Pemetaan metabolik baru mengungkapkan bagaimana otak manusia terhubung

Pencarian untuk memahami diri kita sendiri dengan memodelkan otak manusia berlanjut minggu ini dengan berita dari Jerman, di mana tim peneliti menemukan cara untuk menggabungkan dua modalitas pencitraan otak yang berbeda untuk memberikan arah ke penghubung, atau peta konektivitas manusia. otak.

Informasi tentang fungsi otak manusia yang hidup secara historis sulit diperoleh, bahkan dengan teknik pencitraan medis yang canggih. fMRI menghasilkan sekumpulan potongan gambar yang dapat dipasang kembali menjadi model 3D dengan resolusi spasial yang bagus. Namun pemindaian MRI memiliki resolusi temporal yang rendah - di bawah interval pengambilan sampel sekitar satu hingga dua detik, pemindaian yang lebih cepat tidak menghasilkan detail tambahan.

Artinya, fMRI tidak mungkin mengikuti kecepatan otak, jadi meskipun kita tahu banyak tentang konektivitas struktural otak, kita tidak tahu banyak tentang konektivitas fungsional. Ketika area sensorik dan kognitif menyala sebagai respons terhadap rangsangan, sulit untuk mengatakan ke arah mana sungai informasi mengalir. Tetapi bukan tidak mungkin - ini hanya membutuhkan beberapa kolaborasi.



connectome

Penghubung manusia. Kredit: Proyek Hubungan Manusia

Tim peneliti interdisipliner dari Technischen Universitaet Muenchen menemukan cara baru untuk menerapkan fisiologi medis, yang disebut MCM: pemetaan konektivitas metabolik. Gagasannya didasarkan pada premis bahwa tidak semua saraf mengonsumsi energi dalam jumlah yang sama; neuron hilir mengkonsumsi bagian terbesar dari energi metabolik dalam setiap pertukaran sinaptik tertentu. Meskipun pindaian fMRI tidak unggul dalam menyediakan data fungsional - lebih baik digunakan untuk pencitraan struktural - Pemindaian PET beroperasi dalam domain waktu. Pemindaian PET (positron emission tomography) mengambil data metabolik yang bergantung pada metabolisme glukosa. Mengingat konektivitas anatomis otak manusia yang teratur, para peneliti beralasan, menghubungkan data fMRI dengan data pemindaian PET yang diambil secara bersamaan akan memungkinkan mereka untuk melacak arah penghubung berdasarkan di mana energi metabolik digunakan.

Metode mereka elegan. Para peneliti memilih metodologi tes mata-tertutup-versus-mata-terbuka dan bekerja dengan 24 sukarelawan sehat untuk menunjukkan bahwa aliran sinyal di otak berubah sesuai dengan perubahan kondisi visual, mencatat bahwa 'penglihatan adalah satu-satunya sensasi yang dapat terganggu. secara sukarela dengan cara yang alami. ' Ketika mata subjek terbuka - dan hanya saat itu - MCM dengan andal menunjukkan bahwa korteks visual awal menerima sinyal dari jaringan arti-penting. (Jaringan arti-penting melakukan penyaringan signal-to-noise, memberi tahu otak apa yang relevan dan apakah harus bertindak.)

Penelitian seperti ini memiliki penerapan yang lebih dari sekadar membuat gambar-gambar indah dari koneksi anatomi. Kesehatan manusia memanfaatkan wawasan tentang konektivitas normal versus abnormal di otak - hal ini terkait dengan gangguan mulai dari epilepsi hingga Alzheimer, dari autisme hingga OCD. Connectomics fungsional memberikan gambaran yang menggoda tentang perawatan kesehatan mental yang dirancang khusus.

Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang connectome di situs utama proyek- dan lihat studi konektivitas di sini!

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com