Nowe techniki rekonstrukcji w badaniach nad mózgiem
Monitorowanie aktywności mózgu odgrywa zasadniczą rolę nie tylko w neurobiologii poznawczej, lecz również w diagnostyce klinicznej różnych zaburzeń funkcjonowania mózgu. W przypadku padaczki w wyniku pomiarów aktywności neuronalnej poprzez wszczepione elektrody z zastosowaniem metody elektroencefalografii wewnątrzczaszkowej (iEEG) przeprowadzane jest wykrywanie obszarów mózgu dotkniętych atakiem. Jednak inwazyjność tej techniki wiąże się z dużym dyskomfortem u pacjentów cierpiących na padaczkę. Aby przezwyciężyć tę przeszkodę, w ramach finansowanego przez UE projektu "Badanie dynamiki oscylacyjnej za pomocą magnetoencefalografii oraz elektroencefalografii wewnątrzczaszkowej" (Oscillatory Dynamics) naukowcy zbadali możliwość opracowania nieinwazyjnych metod monitorowania aktywności mózgu u pacjentów z padaczką. Podstawowym celem projektu było przeanalizowanie aktywności neuronalnej głębokich struktur mózgowych, takich jak jądro migdałowate, hipokamp, pień mózgu oraz móżdżek. Naukowcy porównali przydatność nieinwazyjnej techniki magnetoencefalografii (MEG) z iEEG do sporządzania map aktywności mózgu poprzez rejestrowanie prądów elektrycznych w mózgu. Uzyskane dane połączono z analizą czasowo-częstotliwościową w celu uzyskania pięciowymiarowych map aktywności mózgu. Dane uzyskane z równoczesnych badań MEG oraz iEEG pochodziły od pacjentów cierpiących na padaczkę, aby umożliwić ocenę przydatności tych dwóch metod do analizowania aktywności głębokich struktur mózgowych. Narzędzia analityczne MEG/EEG (Nutmeg) poddano następnie opracowaniu pod kątem rekonstrukcji czasoprzestrzennej dynamiki pobudzeń neuronalnych oraz połączenia ich z obrazami rezonansu magnetycznego (MRI). Oprogramowanie zostało udostępnione publicznie w Internecie pod adresem http://nutmeg.berkeley.edu. Oprogramowanie zostało użyte i przetestowane na podstawie reakcji ośrodka słuchowego pnia mózgu oraz dyskryminacji słuchowej następujących po odpowiednim wzbudzeniu. Skuteczność zastosowania metody MEG (a prawdopodobnie również EEG) w charakterze narzędzia do badania zarówno normalnych, jak i patologicznych struktur hipokampu upewniła naukowców, że aktywność głębokich struktur mózgowych będzie w przyszłości skuteczniej monitorowana w sposób mniej inwazyjny.
