Наш мозг тоже имеет "отпечатки пальцев"

Извлечение "отпечатков пальцев" из данных о связях мозга человека стало новым рубежом в нейронауке.

"Я думаю об этом каждый день и мечтаю об этом по ночам. Это вся моя жизнь вот уже пять лет", - говорит Энрико Амико, ученый и стипендиат SNSF Ambizione в Лаборатории обработки медицинских изображений EPFL и Центре нейропротезирования EPFL. Он говорит о своих исследованиях человеческого мозга в целом и отпечатков мозга в частности. Он выяснил, что у каждого из нас есть "отпечаток пальца" мозга и что этот отпечаток меняется со временем. Его выводы только что были опубликованы в журнале Science Advances.

Достаточно двух сканирований

"Мои исследования изучают сети и связи в мозге, особенно связи между различными областями, чтобы лучше понять, как все устроено", - говорит Амико. "Мы делаем это в основном с помощью магнитно-резонансной томографии, которая измеряет активность мозга в течение определенного периода времени". Его исследовательская группа обрабатывает снимки для создания графиков, представленных в виде красочных матриц, которые суммируют активность мозга испытуемого. Этот вид моделирования известен в научных кругах как сетевая нейронаука или коннектомика мозга.

"Вся необходимая нам информация содержится в этих графиках, известных как "функциональные коннектомы мозга". Коннектома - это карта нейронной сети. Она показывает, что делали испытуемые во время МРТ - например, отдыхали ли они или выполняли какие-то другие задачи. Наши коннектомы меняются в зависимости от того, какая деятельность осуществлялась и какие части мозга использовались", - говорит Амико.

Несколько лет назад неврологи из Йельского университета, изучавшие эти коннектомы, обнаружили, что у каждого из нас есть уникальный отпечаток мозга. Сравнивая графики, полученные в результате МРТ-сканирования одних и тех же испытуемых с разницей в несколько дней, они смогли правильно сопоставить два снимка одного испытуемого почти в 95% случаев. Другими словами, они могли точно идентифицировать человека по отпечатку его мозга. "Это действительно впечатляет, потому что идентификация была проведена с использованием только функциональных коннектомов, которые, по сути, являются набором корреляционных оценок", - говорит Амико.

Он решил сделать еще один шаг вперед. В предыдущих исследованиях отпечатки пальцев мозга определялись с помощью МРТ-сканирования, которое длилось несколько минут. Но ему стало интересно, можно ли идентифицировать эти отпечатки уже через несколько секунд, или существует определенный момент времени, когда они появляются, и если да, то как долго длится этот момент?

"До сих пор неврологи определяли отпечатки пальцев мозга с помощью двух снимков МРТ, сделанных в течение довольно длительного периода времени. Но действительно ли отпечатки появляются, например, через пять секунд, или им требуется больше времени? И что если отпечатки разных участков мозга появляются в разные моменты времени? Никто не знал ответа. Поэтому мы протестировали различные временные шкалы, чтобы посмотреть, что произойдет", - говорит Амико.

Его исследовательская группа обнаружила, что семи секунд недостаточно для обнаружения полезных данных, а вот около 1 минуты 40 секунд - вполне. "Мы поняли, что информацию, необходимую для составления отпечатка мозга, можно получить за очень короткий промежуток времени", - говорит Амико. "Нет необходимости в МРТ, которая измеряет активность мозга в течение пяти минут, например. Можно использовать и более короткие временные шкалы". Его исследование также показало, что самые быстрые отпечатки мозга начинают появляться в сенсорных областях мозга, и особенно в областях, связанных с движением глаз, зрительным восприятием и зрительным вниманием. Со временем и лобные области коры, связанные с более сложными когнитивными функциями, начинают раскрывать уникальную для каждого из нас информацию.

Следующим шагом будет сравнение отпечатков мозга здоровых пациентов и тех, кто страдает болезнью Альцгеймера. "Судя по моим первым результатам, похоже, что особенности, которые делают отпечаток мозга уникальным, неуклонно исчезают по мере прогрессирования болезни", - говорит Амико. "Становится все труднее идентифицировать людей на основе их коннектомов. Как будто человек с болезнью Альцгеймера теряет свою мозговую идентичность".

В этой связи потенциальным применением может стать раннее выявление неврологических заболеваний, при которых отпечатки мозга исчезают. Методика Амико может быть использована для пациентов, страдающих аутизмом или инсультом, или даже для людей с наркотической зависимостью. "Это всего лишь еще один маленький шаг к пониманию того, что делает наш мозг уникальным: возможности, которые может открыть это понимание, безграничны". опубликовано econet.ru по материалам medicalxpress.com

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet