Az MRI-vizsgálat megkérdőjelezi az emberi agy működésével kapcsolatos ismereteinket – a fizika világa

Hogyan működik az emberi agy? Attól függ, kit kérdezel.

Az iskolában valószínűleg azt tanították neked, hogy agyunk több milliárd idegsejtet tartalmaz, amelyek feldolgozzák a bemeneteket, és segítenek gondolataink, érzelmeink és mozgásaink kialakításában. Kérdezze meg a képalkotó szakembereket, és megtudhatja, hogyan láthatjuk az agyat különböző módon különféle képalkotó technikák segítségével, és mit tanulhatunk az egyes képekből. Az idegtudósok a neuronok és a kapcsolódó vegyi anyagok, például a dopamin és a szerotonin közötti kölcsönhatásokról is mesélnek.

Ha megkérdezi a matematikai keretekre összpontosító idegtudósok egy alcsoportját, hogy az agy alakja hogyan befolyásolja az agy tevékenységét – a matematikai idegtudomány egy olyan területe, amelyet neurális térelméletnek neveznek –, akkor más módon is megértheti az agy alakja, szerkezete és működése közötti kapcsolatot. .

A neurális térelmélet az agy működésének hagyományos megértésére épít. Az agy fizikai alakját – a kéreg méretét, hosszát és görbületét, valamint az alkéreg háromdimenziós alakját – olyan állványként használja, amelyen az agyi tevékenység időben és térben történik. A tudósok ezután az agy makroszkópikus elektromos aktivitását modellezik az agy geometriájának felhasználásával, hogy korlátokat állítsanak elő. A kéreg mentén zajló elektromos aktivitás például az idegszövet lapján terjedő utazó hullámok szuperpozíciójaként modellezhető.

„Az az elképzelés, hogy az agy geometriája befolyásolhatja vagy korlátozhatja a bent zajló tevékenységet, nem egy hagyományos idegtudományi kérdés, igaz? Ez egy nagyon ezoterikus kérdés… Évtizedekig tartó munka folyik az agy bonyolult huzalozásának feltérképezésén, és úgy gondoltuk, hogy az agyból kilépő összes tevékenységet ez a bonyolult huzalozás hajtja. James Pang, a Monash Egyetem kutatója Turner Institute for Brain and Mental Health.

Egy tanulmány Természet, Pang és munkatársai megkérdőjelezték ezt az uralkodó felfogást az agy alakja és a funkcionális MRI (fMRI) aktivitás közötti szoros kapcsolat azonosításával.

A kutatók a sajátmódusoknak nevezett természetes rezonanciákat tanulmányozták, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a rendszer különböző részei azonos frekvencián rezegnek, például az agyban a feladat által kiváltott fMRI-vizsgálat során fellépő gerjesztéseket. Amikor matematikai modelleket alkalmaztak a neurális térelméletből több mint 10,000 XNUMX tevékenységi térképre és fMRI adatra Human Connectome projekt, a kutatók azt találták, hogy a kérgi és szubkortikális aktivitás az agy egészére kiterjedő sajátmódusok gerjesztésének eredménye, amelyek 6 cm-ig terjedő és azt meghaladó térbeli hullámhosszúak. Ez az eredmény ellentétben áll azzal a vezető meggyőződéssel, hogy az agyi tevékenység lokalizált.

„Régóta azt gondoltuk, hogy bizonyos gondolatok vagy érzések bizonyos agyi részekben aktivitást váltanak ki, de ez a tanulmány feltárja, hogy a strukturált aktivitási minták szinte az egész agyban gerjesztődnek, éppúgy, mint ahogyan a hangjegyek az agyban fellépő rezgésekből származnak. egy hegedűhúr teljes hossza, és nem csak egy elszigetelt szegmens” – mondja Pang egy sajtónyilatkozatában.

A gépi tanulás betekintést nyújt az emberi agyba

Pang és munkatársai azt is összehasonlították, hogy az agyi alakmodellekből nyert geometriai sajátmódusok hogyan teljesítenek az agyi konnektivitás modelljeiből nyert konnektív sajátmódusokhoz képest. Azt találták, hogy a geometriai sajátmódusok nagyobb korlátokat szabnak az agyi aktivitásnak, mint a konnektoros sajátmódusok, ami arra utal, hogy az agy körvonalai és görbületei erősen befolyásolják az agyi aktivitást – talán még nagyobb mértékben is, mint maguk az idegsejtek populációi közötti komplex összekapcsolhatóság.

Egyszerűen fogalmazva, a tudósok eredményei megkérdőjelezik tudásunkat az emberi agy működéséről.

"Nem állítjuk, hogy az agyban lévő kapcsolat nem fontos" - mondja Pang. „Azt mondjuk, hogy az agy alakja is jelentős mértékben hozzájárul. Nagyon valószínű, hogy mindkét világnak van némi szinergiája… évtizedekig és évtizedekig tartó munka folyik mindkét oldalról a neurális térelmélet világában és a konnektivitás világában, és véleményem szerint mindkettő fontos. Ez a tanulmány nagyon sok lehetőséget nyit meg – megvizsgálhatjuk, hogy a geometriai sajátmódusok hogyan változnak az idegrendszer fejlődése során, vagy például klinikai rendellenességek miatt megzavarják őket. Elég izgalmas.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/mri-study-challenges-our-knowledge-of-how-the-human-brain-works/