kopsavilkums: Jauns pētījums ziņo, ka vienkārša kustība, piemēram, pogas nospiešana, var nosūtīt aktivitātes viļņus caur neironiem, kas aptver visas smadzenes.
Avots: Oregonas Universitāte
Jaunie Oregonas universitātes pētījumi liecina, ka pat vienkārša kustība, piemēram, pogas nospiešana, nosūta aktivitātes viļņus caur neironu tīkliem, kas stiepjas pāri smadzenēm.
Atklājums izceļ cilvēka smadzeņu sarežģītību, izaicinot mācību grāmatas vienkāršoto priekšstatu par atšķirīgiem smadzeņu reģioniem, kas piešķirti noteiktām funkcijām.
“Ir patiešām labi zināms, ka primārā motora garoza kontrolē kustību veidošanos,” sacīja Nikijas Svonas Cilvēka fizioloģijas laboratorijas absolvents Alekss Rokhils. “Bet kustībā ir daudz vairāk nekā šis smadzeņu reģions.”
Rokhils ir pirmais autors jaunam laboratorijas dokumentam, kas publicēts decembrī Neironu inženierijas žurnāls.
Swan un viņas komanda pēta cilvēka smadzeņu tīklus, pateicoties sadarbībai ar ārstiem un pētniekiem no Oregonas Veselības un zinātnes universitātes. OHSU komanda izmanto metodi, ko sauc par intrakraniālo EEG, lai noteiktu, kur var sākties krampji pacientiem ar pret ārstēšanu rezistentu epilepsiju. Viņi ķirurģiski implantē elektrodu masīvu pacientu smadzenēs, lai precīzi noteiktu, kad un kur notiek krampji, potenciāli noņemot skarto smadzeņu zonu.
Intrakraniālā EEG var sniegt ieskatu arī citās smadzeņu aktivitātēs. Tā ir “zelta standarta” tehnoloģija, sacīja Gulbis. Bet pētniekiem tas reti ir pieejams, jo elektrodu implantēšana ir intensīvs process. Swann pētījuma dalībnieki piekrita ļaut viņas komandai pētīt viņu smadzenes, kamēr tās jau bija savienotas ar elektrodiem, lai pētītu krampjus.
Gulbis un viņas kolēģi pētījuma dalībniekiem uzdeva vienkāršu kustības uzdevumu: nospiežot pogu. Viņi reģistrēja tūkstošiem neironu darbību visā smadzenēs, kamēr dalībnieki veica uzdevumu. Pēc tam viņi pārbaudīja, vai viņi var apmācīt datoru, lai noteiktu, vai daži smadzeņu darbības modeļi tika uztverti miera stāvoklī vai kustībā.
Signāli bija acīmredzami noteiktos smadzeņu apgabalos. Tie bija reģioni, kas iepriekš bija saistīti ar kustību, kur lielākā daļa neironu, visticamāk, koncentrējas uz šo uzvedību. Taču pētnieki atklāja arī smadzeņu signālus, kas paredz kustību visā smadzenēs, tostarp reģionos, kas tam nav īpaši paredzēti.
Daudzās smadzeņu daļās “mēs varam prognozēt ar lielāku precizitāti nekā nejaušība, vai šie dati tika iegūti kustības laikā, ” sacīja Swan.
“Mēs atradām smadzeņu reģionu spektru, sākot no pamata motoriskajiem reģioniem, kur var atšifrēt, ka cilvēks pārvietojas 100 procentus laika, līdz citiem reģioniem, kurus var atšifrēt 75 procentus laika,” piebilda Rokhils.
Dažos reģionos, kas nav specializēti kustībām, “daži neironi var izšaut, bet tos var pārņemt neironi, kas nav saistīti ar kustību”, viņš teica.
Viņu atklājumi papildina pētījumu, kas publicēts 2019. gadā žurnālā dabakur citi pētnieki ir parādījuši līdzīgus liela attāluma smadzeņu tīklus, kas saistīti ar kustību pelēm.
“Šis dokuments parādīja, ka kustība smadzenēs ir visuresoša, un mūsu dokuments parādīja, ka tas attiecas arī uz cilvēkiem,” sacīja Swan.
Varbūt parādība neaprobežojas arī ar kustību. Ir arī iespējams, ka citas sistēmas, piemēram, redze un pieskāriens, aptver vairāk smadzeņu daļu, nekā bija paredzēts iepriekš.
Komanda tagad izstrādā jaunus uzdevumus, kas ietver dažāda veida kustības, lai redzētu, kā tie izpaužas smadzenēs. Viņi plāno turpināt paplašināt sadarbību ar OHSU, iesaistot projektā vairāk pētnieku un gūstot dziļāku izpratni par smadzeņu sarežģītību.
“Tagad ir tik daudz iespēju, ka mums ir šī jaunā sadarbība,” sacīja Gulbis. “Mums ir patiesi paveicies, ka mums ir iespēja savākt tik aizraujošus datus, strādājot ar OHSU komandu un viņu pārsteidzošajiem pacientiem.”
Par šīm neirozinātnes pētījumu ziņām
autors: Laurels Hammers
Avots: Oregonas Universitāte
Kontaktpersona: Laurel Hammers – Oregonas Universitāte
bilde: Attēls ir publiski pieejams
Sākotnējā meklēšana: Slēgta piekļuve.
“Stereo-EEG ieraksti paplašina zināmo kanonisko kustību izraisīto svārstību sadalījumuAutors: Aleksandrs P Rokhils et al. Neironu inženierijas žurnāls
Kopsavilkums
Stereo-EEG ieraksti paplašina zināmo kanonisko kustību izraisīto svārstību sadalījumu
objektīvs. Iepriekšējie elektrofizioloģiskie pētījumi ir raksturojuši kanoniskos svārstību modeļus, kas saistīti ar kustību, galvenokārt no primārās sensoromotorās garozas ierakstiem. Mazāk darba ir mēģināts atšifrēt kustību, pamatojoties uz elektrofizioloģiskiem ierakstiem no plašāka smadzeņu reģionu klāsta, piemēram, tiem, kas iegūti ar stereotaktisko elektroencefalogrāfiju (sEEG), īpaši cilvēkiem. Mūsu mērķis bija identificēt un raksturot dažādas svārstības, kas saistītas ar kustību salīdzinoši plašā smadzeņu reģionu paraugā cilvēkiem, un ja tās pārsniedz smadzeņu reģionus, kas iepriekš bija saistīti ar kustību.
Tuvojas. Mēs izmantojām lineāro atbalsta vektoru mašīnu, lai atšifrētu kustības ierobežotus temporālās frekvences spektrālos modeļus, un apstiprinājām savus rezultātus ar klasteru permutācijas testu un koptelpiskā modeļa dekodēšanu.
Galvenie atklājumi. Taustiņu kustības uzdevuma laikā mēs varējām precīzi klasificēt sEEG spektroskopiju, salīdzinot ar laika intervālu starp izmēģinājumiem. Konkrēti, mēs atklājām šos iepriekš aprakstītos modeļus: beta desinhronizācija (13–30 Hz), beta sinhronizācija (atsitiens), alfa modulācija pirms kustības (8–15 Hz), platjoslas gamma palielināšanās pēc kustības (60–90 Hz) un potenciāls, kas saistīts ar pasākums. Šie svārstību modeļi nesen tika novēroti plašā smadzeņu reģionu klāstā, kas ir pieejami ar sEEG un nav pieejami ar citām elektrofizioloģiskās ierakstīšanas metodēm. Piemēram, beta desinhronizācijas klātbūtne frontālajā daivā bija izplatītāka, nekā aprakstīts iepriekš, pārsniedzot primāro un sekundāro motorisko garozu.
norāde. Mūsu klasifikācija atklāja ievērojamus laika frekvences modeļus, kas novēroti arī iepriekšējos pētījumos, izmantojot neinvazīvu EEG un EEG, taču šeit mēs identificējām šos modeļus smadzeņu reģionos, kas vēl nav saistīti ar kustību. Tas sniedz jaunus pierādījumus par iespējamo kinemātisko tīklu sistēmas anatomisko apjomu, kas parāda katru no šiem svārstību režīmiem.
