Что известно об «отпечатках пальцев» мозга и как они могут помочь врачам?
Специалисты Федеральной политехнической школы Лозанны провели исследования, результаты которых опубликованы в Science Advances. О работе рассказал Энрико Амико, научный сотрудник лаборатории обработки медицинских изображений EPFL, а также Центра нейропротезирования школы. Он отметил, что у каждого человека есть «отпечаток пальца» мозга и что он меняется во времени.
Для исследования использовали данные МРТ-сканирования, измеряющего активность мозга за определенный промежуток времени. Группа на основании обработанных данных создавала графики, резюмировавшие мозговую активность испытуемого. Этот тип техники ученые называют сетевой нейробиологией, или коннектомом мозга. «Вся необходимая информация находится в этих графиках, которые широко известны как функциональные коннектомы мозга. Коннектом — это карта нейронной сети, которая показывает, что испытуемые делали во время МРТ: отдыхали или выполняли какие-то иные задачи», — говорит ученый.
Ранее нейробиологи из Йельского университета, изучавшие эти коннектомы, обнаружили, что каждый человек имеет уникальный «отпечаток» мозга. На основании анализа графиков МРТ-сканирования одних и тех же людей, что были сделаны с разницей в несколько дней, они смогли правильно сопоставить два результата сканирования человека почти в 95% случаев, то есть идентифицировать его по «отпечатку» мозга.
«Это действительно впечатляет, потому что идентификация была произведена с использованием только функциональных коннектомов, которые, по сути, представляют собой наборы корреляции», — отметил Амико.
Он решил пойти дальше и стал проверять, через сколько секунд можно сделать МРТ, чтобы найти те же отпечатки. А также его интересовало, в какой момент времени они появляются и как долго длятся. Были протестированы разные временные шкалы.
В результате исследовательская группа Амико обнаружила, что нескольких секунд недостаточно. Для обнаружения полезных данных потребовалось около 1 минуты 40 секунд.
Самые быстрые «отпечатки» мозга появляются в сенсорных областях органа, особенно в тех, которые связаны с движением глаз, зрительным восприятием, визуальным вниманием. Также с течением времени и области лобной коры, связанные с более сложными когнитивными функциями, станут раскрывать уникальную информацию о каждом из нас.
Дальше ученые планируют использовать свое открытие для анализа «отпечатков» мозга у здоровых людей и пациентов с болезнью Альцгеймера. «Исходя из моих первоначальных выводов, кажется, что особенности, которые делают отпечаток мозга уникальным, неуклонно исчезают по мере прогрессирования болезни. Становится все труднее идентифицировать людей по их коннектомам. Это как если бы человек с болезнью Альцгеймера терял идентичность своего мозга», — говорит Амико. Исследование может потенциально применяться для раннего обнаружения неврологических нарушений, когда исчезают «отпечатки пальцев» мозга. Также технику можно использовать у пациентов с аутизмом, инсультом или даже у тех, кто страдает наркозависимостью.
При подготовке материала использовались следующие источники: Eurekalert
