Studi MRI menantang pengetahuan kita tentang cara kerja otak manusia – Dunia Fisika

Bagaimana cara kerja otak manusia? Itu tergantung pada siapa Anda bertanya.

Di sekolah, Anda mungkin diajari bahwa otak kita mengandung miliaran neuron yang memproses masukan dan membantu kita membentuk pikiran, emosi, dan gerakan. Tanyakan pada spesialis pencitraan, dan Anda akan belajar tentang bagaimana kita dapat melihat otak dengan cara yang berbeda menggunakan berbagai teknik pencitraan dan tentang apa yang dapat kita pelajari dari setiap gambar. Ahli saraf juga akan memberi tahu Anda tentang interaksi antara neuron dan bahan kimia terkait, seperti dopamin dan serotonin.

Jika Anda bertanya kepada subkelompok ahli saraf yang fokus pada kerangka matematika tentang bagaimana bentuk otak memengaruhi aktivitasnya – bidang ilmu saraf matematika yang disebut teori bidang saraf – Anda akan mulai memahami hubungan antara bentuk, struktur, dan fungsi otak dengan cara lain. .

Teori medan saraf dibangun di atas pemahaman konvensional kita tentang cara kerja otak. Ini menggunakan bentuk fisik otak – ukuran, panjang dan kelengkungan korteks, dan bentuk subkorteks tiga dimensi – sebagai perancah di mana aktivitas otak terjadi dari waktu ke waktu dan ruang. Para ilmuwan kemudian memodelkan aktivitas elektrik makroskopis otak menggunakan geometri otak untuk memberikan batasan. Aktivitas listrik di sepanjang korteks, misalnya, dapat dimodelkan sebagai superposisi gelombang perjalanan yang merambat melalui selembar jaringan saraf.

“Gagasan bahwa geometri otak dapat memengaruhi atau membatasi aktivitas apa pun yang terjadi di dalamnya bukanlah pertanyaan ilmu saraf konvensional, bukan? Ini adalah pertanyaan yang sangat esoteris… Sudah puluhan tahun upaya untuk memetakan jaringan otak yang rumit, dan kami berpikir bahwa semua aktivitas yang keluar dari otak didorong oleh jaringan yang rumit ini,” kata James Pang, seorang peneliti di Universitas Monash Institut Turner untuk Otak dan Kesehatan Mental.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Alam, Pang dan rekan-rekannya menantang pemahaman umum ini dengan mengidentifikasi hubungan yang kuat antara bentuk otak dan aktivitas fungsional MRI (fMRI).

Para peneliti sedang mempelajari resonansi alami yang disebut eigenmodes, yang terjadi ketika berbagai bagian sistem bergetar pada frekuensi yang sama, seperti eksitasi yang terjadi di otak selama pemindaian fMRI yang dilakukan oleh tugas. Ketika mereka menerapkan model matematika dari teori medan saraf ke lebih dari 10,000 peta aktivitas dan data fMRI dari Proyek Connectome Manusia, para peneliti menemukan bahwa aktivitas kortikal dan subkortikal dihasilkan dari eksitasi eigenmode selebar otak dengan panjang gelombang spasial hingga dan melebihi 6 cm. Hasil ini kontras dengan keyakinan terkemuka bahwa aktivitas otak terlokalisasi.

“Kami telah lama berpikir bahwa pikiran atau sensasi tertentu menimbulkan aktivitas di bagian otak tertentu, tetapi penelitian ini mengungkapkan bahwa pola aktivitas terstruktur bersemangat di hampir seluruh otak, seperti halnya nada musik muncul dari getaran yang terjadi di sepanjang otak. seluruh panjang senar biola, dan bukan hanya segmen yang terisolasi, ”kata Pang dalam pernyataan pers.

Pembelajaran mesin memberikan wawasan tentang otak manusia

Pang dan rekan-rekannya juga membandingkan bagaimana mode eigen geometris, yang diperoleh dari model bentuk otak, dilakukan relatif terhadap mode eigen penghubung, yang diperoleh dari model konektivitas otak. Mereka menemukan bahwa mode eigen geometris memberlakukan batasan yang lebih besar pada aktivitas otak daripada mode eigen penghubung, menunjukkan bahwa kontur dan kelengkungan otak sangat memengaruhi aktivitas otak - bahkan mungkin lebih besar daripada interkonektivitas kompleks antara populasi neuron itu sendiri.

Sederhananya, hasil para ilmuwan menantang pengetahuan kita tentang cara kerja otak manusia.

"Kami tidak mengatakan bahwa konektivitas di otak Anda tidak penting," kata Pang. “Apa yang kami katakan adalah bahwa bentuk otak Anda juga memiliki kontribusi yang signifikan. Sangat mungkin bahwa kedua dunia memiliki sinergi… ada beberapa dekade dan dekade kerja dari kedua sisi penelitian di dunia teori medan saraf dan dunia konektivitas, dan keduanya penting, menurut pendapat saya. Studi ini membuka begitu banyak kemungkinan – kita dapat mempelajari bagaimana eigenmode geometris bervariasi melalui perkembangan saraf atau terganggu oleh gangguan klinis, misalnya. Ini cukup mengasyikkan.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/mri-study-challenges-our-knowledge-of-how-the-human-brain-works/