211service.com
Vienotas domas formas skatīšanās smadzenēs
Viens no neiroattēlveidošanas jomas ilgtermiņa mērķiem ir saprast, ko cilvēks domā, tikai aplūkojot viņa smadzeņu darbības modeli – būtībā lasot domas. Lai gan līdz šim varoņdarbam vēl ir tālu, Ņūmeksikas universitātes zinātnieki ir spēruši svarīgu soli, uzlabojot neiroattēlveidošanas metodes līdz vietai, kur tās var droši noteikt vienu domu, kas veidojas indivīda smadzenēs.
Tiklīdz brīvprātīgais izdomā kādu vārdu, pētnieki konstatē smadzeņu darbību Brokas apgabalā (dzeltenā bultiņa), kas ir smadzeņu daļa, kas iesaistīta valodā. (Kredīts: Stefans Posse, Ņūmeksikas Universitāte)
Šo paņēmienu varētu izmantot, lai uzlabotu neiroattēlveidošanas klīniskos pielietojumus, piemēram, pacientu diagnostiku, vai lai pētītu kognitīvos procesus, kas ir īslaicīgi vai neproducējami, piemēram, jaunas prasmes apgūšanai. Tas varētu pavērt pilnīgi jaunu dimensiju fMRI izmantošanai, saka Pīters Bandetīni , fMRI pamatiekārtas direktors Nacionālajā veselības institūtā Betesdā, MD.
Funkcionālā magnētiskās rezonanses attēlveidošana (fMRI) mēra asins plūsmas daudzumu dažādās smadzeņu daļās, tādējādi norādot, kuras smadzeņu zonas ir visaktīvākās. Smadzeņu attēlveidošana, kamēr kāds veic garīgus uzdevumus, piemēram, atceras vārdus vai veic matemātiku, sniedz ieskatu smadzeņu daļās, kas ir būtiskas šiem kognitīvajiem procesiem.
Taču smadzeņu darbība ir ļoti trokšņaina, kas nozīmē, ka zinātniekiem ir jānošķir attiecīgie neironu signāli no fona aktivitātes, kas var rasties no subjekta elpošanas, kustības vai pat sapņošanas. Lai noteiktu smadzeņu darbību, kas saistīta ar konkrētu uzdevumu, lielākā daļa fMRI pēta vidējo smadzeņu skenējumu no atkārtotiem testiem desmitiem cilvēku.
Stefans Posse un kolēģi no Ņūmeksikas universitātes izstrādā jaunus veidus, kā vākt un analizēt fMRI datus, kas ļauj noteikt smadzeņu darbību no vienas domas. Viņi ir izveidojuši savas ļoti jutīgās attēlveidošanas metodes, uzņemot vairāk attēlu īsākā laikā un izstrādājot jaunus algoritmus šo attēlu integrēšanai un fona trokšņu samazināšanai.
Kā aprakstīts žurnālā pagājušajā mēnesī publicētajā rakstā Neiroattēls , Posse komanda lūdza astoņus brīvprātīgos, kas gulēja skenerī, izdomāt vārdu, kas sākas ar burtu, kas mirgo uz ekrāna virs viņu sejas. Pēc tam viņi reģistrēja aktivitāti Brokas apgabalā, kas ir smadzeņu daļa, kas iesaistīta valodas veidošanā.
Pētnieki atklāja, ka pēc viena izmēģinājuma viņi var noteikt aktivitāti šajā reģionā tikpat droši kā iepriekšējos pētījumos, kuros tika aprēķināti vairāku izmēģinājumu rezultāti. Mēs to faktiski varam redzēt skenerī reāllaikā, saka Posse.
Eksperti saka, ka atklājumi ir daudzsološi, lai gan tie vēl ir jāapstiprina. Ir svarīgi to izmēģināt citos smadzeņu reģionos un ar citiem uzdevumiem, lai redzētu, kur tas darbojas, saka Kristofers deŠarms, smadzeņu attēlveidošanas uzņēmuma Omneuron dibinātājs Menlo Parkā, Kalifornijā.
Pētnieki tagad mēģina savākt papildu informāciju no šiem īsajiem smadzeņu darbības modeļiem. Dažreiz Brokas apgabalā mēs redzējām otru izciļņu, saka Posse. Pēc tam subjekti mums teica, ka ir domājuši par otru vārdu.
Galu galā pētnieki cer, ka izdosies izsecināt vēl sarežģītākas īpašības, piemēram, cilvēka ģenerētā vārda veidu, to, vai vārds lika viņiem justies laimīgiem vai dusmīgiem, un, visbeidzot, sarežģītākas domas. Ja jūs varat redzēt aktivitāti, ko rada viens vārds, iespējams, jūs varat redzēt darbību arī no garākas domu secības, tad sarežģītiem smadzeņu procesiem, saka Posse. Ideja ir spēt sadalīt domāšanas procesu plūsmu atsevišķās domās.
Smadzeņu attēlveidošanas eksperti saka, ka metode, kas droši mēra atsevišķas domas, varētu atvērt jaunu eksperimentu pasauli. Ja mums izdosies izmērīt datus no viena izmēģinājuma, tas dod mums jaudīgāku metodi nekā tā, kas bija pieejama, saka deCharms. Varat pārraudzīt veiktspēju kādā uzdevumā, piemēram, operācijā vai lidošanā ar lidmašīnu, ja vēlaties saprast, kā veiktspēja mainās katru sekundi.
Un šo vienas domas metodi varētu izmantot, lai pētītu pašu mācību procesu, kas notiek ļoti ātri, saka deCharms. Pirmo iespaidu var radīt tikai vienu reizi. Lai pētītu konkrētu mācību procesu, zinātniekiem būtu jāizmēra smadzeņu darbības atšķirība starp pirmo reizi, kad kāds veic jaunas prasmes, un otro vai trešo. Ja jums ir vidēji vairāk nekā 20 izmēģinājumu, jūs zaudējat lielu ieskatu, saka deCharms.
Klīnikā varētu būt noderīgas arī viena izmēģinājuma smadzeņu attēlveidošanas metodes. Pašlaik fMRI reti izmanto diagnostikas vai terapeitiskos nolūkos, jo ir grūti iegūt ticamus datus no atsevišķa smadzeņu attēla. Bet, tā kā fMRI metodes, piemēram, Posse's, ļauj veikt jutīgāku attēlveidošanu, ārsti varēs labāk pieņemt medicīniskus lēmumus, pamatojoties uz atsevišķiem smadzeņu skenēšanas gadījumiem. Turklāt Bandetini saka, ka iespēja īsākā laikā radīt uzticamus attēlus atvieglos procesu gan ārstiem, gan pacientiem.