211service.com
At se en enkelt tanke dannes i hjernen
Et af de langsigtede mål for området for neuro-imaging er at forstå, hvad en person tænker, blot ved at se på mønsteret af hans eller hendes hjerneaktivitet - i det væsentlige, læse sindet. Mens den bedrift stadig er langt væk, har forskere ved University of New Mexico taget et vigtigt skridt ved at forfine neuro-billeddannelsesteknikker til det punkt, hvor de pålideligt kan detektere en enkelt tanke, der dannes i en persons hjerne.
Så snart en frivillig tænker på et ord, opdager forskere hjerneaktivitet i Brocas område (gul pil), en del af hjernen, der er involveret i sprog. (Kredit: Stefan Posse, University of New Mexico)
Teknikken kan bruges til at forbedre kliniske anvendelser af neuro-imaging, såsom patientdiagnose, eller til at studere kognitive processer, der er flygtige eller irreproducerbare, såsom at lære en ny færdighed. Dette kunne åbne op for en helt ny dimension af, hvordan fMRI kunne bruges, siger Peter Bandettini , direktør for fMRI-kernefaciliteten ved National Institutes of Health i Bethesda, MD.
Funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) måler mængden af blodgennemstrømning til forskellige dele af hjernen og viser derved, hvilke hjerneområder der er mest aktive. Billeddannelse af hjernen, mens nogen udfører mentale opgaver, såsom at huske ord eller lave matematik, giver indsigt i de dele af hjernen, der er afgørende for disse kognitive processer.
Men hjerneaktivitet er meget støjende, hvilket betyder, at videnskabsmænd skal skelne de relevante neurale signaler fra baggrundsaktivitet, som kan komme fra et individs vejrtrækning, bevægelse eller endda dagdrømmer. For at detektere hjerneaktivitet forbundet med en specifik opgave, så studerer de fleste fMRI gennemsnitlige hjernescanninger fra gentagne tests hos snesevis af mennesker.
Stefan Posse og kolleger ved University of New Mexico udvikler nye måder at indsamle og analysere fMRI-data på, der giver dem mulighed for at detektere hjerneaktivitet fra en enkelt tanke. De har skabt deres meget følsomme billedbehandlingsmetoder ved at tage flere billeder på kortere tid og ved at udvikle nye algoritmer til at integrere disse billeder og reducere baggrundsstøj.
Som beskrevet i et papir sidste måned i journalen Neurobillede , bad Posses team otte frivillige, der lå i en scanner, om at tænke på et ord, der begynder med et bogstav, der blinkede på en skærm over deres ansigter. De registrerede derefter aktiviteten i Brocas område, en del af hjernen, der er involveret i udviklingen af sprog.
Forskerne fandt ud af, at de kunne detektere aktivitet i denne region efter et enkelt forsøg, omtrent lige så pålideligt som i tidligere undersøgelser, der havde et gennemsnit af resultater over flere forsøg. Vi kan faktisk se det på scanneren i realtid, siger Posse.
Eksperter siger, at resultaterne er lovende, selvom de stadig mangler at blive bekræftet. Det er vigtigt at prøve dette i andre hjerneregioner og med andre opgaver for at se, hvor det fungerer, siger Christopher deCharms, grundlægger af Omneuron, en hjernebilledopstart i Menlo Park, Californien.
Forskerne forsøger nu at indsamle yderligere information fra disse korte hjerneaktivitetsmønstre. Nogle gange så vi endnu et bump i Brocas område, siger Posse. Forsøgspersoner fortalte os derefter, at de havde tænkt på et andet ord.
Til sidst håber forskerne at være i stand til at udlede endnu mere komplicerede karakteristika - såsom typen af ord personen genererede, om ordet fik dem til at føle sig glade eller vred, og i sidste ende mere komplekse tanker. Hvis du kan se aktivitet genereret af et enkelt ord, kan du måske også se aktivitet fra en længere sekvens af tanker, derefter komplekse hjerneprocesser, siger Posse. Tanken er at kunne nedbryde strømmen af tankeprocesser til individuelle tanker.
Hjernebilledeksperter siger, at en teknik, der pålideligt målte enkelttanker, kunne åbne en ny verden af eksperimenter. Hvis vi kan lykkes med at måle data fra et enkelt forsøg, giver det os en mere kraftfuld metode, end hvad der har været tilgængeligt, siger deCharms. Du kunne overvåge ydeevnen i en opgave, som f.eks. operation eller at flyve et fly, hvis du ville forstå, hvordan ydeevnen ændrer sig sekund for sekund.
Og denne enkelt-tanke metode kunne bruges til at studere selve læreprocessen, som sker meget hurtigt, siger deCharms. Du kan kun få et førstehåndsindtryk én gang. For at studere en specifik læringsproces skal forskerne måle forskellen i hjerneaktivitet mellem første gang nogen udfører en ny færdighed og anden eller tredje gang. Hvis du skal i gennemsnit over 20 forsøg, mister du meget indsigt, siger deCharms.
Enkeltforsøgs hjernebilledteknikker kunne også være nyttige i klinikken. I øjeblikket bruges fMRI sjældent til diagnostiske eller terapeutiske formål, fordi det er vanskeligt at indsamle pålidelige data fra et individuelt hjernebillede. Men da fMRI-teknikker som Posses tillader mere følsom billeddannelse, vil læger være bedre i stand til at træffe medicinske beslutninger fra individuelle hjernescanninger. Derudover, siger Bandettini, vil evnen til at generere pålidelige billeder på kortere tid gøre processen lettere for både læger og patienter.