Skeniranje mozga pokazuje učinke terapijske stimulacije mozga
Nevjerojatna nova istraživanja pružaju kliničarima vizualne dokaze o moždanim mrežama i kako električna stimulacija mozga pomaže resetiranju ili stimuliranju određenih regija mozga.
Dobro je utvrđeno da poticanje mozga električnom energijom ili drugim sredstvima može pomoći u ublažavanju simptoma različitih neuroloških i psihijatrijskih poremećaja. Klinička praksa često koristi pristup za liječenje stanja u rasponu od epilepsije do depresije.
Ali što se zapravo događa kad liječnici zaglave mozak?
Malo se zna o tome što ovu tehniku čini učinkovitom ili koja područja mozga trebaju biti usmjerena na liječenje različitih bolesti.
Novo istraživanje koje su vodili Sveučilište Pennsylvania i Sveučilište Buffalo označava korak naprijed u popunjavanju tih praznina u znanju. Istraživanje opisuje kako stimulacija pojedine regije mozga utječe na aktivaciju drugih regija i velike aktivnosti unutar mozga.
"Nemamo dobro razumijevanje učinaka stimulacije mozga", rekla je prva autorica dr. Sarah Muldoon, docentica matematike sa Sveučilišta u Buffalu
„Kada kliničar ima pacijenta s određenim poremećajem, kako može odlučiti koje dijelove mozga stimulirati? Naša je studija korak ka boljem razumijevanju kako moždano povezivanje može bolje informirati ove odluke. "
“Ako pogledate arhitekturu mozga, čini se da je to mreža međusobno povezanih regija koja međusobno komuniciraju na komplicirane načine. Pitanje koje smo postavili u ovom istraživanju bilo je koliko se mozak aktivira stimuliranjem jedne regije.
"Otkrili smo da neke regije imaju sposobnost usmjeravanja mozga u razna stanja vrlo lako kada se stimuliraju, dok druge regije imaju manji učinak", rekla je dr. Danielle S. Bassett, izvanredna profesorica bioinženjerstva u Sveučilište u Pennsylvaniji, škola za inženjerstvo i primijenjenu znanost.
Istraživanje je provedeno u suradnji s kognitivnim neuroznanstvenikom, dr. Jean M. Vettel, iz Vojno-istraživačkog laboratorija; teoretičar kontrole Fabio Pasqualetti sa Kalifornijskog sveučilišta, Riverside; Scott T. Grafton, doktor medicine, i Matthew Cieslak sa Sveučilišta u Kaliforniji, Santa Barbara; i Shi Gu s Odjela za psihijatriju Sveučilišta Pennsylvania.
Studija objavljena u PLOS Računalna biologija, koristio je računalni model za simulaciju moždane aktivnosti kod osam osoba čija je moždana arhitektura mapirana pomoću podataka izvedenih iz snimanja difuznog spektra. Ova tehnika snimanja stvara vrstu slike mozga snimljenu MRI skenerom.
Istraživači su ispitivali utjecaj stimuliranja svake od 83 regije u mozgu svakog ispitanika. Iako su rezultati varirali od osobe do osobe, pojavili su se zajednički trendovi.
Mrežna čvorišta - područja mozga koja su snažno povezana s drugim dijelovima mozga putem bijele tvari mozga - prikazala su ono što istraživači nazivaju "visokim funkcionalnim učinkom". Otkrili su da stimuliranje ovih regija rezultira globalnom aktivacijom mnogih regija mozga.
Ovaj je učinak bio posebno zapažen u dvije podmreže mozga za koje se zna da sadrže više regionalnih čvorišta.
Područja uključuju supkortikalnu mrežu (koja se sastoji od regija koje su se razvile relativno rano i kritične su za obradu osjećaja) i mrežu zadanog načina (koja se sastoji od regija koje su se kasnije razvile i kritične su za samoreferencijalnu obradu kada je osoba u mirovanju ili ne dovršavajući bilo koji zadatak).
Stimulativne regije u subkortikalnoj mreži kulminirale su globalnim promjenama, u kojima je zasvijetlila raznolikost područja u mozgu subjekta.
Poticanje regija u mreži zadanog načina također je lako dovelo do mnoštva novih stanja mozga, iako su obrasci aktivacije ograničeni osnovnom arhitekturom mozga - vezama bijele tvari između čvorova mreže i drugih dijelova mozga.
Unatoč ovom ograničenju, agilnost mreže podržava ideju da je mozak u stanju mirovanja vrlo pogodan za brzo prebacivanje u niz novih stanja usmjerenih na izvršavanje određenih zadataka.
Za razliku od regija unutar zadane mreže i subkortikalnih mreža, slabije povezana područja, poput senzornog i asocijacijskog korteksa, imala su ograničeniji učinak na moždanu aktivnost kada su aktivirana.
Ti obrasci sugeriraju da bi liječnici mogli slijediti dvije klase terapija kada je u pitanju stimulacija mozga: "široko resetiranje" koje mijenja globalnu dinamiku mozga ili usmjereniji pristup koji se usredotočuje na dinamiku samo nekoliko regija.
Studija potvrđuje nalaze prošlih istraživanja Bassetta i drugih o kontroli mogućih strukturnih mreža mozga. Za razliku od prošlih radova koji su koristili linearno modeliranje za postizanje rezultata, nova studija koristila je nelinearne modele koji točnije odražavaju složenu aktivnost mozga, rekao je Muldoon.
Izvor: Sveučilište u Buffalu
