Smadzeņu skenēšana parāda smadzeņu terapeitiskās stimulācijas ietekmi
Apbrīnojami jauns pētījums sniedz ārstiem vizuālus pierādījumus par smadzeņu tīkliem un to, kā smadzeņu elektriskā stimulācija palīdz atiestatīt vai stimulēt noteiktus smadzeņu reģionus.
Ir vispāratzīts, ka smadzeņu stimulēšana, izmantojot elektrību vai citus līdzekļus, var palīdzēt mazināt dažādu neiroloģisku un psihisku traucējumu simptomus. Klīniskajā praksē bieži tiek izmantota pieeja, lai ārstētu slimības, sākot no epilepsijas līdz depresijai.
Bet kas tad īsti notiek, kad ārsti aplauj smadzenes?
Par to, kas padara šo paņēmienu efektīvu, vai par to, kuras smadzeņu zonas būtu jākoncentrē dažādu slimību ārstēšanai, ir maz.
Jauns pētījums, ko vadīja Pensilvānijas universitāte un Bufalo universitāte, iezīmē soli uz priekšu, lai aizpildītu šīs zināšanu nepilnības. Pētījumā aprakstīts, kā viena smadzeņu reģiona stimulēšana ietekmē citu reģionu aktivizāciju un liela mēroga aktivitāti smadzenēs.
"Mums nav laba izpratne par smadzeņu stimulēšanas sekām," sacīja pirmā autore Sāra Muldūna, Ph.D., Bufalo universitātes matemātikas docente
“Kad klīnicistam ir pacients ar noteiktu traucējumu, kā viņi var izlemt, kuras smadzeņu daļas stimulēt? Mūsu pētījums ir solis ceļā uz labāku izpratni par to, kā smadzeņu savienojamība var labāk informēt šos lēmumus. ”
"Ja paskatās uz smadzeņu arhitektūru, šķiet, ka tas ir savstarpēji savienotu reģionu tīkls, kas savstarpēji sarežģīti mijiedarbojas. Jautājums, ko mēs uzdevām šajā pētījumā, bija tas, cik liela daļa smadzeņu tiek aktivizēta, stimulējot vienu reģionu.
"Mēs atklājām, ka dažiem reģioniem ir iespēja stimulējot smadzenes ļoti viegli vadīt dažādus stāvokļus, savukārt citiem reģioniem ir mazāka ietekme," teica Danielle S. Bassett, Ph.D., bioinženierijas asociētā profesore Pensilvānijas Universitātes Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skola.
Pētījums tika veikts sadarbībā ar armijas pētniecības laboratorijas kognitīvo neirozinātnieku Žanu M. Fetelu, Ph.D. kontroles teorētiķis Fabio Pasqualetti no Kalifornijas universitātes, Riversaidā; Skots T. Graftons, M. D., un Metjū Cieslaks no Kalifornijas universitātes, Santa Barbara; un Shi Gu no Pensilvānijas universitātes Psihiatrijas katedras.
Pētījums, kas publicēts PLOS skaitļošanas bioloģija, izmantoja skaitļošanas modeli, lai simulētu smadzeņu darbību astoņiem indivīdiem, kuru smadzeņu arhitektūra tika kartēta, izmantojot datus, kas iegūti no difūzijas spektra attēlveidošanas. Šī attēlveidošanas tehnika rada smadzeņu attēla veidu, ko uzņem MRI skeneris.
Pētnieki pārbaudīja katra 83 smadzeņu katra reģiona stimulēšanas ietekmi. Lai gan rezultāti mainījās atkarībā no cilvēka, parādījās kopīgas tendences.
Tīkla centrmezgli - smadzeņu apgabali, kas ar smadzeņu baltās vielas starpniecību ir cieši saistīti ar citām smadzeņu daļām - parādīja to, ko pētnieki sauc par “augstu funkcionālo efektu”. Viņi atklāja, ka šo reģionu stimulēšana izraisīja daudzu smadzeņu reģionu globālu aktivizāciju.
Šis efekts bija īpaši ievērojams divos smadzeņu apakštīklos, kas, kā zināms, satur vairākus reģionālos mezglus.
Teritorijās ietilpst subkortikālais tīkls (kas sastāv no reģioniem, kas attīstījās salīdzinoši agri un ir kritiski emociju apstrādei) un noklusējuma režīma tīkls (kas sastāv no reģioniem, kas attīstījās vēlāk un ir kritiski pašreferenciālai apstrādei, kad persona ir miera stāvoklī vai nepilda nevienu uzdevumu).
Stimulējošie reģioni subkortikālajā tīklā vainagojās ar globālām izmaiņām, kurās iedegās dažādu apgabalu subjekta smadzenēs.
Reģionu stimulēšana noklusējuma režīma tīklā arī viegli noveda pie pārpilnības jaunu smadzeņu stāvokļu, lai gan aktivācijas modeļus ierobežoja smadzeņu pamatā esošā arhitektūra - baltās vielas saites starp tīkla mezgliem un citām smadzeņu daļām.
Neskatoties uz šo ierobežojumu, tīkla veiklība atbalsta ideju, ka "miera stāvoklī" esošās smadzenes ir labi piemērotas, lai ātri pārietu uz virkni jaunu stāvokļu, kas paredzēti konkrētu uzdevumu veikšanai.
Atšķirībā no reģioniem noklusējuma režīma tīklā un subkortikālajos tīklos, vājāk savienotajiem apgabaliem, piemēram, maņu un asociācijas garozā, aktivizējot, bija ierobežotāka ietekme uz smadzeņu darbību.
Šie modeļi liek domāt, ka, runājot par smadzeņu stimulēšanu, ārsti varētu izmantot divas terapijas klases: “plašu atiestatīšanu”, kas maina smadzeņu globālo dinamiku, vai mērķtiecīgāku pieeju, kas koncentrējas tikai uz dažu reģionu dinamiku.
Pētījums apstiprina Baseta un citu iepriekšējo pētījumu secinājumus par smadzeņu strukturālo tīklu vadāmību. Pretstatā iepriekšējam darbam, kurā rezultātu sasniegšanai tika izmantota lineārā modelēšana, jaunajā pētījumā tika izmantoti nelineāri modeļi, kas precīzāk atspoguļo smadzeņu sarežģīto darbību, sacīja Muldūns.
Avots: Bufalo universitāte
