Beyin Taramaları Terapötik Beyin Stimülasyonunun Etkilerini Gösteriyor

Şaşırtıcı yeni araştırma, klinisyenlere beyin ağları ve beynin elektriksel uyarılmasının belirli beyin bölgelerini sıfırlamaya veya uyarmaya nasıl yardımcı olduğuna dair görsel kanıtlar sağlıyor.

Beyni elektrik veya diğer yollarla uyarmanın çeşitli nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların semptomlarını hafifletmeye yardımcı olabileceği iyi bilinmektedir. Klinik uygulamalar genellikle bu yaklaşımı epilepsiden depresyona kadar değişen durumları tedavi etmek için kullanır.

Ama doktorlar beyni öldürdüğünde gerçekten ne olur?

Bu tekniği neyin etkili kıldığı veya beynin hangi bölgelerinin farklı hastalıkları tedavi etmek için hedeflenmesi gerektiği hakkında çok az şey bilinmektedir.

Pennsylvania Üniversitesi ve Buffalo Üniversitesi tarafından yürütülen yeni bir çalışma, bilgi alanındaki bu boşlukları doldurma konusunda ileri doğru bir adımı işaret ediyor. Araştırma, beynin tek bir bölgesinin uyarılmasının diğer bölgelerin aktivasyonunu ve beyindeki büyük ölçekli aktiviteyi nasıl etkilediğini açıklıyor.

Buffalo Üniversitesi'nde matematik profesörü yardımcı doçenti olan ilk yazar Sarah Muldoon, "Beyin stimülasyonunun etkilerini tam olarak anlamıyoruz," dedi.

“Bir klinisyenin belirli bir rahatsızlığı olan bir hastası olduğunda, beynin hangi bölümlerinin uyarılacağına nasıl karar verebilirler? Çalışmamız, beyin bağlantısının bu kararları nasıl daha iyi verebileceğini daha iyi anlamaya yönelik bir adım. "

“Beynin mimarisine bakarsanız, birbirleriyle karmaşık şekillerde etkileşime giren birbirine bağlı bölgelerden oluşan bir ağ gibi görünüyor. Bu çalışmada sorduğumuz soru, beynin ne kadarının tek bir bölgeyi uyararak harekete geçirildiğiydi.

Biyomühendislik bölümünde doçent olan Ph.D. Danielle S. Bassett, "Bazı bölgelerin uyarıldığında beyni çeşitli durumlara çok kolay bir şekilde yönlendirme yeteneğine sahip olduğunu, diğer bölgelerin ise daha az etkiye sahip olduğunu bulduk" dedi. Pennsylvania Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi.

Araştırma, Ordu Araştırma Laboratuvarı'ndan bilişsel sinirbilimci Jean M. Vettel, Ph.D. ile işbirliği içinde gerçekleştirildi; Riverside, California Üniversitesi'nden kontrol teorisyeni Fabio Pasqualetti; Santa Barbara California Üniversitesi'nden Scott T. Grafton, M.D. ve Matthew Cieslak; ve Pennsylvania Üniversitesi Psikiyatri Bölümünden Shi Gu.

Çalışma, yayınlandı PLOS Hesaplamalı Biyoloji, difüzyon spektrum görüntülemeden elde edilen veriler kullanılarak beyin mimarisi haritalanan sekiz kişide beyin aktivitesini simüle etmek için hesaplamalı bir model kullandı. Bu görüntüleme tekniği, bir MRI tarayıcısı tarafından alınan bir tür beyin görüntüsü oluşturur.

Araştırmacılar, her bir deneğin beynindeki 83 bölgenin her birinin uyarılmasının etkisini inceledi. Sonuçlar kişiden kişiye değişirken, ortak eğilimler ortaya çıktı.

Ağ merkezleri - beynin beyaz cevheri yoluyla beynin diğer bölümlerine güçlü bir şekilde bağlanan alanları - araştırmacıların "yüksek işlevsel etki" dediği şeyi gösterdi. Bu bölgelerin uyarılmasının birçok beyin bölgesinin küresel aktivasyonuyla sonuçlandığını keşfettiler.

Bu etki, beynin birden fazla bölgesel merkez içerdiği bilinen iki alt ağında özellikle dikkat çekiciydi.

Alanlar, subkortikal ağı (göreceli olarak erken gelişen ve duygu işleme için kritik olan bölgelerden oluşur) ve varsayılan mod ağını (daha sonra gelişen ve bir kişi olduğunda kendi kendine referans işleme için kritik olan bölgelerden oluşan) içerir. dinlenirken veya herhangi bir görevi tamamlamıyor).

Subkortikal ağdaki uyarıcı bölgeler, bir deneğin beynindeki çeşitli alanların aydınlandığı küresel değişikliklerle sonuçlandı.

Varsayılan mod ağındaki bölgeleri uyarmak, aynı zamanda kolayca yeni beyin durumlarının bolluğuna yol açtı, ancak aktivasyon kalıpları, ağın düğümleri ve beynin diğer bölümleri arasındaki beyaz madde bağlantıları tarafından beynin temelindeki yapı tarafından kısıtlandı.

Bu sınırlamaya rağmen, ağın çevikliği, "dinlenme" halindeki beynin, belirli görevleri tamamlamaya yönelik bir dizi yeni duruma hızla geçiş için çok uygun olduğu fikrini destekler.

Varsayılan mod ağı ve subkortikal ağlar içindeki bölgelerin aksine, duyu ve ilişkilendirme korteksi gibi daha zayıf bağlantılı alanlar, aktive edildiğinde beyin aktivitesi üzerinde daha sınırlı bir etkiye sahipti.

Bu modeller, beyin stimülasyonu söz konusu olduğunda doktorların iki tür tedavi uygulayabileceklerini öne sürüyor: küresel beyin dinamiklerini değiştiren "geniş bir sıfırlama" veya sadece birkaç bölgenin dinamiklerine odaklanan daha hedefli bir yaklaşım.

Çalışma, Bassett ve diğerlerinin beynin yapısal ağlarının kontrol edilebilirliği üzerine yaptığı geçmiş araştırmaların bulgularını doğruluyor. Muldoon, sonuçlara ulaşmak için doğrusal modellemeyi kullanan geçmiş çalışmaların aksine, yeni çalışmanın beynin karmaşık aktivitesini daha doğru bir şekilde yansıtan doğrusal olmayan modeller kullandığını söyledi.

Kaynak: Buffalo Üniversitesi