾病患者隨著疾病進展，大腦“指紋”特征似乎會逐漸消失。

對此 Amico 教授表示，“我們的研究表明， 只需要 1 分 41 秒就能獲得人類大腦活動的“指紋”信息，這一信息最先出現(xiàn)在大腦視覺相關的感知區(qū)域，隨著時間的推移，也會出現(xiàn)在復雜認知相關的額葉皮層區(qū)域。未來，我們或許可以通過大腦‘指紋’監(jiān)測來篩查潛在神經退行性疾病患者、自閉癥患者、中風患者、甚至成癮的患者。” 

相關研究以“When makes you unique: Temporality of the human brain fingerprint ”為題發(fā)表在最新一期的 Science Advances 雜志上。 

每個人都有一個與眾不同的大腦

17 世紀中期，意大利著名組織學家兼醫(yī)生馬塞洛·馬爾皮吉（Marcello Malpighi），首次觀察到人體指尖上有明顯的紋路和汗腺。這一觀察結果為后續(xù)的指紋與個體識別技術奠定了基礎。

如今，我們已經知道， 每個人都有獨一無二的指紋，指紋信息已經成為了人類身份認證的重要依據，在人類生活中被廣泛應用。例如手機指紋解鎖、指紋門禁打卡、刑事案件偵破等等。顯然，指紋識別技術的出現(xiàn)讓我們的生活變得更加快捷、更方便。 

（來源：Pixabay）

然而，經?？措娪暗男』锇閭兛赡軙l(fā)現(xiàn)，指紋是可以被盜取的。因此，近年來，人們也研發(fā)出了一系列諸如視網膜識別、人臉識別等技術，用于指紋識別的補充。

2015 年的時候，F(xiàn)inn 等人 首次提出人類大腦存在特異性這一理念，并通過功能核磁共振成像技術（fMRI）證明，僅計算人類大腦功能連接，就能找到大腦“指紋”。

簡單地來說，fMRI 是通過測量神經細胞活動時所引起的血液氧氣含量變化，來觀察大腦不同區(qū)域的活動情況，可以像照相機一樣記錄大腦的活動狀態(tài)。

通過掃描出來的 fMRI 圖像可以得到每個人的連接矩陣，由于不同的生活經歷和后天環(huán)境，每個人大腦內部連接的方式都不一樣，所以可以根據連接矩陣來判斷是否為同一人。

2016 年的時候，來自卡耐基梅隆大學的科學人員采用了五個數(shù)據庫的數(shù)據，通過使用功能性核磁共振成像分析了 699 個人腦的連接圖譜。 

（來源：scitechdaily）

隨后，該團隊共開展了 17000 多次實驗，最終證明， 通過大腦功能核磁共振掃描，的確可以找到每個人獨特的大腦“指紋”，并且再次掃描仍舊能夠完美復現(xiàn)，確認身份。研究人員還發(fā)現(xiàn)，就連同卵雙胞胎的大腦之間也存在這種區(qū)別。掃描結果顯示，同卵雙胞胎的大腦結構連接模式只有 12% 是相同的。 

對此，卡耐基梅隆大學的心理學助理教授提摩西·威爾斯迪南（Timothy Verstynen）表示，“研究結果證實了神經科學領域的一項假設，即每個人大腦中的連接模式都是獨一無二的。這說明你的生活經歷可以在大腦的連接模式中有所體現(xiàn)?！?nbsp;

大腦“指紋”獲取僅需 1 分 40 秒

近年來，隨著大腦“指紋”的概念得到證實，從人類大腦功能連接數(shù)據中提取“指紋”已成為神經科學的一個前沿方向。

此前的研究雖然通過對大腦神經功能連接數(shù)據進行分析，證實了大腦“指紋”的存在，且只需兩次 fMRI 掃描就可以準確匹配受試者。但是，到目前為止，絕大多數(shù)科學家都是通過長時間的 MRI 掃描來獲取大腦“指紋”。

這些研究沒有解釋清楚，大腦指紋究竟是如何產生的？又是何時產生的？

為了找到答案，Amico 教授帶領的研究團隊利用人腦連接的時間動力學，使用動態(tài)大腦功能連接技術，來探索大腦“指紋”產生的時間問題，即大腦指紋是何時產生的，在多長時間內產生，哪些大腦區(qū)域對此負責。

研究結果顯示， 人類大腦最佳的指紋出現(xiàn)在測試開始的200秒左右。不過，最快僅需 1 分 40 秒，就能成功獲取人類大腦的“指紋”，且大腦指紋最先出現(xiàn)在大腦中的感覺區(qū)域，也就是與眼球運動、視覺感知和視覺注意力相關的區(qū)域。隨著時間的推移，與認知功能相關的額葉皮層區(qū)域也可以揭示人類大腦的獨特信息。 

圖 | 大腦“指紋”（來源：Enrico Amico）

此外，根據初步研究結果，某些神經退行性疾病，例如阿爾茲海默病等，隨著疾病的進展，大腦的“指紋”特征會逐漸消失，通過大腦功能連接來識別個體身份會變的越來越困難。

最后，通過元分析調查，研究人員證實， 大腦指紋的產生與人類行為密切相關，不同行為會在不同的時間，激發(fā)不同大腦區(qū)域的“指紋”特征，二者之間存在復雜的梯度關系。也就是說，大腦“指紋”具有隨時間波動的特征。

對此，Amico 教授表示，“我們的研究證明，大腦‘指紋’特征具有明顯的波動性，疾病等各種因素均會影響大腦‘指紋’的出現(xiàn)。據此 我們可能通過大腦‘指紋’監(jiān)測中樞神經系統(tǒng)疾病或其他諸如中風等可能影響中樞神經系統(tǒng)的疾病。”

參考資料： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj0751 https://scitechdaily.com/our-brains-have-a-fingerprint-too-but-it-constantly-changes-in-time/ 

本文來自微信公眾號 “學術頭條”（ID：SciTouTiao），作者：朱哼哼，36氪經授權發(fā)布。

關鍵詞： 首次 發(fā)現(xiàn) 你的 大腦