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用数学模型检测隐藏的大脑状态

精神健康障碍只能根据症状进行诊断,而个体结果无法准确预测。一位 ETH 科学家希望借助数学模型来改变这种状况。

为什么我们会有情绪?苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学的教授 Klaas Enno Stephan 在回答之前仔细考虑了这个问题:“情绪的目的似乎很可能是让我们意识到身体的无意识过程。”作为一名医生和研究员,斯蒂芬对大脑和身体之间的相互作用特别感兴趣。他举了一个例子,在我们甚至咬一口食物之前,胰岛素是如何在看到食物时释放出来的,我们的血糖就会升高。“然而,我们无法有意识地控制这种生理反应,”斯蒂芬说。

我们的大脑不断地解释和更新来自我们周围世界的信息。“大脑构建世界模型并使用它们进行预测,”斯蒂芬说。然后,这些预测将作为采取预期纠正措施的基础,例如在进食前释放胰岛素。“维持体内平衡是大脑的最终目标,”他解释道。体内平衡是身体试图通过调节血糖水平、核心体温、血压和酸碱平衡等参数来实现的内部平衡。当这种平衡被打破时,大脑会采取行动纠正它——通常我们甚至都没有注意到。

但是,当我们的身体面临稳态的严重威胁时,我们有意识地感知这一点是有意义的。斯蒂芬说:“情绪是与旨在维持某些身体机能的非常具体的行为相关的意识状态,这是非常合理的。”“例如,恐惧和焦虑让我们有意识地意识到应对威胁的迫切需要。”

管理期望

但并非所有的恐惧都是尖锐的;事实上,有些人一直生活在高度焦虑的状态中。对此的一种可能解释可能是过于精确的预测。“如果我的大脑创建了一个假设我的心率应该完全正常的模型,那么这种期望将与现实相矛盾。这反过来会引发焦虑,”斯蒂芬说。在这种情况下,我们将即使是很小的自然偏差也视为一种威胁,并认为我们健康的身体一直处于危险之中。开始采取纠正措施来处理体内平衡的这种明显破坏。然而,试图调节心律会使它跳得更快,甚至更不规则。这种负面螺旋随后会被交感神经系统强化,交感神经系统是自主神经系统的一部分,可以让身体对压力情况做出反应。

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