Üç Beyin Görüntüleme Tekniğinin Birleştirilmesi Hassasiyeti Artırır – İnsan Sinirbilimi Üzerinde “Derin Bir Etkisi” Olabilir
Araştırmacılar, bir uyarana verilen beyin tepkilerinin zamanlamasını ve yerini daha kesin olarak yakalamak için üç beyin görüntüleme tekniğini birleştiren bir yöntem geliştirdiklerini bildirdiler. Çalışmaları, beyin aktivitesinin eşzamanlı olarak görüntülenmesi için yaygın olarak kullanılan üç teknolojiyi birleştiren ilk çalışmadır. Çalışma dergide rapor edildi İnsan Beyni Haritalama.
Yeni “trimodal” yaklaşım, fonksiyonel MRI, elektroensefalografi ve yakın kızılötesi ışık kullanarak beynin yüzeyine yakın nöronların aktivitesini izleyen EROS adı verilen üçüncü bir tekniği birleştiriyor.
Illinois Urbana Üniversitesi’nde yürütülen çalışmanın ilk yazarı, doktora sonrası araştırmacı Matthew Moore, “fMRI’nin beyinde olayların nerede olduğunu bize söylemekte çok iyi olduğunu biliyoruz, ancak sinyal oldukça yavaş” dedi. Champaign’s Beckman İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü. “Ve elektriksel aktiviteyi EEG aracılığıyla ölçtüğümüzde, bize beyinde bir şeylerin ne zaman olduğunu söylemekte çok iyidir – ancak nerede olduğu konusunda daha az kesindir.”
Olayla ilgili optik sinyal olarak adlandırılan üçüncü yöntem, fMRI’ye benzer, ancak EEG gibi, beyin tepkilerinin zamanlamasını daha doğru bir şekilde değerlendirebilen bir uzamsal bilgi ölçüsü sağlar. Moore, bunun araştırmacıların diğer iki teknolojinin bıraktığı boşlukları doldurmasına yardımcı olduğunu söyledi. Sonuç, bir birey bilişsel bir görevle meşgul olduğunda ve dikkati dağıldığında – bu durumda, duygusal olarak zorlayıcı bilgilerle – beynin farklı bölümlerinin nasıl aktive edildiğinin ve birbirleriyle nasıl iletişim kurduğunun daha net bir resmidir.
Fonksiyonel MRG, bir kişi bir uyaranı gördüğünde veya yanıt verdiğinde beyindeki oksijenli kan akışından bir sinyal yakalar. Moore, bu sinyalin hangi beyin yapılarının aktive edildiğini belirlemek için çok faydalı olduğunu söyledi.
“Kan oksijen seviyelerindeki değişiklikler saniyeler içinde gerçekleşir, ancak beyin aslında yüzlerce milisaniye içinde yanıt verir” dedi. Beyin aktivitesi ve oksijenasyon sinyalleri arasındaki bu gecikme, fMRI’nin saniyelerden daha hızlı meydana gelen değişiklikleri tespit edemediği anlamına gelir.
Moore, “Öte yandan, EEG bize bir şeylerin ne zaman olduğunu söylemekte çok iyidir” dedi. “Ama kafa derisine yerleştirilmiş sensörlerden bilgi topluyoruz ve bir aktivite özeti alıyoruz, yani gerçekten, kafa derisinin santimetrelerinde bulanıklaşıyoruz.”
Üçüncü teknik, EROS, yeni raporun iki ortak yazarı, U. of I. psikoloji profesörleri Monica Fabiani ve Gabriele Gratton tarafından geliştirildi. Bu yöntem, yakın kızılötesi ışığı beyne yayar ve ışığın saçılma biçimindeki değişiklikleri ölçer, bu da nöral aktivitenin bir yansımasıdır. Araştırmacılar, EROS, beynin nerede ve ne zaman tepki verdiği hakkında kesin bilgi sağlıyor, ancak kafa derisinin yalnızca birkaç santimetre altına nüfuz edebiliyor, bu nedenle fMRI’nin yapabildiği gibi beynin daha derinlerinde meydana gelen olayları tespit edemiyor.
Üç tekniği birleştirmek kolay bir iş değildi. Araştırmacılar, kafa derisinde çeşitli elektrotlar ve sensörler için sınırlı alan bulunduğunu ve EEG ve EROS ekipmanının bir fMRI bobinine sığması gerektiğini ve herhangi bir manyetik metal içermediğini söyledi. Araştırmacılar, yıllar boyunca, kafa derisi üzerindeki EEG elektrotlarıyla yer paylaşabilecek EROS yamalarını dahil etmenin bir yolunu buldular. Nasıl iç içe geçeceklerini ve farklı kanallardan gelen bilgilerin nasıl yorumlanacağını belirlemek için üç tekniğin farklı kombinasyonlarını test ettiler.
Bir kişi bir göreve odaklanmaya çalıştığında, ancak duygusal bilgiler tarafından dikkati dağıldığında beynin nasıl davrandığını incelemek için araştırmacılar, çalışma katılımcılarına bir dizi kareden ve duygusal olarak nötr veya olumsuz içeriğe sahip diğer görüntülerden hızlı bir şekilde daireler seçme hedefi verdi. .
Görüntüleme sonuçları, çeşitli beyin bölgelerinin uyaranlara hızla tepki verdiğini ortaya koydu. Sinyaller, dikkati sürdürmek ve dikkat dağınıklıklarını işlemek için birlikte çalışan beyin bölgeleri olan prefrontal ve parietal kortekslerin bölümleri üzerindeki konumlar arasında gidip geliyordu. Araştırmacılar, bu değişimin yüzlerce milisaniyelik bir zaman ölçeğinde gerçekleştiğini buldu.
Duygusal düzenleme ve biliş üzerine çalışan Illinois’de psikoloji profesörü olan çalışma lideri Florin Dolcos, dikkati bir oyalamadan uzaklaştırma ve göreve geri dönme yeteneğinin normal bilişsel işlevle oldukça alakalı olduğunu söyledi.
“Bazen depresyonu veya kaygısı olan insanlar duygusal dikkat dağınıklıklarından uzaklaşıp odaklanamazlar” dedi. “Daha iyi görüntüleme çalışmaları, belirli duygu düzenleme stratejileri konusunda eğitilmiş bireyleri, bu stratejilerin bilişlerini geliştirmek için çalışıp çalışmadığını görmek için test etmeyi kolaylaştıracak. Ve şimdi bunu gerçek zamanlı olarak, zihnin hızında hassas bir şekilde görüntüleyebiliriz” dedi.
Araştırmacılar, üç modlu yaklaşımın beynin nasıl çalıştığına dair diğer sorulara daha iyi cevaplar sağlayacağını söyledi.
Gratton, “Önceki çalışmada, bu üç teknoloji aynı kişilere farklı zamanlarda uygulandı” dedi. “Ama bunları birlikte ölçmekten çok şey kazanıyoruz.”
Fabiani, “Bu yeni yaklaşımın genel olarak sinirbilim teorisi üzerinde, insan sinirbilimi üzerinde derin bir etkisi olabilir.” Dedi. “Çünkü artık bu farklı sinyallerin nasıl hizalanacağını tahmin etmemize gerek yok.”
Referans: Matthew Moore, Edward L. Maclin, Alexandru D. Iordan, Yuta Katsumi, Ryan J. Larsen, Andrew P. Bagshaw, Stephen Mayhew, Andrea T. Shafer, Bradley P. Sutton, Monica Fabiani, Gabriele Gratton ve Florin Dolcos, 23 Haziran 2021, İnsan Beyni Haritalama.
DOI: 10.1002 / hbm.25541
Çalışma ekibi ayrıca Michigan Üniversitesi, Northeastern Üniversitesi, Kanada’daki Alberta Üniversitesi, Birleşik Krallık’taki Birmingham Üniversitesi, Ulusal Yaşlanma Enstitüsü ve ABD’deki Nörobilim Programı ve biyomühendislik bölümünden araştırmacıları da içeriyordu. .
Kampüs Araştırma Kurulu, psikoloji bölümü ve Beckman Enstitüsü de dahil olmak üzere çok sayıda U. of I. fon sağlayıcısı bu araştırmayı destekledi.
.
Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN