Aju skaneerimine näitab aju terapeutilise stimulatsiooni mõju
Uus hämmastav uuring annab arstidele visuaalse tõendusmaterjali ajuvõrkude kohta ja sellest, kuidas aju elektriline stimulatsioon aitab konkreetseid ajupiirkondi taastada või stimuleerida.
On hästi tõestatud, et aju stimuleerimine elektri või muude vahendite abil võib aidata leevendada erinevate neuroloogiliste ja psühhiaatriliste häirete sümptomeid. Kliinilistes tavades kasutatakse sageli lähenemisviisi seisundite raviks alates epilepsiast kuni depressioonini.
Mis aga tegelikult juhtub, kui arstid aju seovad?
Vähe on teada, mis muudab selle tehnika efektiivseks või millised ajupiirkonnad peaksid olema suunatud erinevate haiguste raviks.
Pennsylvania ülikooli ja Buffalo ülikooli juhitud uus uuring tähistab sammu nende teadmiste lünkade täitmisel. Uuringus kirjeldatakse, kuidas aju ühe piirkonna stimuleerimine mõjutab teiste piirkondade aktiveerumist ja suuremahulist aktiivsust ajus.
"Meil pole aju stimulatsiooni mõjudest hästi aru," ütles esimene autor Sarah Muldoon, Ph.D., Buffalo ülikooli matemaatika dotsent.
"Kui arstil on teatud häirega patsient, kuidas nad saavad otsustada, milliseid aju osi stimuleerida? Meie uuring on samm paremini mõista, kuidas aju ühenduvus saab neid otsuseid paremini teavitada. "
„Kui vaadata aju arhitektuuri, näib see olevat ühendatud piirkondade võrgustik, mis suhtlevad omavahel keerulisel viisil. Küsimus, mille me selles uuringus küsisime, oli see, kui palju aju aktiveeritakse, stimuleerides ühte piirkonda.
"Leidsime, et mõnel piirkonnal on stimuleerimisel aju väga lihtne juhtida erinevatesse riikidesse, samas kui teistel piirkondadel on vähem mõju," ütles biotehnika dotsent Danielle S. Bassett Pennsylvania ülikooli inseneri- ja rakendusteaduste kool.
Uuring viidi läbi koostöös armee uurimislabori kognitiivse neuroteadlase Jean M. Vetteliga; juhtteoreetik Fabio Pasqualetti Riverside'i California ülikoolist; Scott T. Grafton, MD, ja Matthew Cieslak California ülikoolist, Santa Barbara; ja Shi Gu Pennsylvania ülikooli psühhiaatriaosakonnast.
Uuring, avaldatud aastal PLOS-i arvutusbioloogia, kasutas arvutusmudelit, et simuleerida aju aktiivsust kaheksal isikul, kelle aju arhitektuur kaardistati hajutusspektri pildistamisel saadud andmete abil. See pildistamistehnika loob teatud tüüpi ajupildi, mille teeb MRI skanner.
Teadlased uurisid iga subjekti aju kõigi 83 piirkonna stimuleerimise mõju. Kui tulemused olid inimese lõikes erinevad, ilmnesid ühised suundumused.
Võrgusõlmed - ajupiirkonnad, mis on aju valge aine kaudu tugevalt ühendatud teiste ajuosadega - näitasid seda, mida teadlased nimetavad "kõrgeks funktsionaalseks efektiks". Nad avastasid, et nende piirkondade stimuleerimine põhjustas paljude ajupiirkondade ülemaailmse aktiveerimise.
See efekt oli eriti tähelepanuväärne aju kahes alamvõrgus, mis teadaolevalt sisaldavad mitut piirkondlikku jaoturit.
Need piirkonnad hõlmavad alamkortikaalset võrku (mis koosneb suhteliselt varakult arenenud piirkondadest ja on emotsioonide töötlemiseks kriitilise tähtsusega) ja vaikerežiimi võrku (mis koosneb piirkondadest, mis arenesid hiljem ja on kriitilised enesereferentsiaalse töötlemise jaoks, kui inimene on puhkeasendis või ühtegi ülesannet täitmata).
Alamkortikaalse võrgu piirkondade stimuleerimine kulmineerus ülemaailmsete muutustega, kus indiviidi ajus süttis piirkondade mitmekesisus.
Piirkondade stimuleerimine vaikerežiimis võrgus viis ka hõlpsasti paljude uute ajeseisunditeni, ehkki aktiveerimismudeleid piiras aju aluseks olev arhitektuur - võrgu sõlmede ja aju teiste osade vahelised valged ained.
Hoolimata sellest piirangust, toetab võrgu agiilsus ideed, et puhkeolekus olev aju sobib hästi kiiresti konkreetsete ülesannete täitmiseks suunatud uutesse olekutesse.
Erinevalt vaikerežiimi võrgupiirkondadest ja alamkortikaalsetest võrkudest mõjutasid nõrgemini ühendatud piirkonnad, näiteks sensoorses ja assotsiatsioonikoores, aju aktiivsusele piiratumalt.
Need mudelid viitavad sellele, et aju stimulatsiooni osas võiksid arstid kasutada kahte klassi ravimeetodeid: "lai lähtestamine", mis muudab aju globaalset dünaamikat, või sihipärasem lähenemine, mis keskendub vaid mõne piirkonna dünaamikale.
Uuring kinnitab Bassetti ja teiste varasemate uuringute tulemusi aju struktuurivõrkude kontrollitavuse kohta. Erinevalt varasemast tööst, kus tulemuste saavutamiseks kasutati lineaarset modelleerimist, kasutati uues uuringus mittelineaarseid mudeleid, mis kajastavad täpsemini aju keerukat aktiivsust, ütles Muldoon.
Allikas: Buffalo ülikool
