Ryc. 1. Znaczne zmiany aktywności całego mózgu podczas wykonywania tego samego zadania lub różnych zadań dla reprezentatywnego podmiotu.
Każda myśl, działanie i emocje, których doświadczamy, są napędzane niezwykłą złożonością ludzkiego mózgu. Kiedy wykonujemy nawet najprostsze zadania, takie jak czytanie słowa lub stukanie palcem, nasz mózg organizuje symfonię aktywności, która obejmuje wiele regionów współpracujących. Ale ile tej aktywności mózgu jest dzielone między nami i ile wyjątkowo jest nasza? To intrygujące pytanie skłoniło badaczy do zbadania drobnej granicy między tym, co czyni nasze mózgi podobne, a tym, co czyni je wyraźnie indywidualnymi. Badając aktywność mózgu podczas różnych zadań, naukowcy zaczynają rozwijać tajemnice, w jaki sposób nasze mózgi funkcjonują w sposób, który jest zarówno powszechnie ludzki, jak i wyjątkowo osobisty.
Zrozumienie, jak poszczególne ludzkie mózgi działają podczas określonych zadań, od dawna fascynuje neuronaukowców. Ostatnie badania prowadzone przez dr Jie Huang z Michigan State University zagłębiają się w skomplikowane funkcjonowanie mózgu, odkrywając zarówno podobieństwa, jak i indywidualność w aktywności mózgu, gdy ludzie wykonują zadania. Opublikowane w naukach mózgu, badanie to zapewnia cenne wgląd w dynamiczną naturę funkcji mózgu i jej implikacje dla zrozumienia ludzkich zachowań.
Dr Huang przeprowadził badanie przy użyciu funkcjonalnego obrazowania rezonansu magnetycznego (FMRI) w celu zbadania aktywności mózgu w różnych zadaniach. Uczestniczyła w niewielkiej grupie zdrowych osób, wykonując trzy odrębne zadania: czytanie słów, oglądanie wzorów i stukanie palców. Aktywność mózgu każdego pacjenta była monitorowana podczas wielu prób zadań, umożliwiając badaczom zbadanie, w jaki sposób funkcja mózgu różniła się nie tylko między jednostkami, ale także z jednego badania do drugiej w ramach tej samej osoby.
Jednym z kluczowych ustaleń jest to, że aktywność mózgu wykazuje znaczącą zmienność od próby do próby w tym samym typie zadania dla każdego osobnika. Ta zmiana nie jest jednolita w różnych zadaniach. Na przykład zadanie stukania palca w prawej stronie konsekwentnie aktywowało kory po lewej czujnika i dodatkowym obszarze motorycznym we wszystkich próbach i osobach, co sugeruje silną wspólność funkcji mózgu dla tego zadania. Jednak nawet w ramach tego spójnego wzorca aktywacji istniały znaczące różnice w zakresie aktywacji między jednostkami i między próbami.
Pomimo tych wspólnych wzorców badanie dr Huanga podkreśliło niezwykłą indywidualność aktywności mózgu. Ta indywidualność została określona ilościowo poprzez porównanie korelacji przestrzennej map aktywności mózgu w różnych badaniach i zadaniach. Wyniki ujawniły, że chociaż niektóre regiony mózgu wykazywały spójne wzorce aktywacji, ogólna aktywność mózgu różniła się znacznie między jednostkami, podkreślając spersonalizowaną naturę funkcji mózgu.
Omawiając te odkrycia, dr Huang stwierdził: „Nasze badanie pokazuje, że chociaż występują podobieństwa w aktywności mózgu podczas wykonywania określonych zadań, indywidualność funkcji mózgu jest głęboka. Ta indywidualność ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia neuronowych podstaw poszczególnych cech behawioralnych i klinicznych. ”
Implikacje wykraczają poza zrozumienie podstawowej funkcji mózgu. Zmienność aktywności mózgu zaobserwowana w tych badaniach może mieć znaczące implikacje dla spersonalizowanej medycyny, szczególnie w opracowywaniu dostosowanych interwencji w zaburzeniach neurologicznych i psychicznych. Rozumiejąc unikalne wzorce aktywności mózgu u osób, klinicyści mogą potencjalnie zaprojektować bardziej skuteczne leczenie, które są zgodne z specyficznym profilem neuronowym każdej osoby.
Dr Huang zastosował nową metodę oceny aktywności całego mózgu, skorelowania idealnych sygnałów czasowych z rzeczywistymi sygnałami mózgu uchwyconymi podczas FMRI. Takie podejście pozwoliło im wygenerować pełne przestrzenne mapy aktywności mózgu, oferując kompleksowe spojrzenie na to, jak różne regiony mózgu działają razem podczas wykonywania zadań. W badaniu zbadano także wspólność aktywności mózgu u osób, stwierdzając, że chociaż niektóre sieci specyficzne dla zadania były konsekwentnie aktywowane u osób, stopień aktywacji był różny, odzwierciedlając wzajemne oddziaływanie między wspólnymi i poszczególnymi procesami neuronowymi.
Podsumowując, praca dr Jie Huang rzuca światło na złożoną i dynamiczną naturę aktywności ludzkiego mózgu. Ujawniając zarówno podobieństwa, jak i indywidualność w funkcji mózgu podczas wykonywania zadań, badania te przyczyniają się do naszego zrozumienia neuronowych podstaw ludzkich zachowań. Ponieważ dziedzina neurobiologii nadal bada tę dynamikę, badania takie jak ta będą miały kluczowe znaczenie dla rozwoju naszej wiedzy i informowaniu o przyszłych zastosowaniach klinicznych.
Referencje dziennika
Huang, J. (2024). „Wspólność i indywidualność ludzkich mózgów podczas wykonywania zadań”. Brain Sciences, 14 (125). Doi: https://doi.org/10.3390/brainsci14020125
O autorze
Jie HuangPh.D., jest profesorem na Wydziale Radiologii na Michigan State University. W ciągu ostatnich 25 lat prowadzi badania oparte na MRI, w tym opracowanie techniki, akwizycję i analizę obrazu oraz zastosowanie zaawansowanych technik MRI zarówno w nauce podstawowej, jak i badaniach klinicznych. Jego zainteresowania badawcze koncentrują się głównie na badaniu neuroobrazowania ludzkiego mózgu. Dr Huang niedawno wymyślił koncepcję FAUPA (obszar funkcjonalny jednolitej działalności łącznej) i wynalazł metodę identyfikacji FAUPA z FMRI. Zdefiniował FAUPA jako obszar, w którym czasowa zmienność aktywności jest taka sama na całym obszarze, tj. Działanie zbiorcze jest jednolitą aktywnością dynamiczną. Określenie faupa jest obiektywne i automatyczne bez konieczności apriorycznie Znajomość pogrubionej odpowiedzi indukowanej aktywnością, zapewniając nową metodę opartą na danych do identyfikacji FAUPA dla każdego mózgu z wykonywaniem zadań lub bez. W przypadku zidentyfikowanych FAUPA określał ilościowo związek aktywności powierzchni mózgu z aktywnością całego mózgu dla każdego mózgu. Jego obecne badania znajdują odzwierciedlenie w jego 5-recenzowanych publikacjach z recenzowanego czasopisma.
