Studiul RMN ne provoacă cunoștințele despre modul în care funcționează creierul uman – Physics World

Cum funcționează creierul uman? Depinde pe cine întrebi.

La școală, probabil că ai fost învățat că creierul nostru conține miliarde de neuroni care procesează intrările și ne ajută să ne formăm gânduri, emoții și mișcări. Întrebați specialiști în imagistică și veți afla despre cum putem vedea creierul în diferite moduri folosind o varietate de tehnici de imagistică și despre ce putem învăța din fiecare imagine. Oamenii în neuroștiință vă vor spune și despre interacțiunile dintre neuroni și substanțele chimice înrudite, cum ar fi dopamina și serotonina.

Dacă întrebați un subgrup de oameni de știință care se concentrează pe cadrele matematice despre modul în care forma creierului îi influențează activitatea - o zonă a neuroștiinței matematice numită teoria câmpului neuronal - veți începe să înțelegeți relația dintre forma, structura și funcționarea creierului într-un alt mod. .

Teoria câmpului neuronal se bazează pe înțelegerea noastră convențională a modului în care funcționează creierul. Folosește forma fizică a creierului - dimensiunea, lungimea și curbura cortexului și forma tridimensională a subcortexului - ca o schelă pe care activitatea creierului are loc în timp și spațiu. Oamenii de știință modelează apoi activitatea electrică macroscopică a creierului folosind geometria creierului pentru a impune constrângeri. Activitatea electrică de-a lungul cortexului, de exemplu, ar putea fi modelată ca o suprapunere a undelor care se propagă printr-o foaie de țesut neural.

„Ideea că geometria creierului poate influența sau constrânge orice activitate se întâmplă în interior nu este o întrebare convențională de neuroștiință, nu? Este o întrebare foarte ezoterică... Au fost zeci de ani de muncă în încercarea de a mapa cablarea complicată a creierului și ne-am gândit că toată activitatea care iese din creier este condusă de această cablare complicată”, spune James Pang, cercetător la Universitatea Monash Institutul Turner pentru Creier și Sănătate Mintală.

Intr-un studiu publicat in Natură, Pang și colegii săi au contestat această înțelegere predominantă prin identificarea unei relații puternice între forma creierului și activitatea RMN funcțională (fMRI).

Cercetătorii studiau rezonanțe naturale numite moduri proprii, care apar atunci când diferite părți ale unui sistem vibrează la aceeași frecvență, cum ar fi excitațiile care apar în creier în timpul unei scanări fMRI evocate de sarcini. Când au aplicat modele matematice din teoria câmpului neuronal la peste 10,000 de hărți de activitate și date fMRI de la Proiectul Human Connectome, cercetătorii au descoperit că activitatea corticală și subcorticală rezultă din excitarea modurilor proprii la nivelul creierului cu lungimi de undă spațiale lungi de până la și depășind 6 cm. Acest rezultat contrastează cu credința principală că activitatea creierului este localizată.

„Ne-am gândit de mult timp că anumite gânduri sau senzații provoacă activitate în anumite părți ale creierului, dar acest studiu dezvăluie că tiparele structurate de activitate sunt excitate în aproape întregul creier, la fel ca și modul în care o notă muzicală ia naștere din vibrațiile care apar de-a lungul toată lungimea unei coarde de vioară, și nu doar un segment izolat”, spune Pang într-o declarație de presă.

Învățarea automată oferă o perspectivă asupra creierului uman

Pang și colegii săi au comparat, de asemenea, modul în care modurile proprii geometrice, obținute din modele de formă a creierului, au funcționat în raport cu modurile proprii ale conectomilor, care sunt obținute din modele de conectivitate a creierului. Ei au descoperit că modurile proprii geometrice au impus limite mai mari activității creierului decât modurile proprii ale conectomului, sugerând că contururile și curbura creierului influențează puternic activitatea creierului - poate chiar într-o măsură mai mare decât interconectivitatea complexă dintre populațiile de neuroni înșiși.

Mai simplu spus, rezultatele oamenilor de știință ne provoacă cunoștințele despre modul în care funcționează creierul uman.

„Nu spunem că conectivitatea din creierul tău nu este importantă”, spune Pang. „Ceea ce spunem este că forma creierului tău are, de asemenea, o contribuție semnificativă. Este foarte probabil ca ambele lumi să aibă o oarecare sinergie... au existat zeci și decenii de muncă din ambele părți ale cercetării în lumea teoriei câmpurilor neuronale și în lumea conectivității și ambele sunt importante, în opinia mea. Acest studiu deschide atât de multe posibilități – am putea studia modul în care modurile proprii geometrice variază prin neurodezvoltare sau sunt perturbate de tulburările clinice, de exemplu. Este destul de interesant.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. Automobile/VE-uri, carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• BlockOffsets. Modernizarea proprietății de compensare a mediului. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/mri-study-challenges-our-knowledge-of-how-the-human-brain-works/