Pregledi možganov kažejo učinke terapevtske stimulacije možganov
Neverjetne nove raziskave klinikom ponujajo vizualne dokaze o možganskih mrežah in kako električna stimulacija možganov pomaga ponastaviti ali spodbuditi določene možganske regije.
Ugotovljeno je, da lahko spodbujanje možganov z elektriko ali drugimi sredstvi pomaga ublažiti simptome različnih nevroloških in psihiatričnih motenj. Klinične prakse pogosto uporabljajo pristop za zdravljenje stanj, od epilepsije do depresije.
Toda kaj se v resnici zgodi, ko zdravniki zaprejo možgane?
Malo je znano, kaj naredi to tehniko učinkovito ali katera področja možganov je treba usmeriti za zdravljenje različnih bolezni.
Nova študija, ki sta jo vodili Univerza v Pensilvaniji in Univerza v Buffalu, pomeni korak naprej pri zapolnjevanju teh vrzeli v znanju. Raziskava opisuje, kako stimulacija posamezne regije možganov vpliva na aktivacijo drugih regij in obsežno aktivnost v možganih.
"Nimamo dobrega razumevanja učinkov možganske stimulacije," je dejala prva avtorica dr. Sarah Muldoon, docentka matematike na univerzi v Buffalu
»Ko ima zdravnik bolnika z določeno motnjo, kako se lahko odloči, katere dele možganov bo spodbudil? Naša študija je korak k boljšemu razumevanju, kako lahko možganska povezljivost bolje informira te odločitve. "
»Če pogledate arhitekturo možganov, se zdi, da gre za mrežo medsebojno povezanih regij, ki med seboj delujejo na zapletene načine. Vprašanje, ki smo si ga zastavili v tej študiji, je bilo, koliko možganov se aktivira s stimulacijo ene regije.
"Ugotovili smo, da lahko nekatere regije na stimulacijo zelo enostavno usmerijo možgane v različna stanja, druge pa imajo manjši učinek," je povedala dr. Danielle S. Bassett, izredna profesorica bioinženiringa v šola za tehniko in uporabne znanosti Univerze v Pennsylvaniji.
Raziskava je bila izvedena v sodelovanju s kognitivnim nevroznanstvenikom dr. Jean M. Vettelom iz Vojaškega raziskovalnega laboratorija; teoretik nadzora Fabio Pasqualetti z Kalifornijske univerze v Riversideu; Scott T. Grafton, doktor medicine, in Matthew Cieslak z Kalifornijske univerze v Santa Barbari; in Shi Gu z oddelka za psihiatrijo Univerze v Pennsylvaniji.
Študija, objavljena v PLOS Računalniška biologija, je uporabil računski model za simulacijo možganske aktivnosti pri osmih posameznikih, katerih možganska arhitektura je bila preslikana z uporabo podatkov, pridobljenih s slikanjem difuzijskega spektra. Ta slikovna tehnika ustvari vrsto možganske slike, ki jo posname MRI skener.
Raziskovalci so preučevali vpliv stimulacije vsake od 83 regij v možganih posameznika. Rezultati so se sicer razlikovali glede na posameznika, vendar so se pojavili skupni trendi.
Omrežna vozlišča - področja možganov, ki so prek možganske bele snovi močno povezana z drugimi deli možganov - so pokazala tisto, kar raziskovalci imenujejo "visok funkcionalni učinek". Ugotovili so, da je spodbujanje teh regij povzročilo globalno aktivacijo številnih možganskih regij.
Ta učinek je bil še posebej opazen v dveh podmrežah možganov, za katera je znano, da vsebujejo več regionalnih vozlišč.
Območja vključujejo podkortično mrežo (ki jo sestavljajo regije, ki so se razvile razmeroma zgodaj in so ključne za obdelavo čustev) in omrežje privzetega načina (ki jo sestavljajo regije, ki so se razvile kasneje in so kritične za samoreferenčno obdelavo, ko je oseba v mirovanju ali ne dokonča nobene naloge).
Spodbujajoče regije v podkortični mreži so dosegle vrhunec v globalnih spremembah, v katerih se je zasvetila raznolikost področij v možganih subjekta.
Spodbujanje regij v omrežju privzetega načina je prav tako enostavno pripeljalo do številnih novih možganskih stanj, čeprav je vzorce aktivacije omejevala temeljna arhitektura možganov - povezave bele snovi med vozlišči mreže in drugimi deli možganov.
Kljub tej omejitvi okretnost omrežja podpira idejo, da so možgani v mirovanju zelo primerni za hiter prehod v vrsto novih stanj, usmerjenih v dokončanje določenih nalog.
V nasprotju z regijami v omrežju v privzetem načinu in podkortičnimi mrežami so imela šibkejša področja, na primer v senzorični in asociacijski skorji, ob aktiviranju bolj omejen učinek na možgansko aktivnost.
Ti vzorci kažejo, da bi lahko zdravniki izvajali dva razreda terapij, ko gre za stimulacijo možganov: "široko ponastavitev", ki spreminja globalno možgansko dinamiko, ali bolj ciljno usmerjen pristop, ki se osredotoča na dinamiko le nekaterih regij.
Študija potrjuje ugotovitve preteklih raziskav Bassetta in drugih o obvladljivosti strukturnih mrež možganov. V nasprotju s preteklim delom, ki je za doseganje rezultatov uporabljalo linearno modeliranje, je nova študija uporabila nelinearne modele, ki natančneje odražajo zapleteno aktivnost možganov, je dejal Muldoon.
Vir: Univerza v Buffalu
