Naukowcy z UCLA wraz z kolegami z Emory University i innych ośrodków badawczych połączyli symulację danych i obserwacje eksperymentalne, aby wypełnić lukę pomiędzy dwoma głównymi właściwościami wielkoskalowej organizacji ludzkiego mózgu – stacjonarnymi i wędrującymi falami aktywności.
Funkcjonalny rezonans magnetyczny sugeruje, że mózg ma globalnie spójną strukturę przestrzenną, ale wśród naukowców nie ma jeszcze zgody co do właściwego sposobu katalogowania tej struktury. Pokazujemy, że niewielka liczba wzorców spatiotemporalnych może wykonać to zadanie.”
Lucina Uddin, profesor psychiatrii i nauk biobehawioralnych oraz dyrektor Brain Connectivity and Cognition Laboratory w UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior
Taylor Bolt, statystyk laboratorium i pierwszy autor badania, powiedział: „Pokazaliśmy, że szeroki zakres wcześniej obserwowanych zjawisk empirycznych jest manifestacją trzech głównych wzorców spatiotemporalnych.”
Badanie skupia się na spontanicznych fluktuacjach o niskiej częstotliwości zależnych od poziomu utlenowania krwi (BOLD), zjawisku odkrytym w latach 90-tych. Spontaniczne fluktuacje zostały poddane coraz bardziej złożonym technikom analitycznym, co doprowadziło do powstania dużego krajobrazu konkurujących ze sobą opisów wielkoskalowej organizacji funkcjonalnej mózgu. Niektórzy badacze podkreślali jednoczesną synchronizację regionów mózgu w całej korze – co autorzy określają jako „stojącą” lub „stacjonarną” strukturę falową. Inni badacze podkreślają synchronizację czasową regionów mózgu w całej korze – co autorzy określają jako „propagacyjną” lub „podróżującą” strukturę falową. Nie było „zbyt wielu prób syntezy ustaleń w różnych podejściach”, powiedzieli badacze.
Powiązane historie
Badanie pokazuje znaczenie pewnych połączeń neuronowych w określaniu świadomości
Naukowcy otrzymują 3,9 miliona dolarów grantu NIH w celu wyeliminowania HIV z mózgu
Nowe odkrycie może otworzyć drzwi do ukierunkowanego leczenia dwóch typów rabdomyosarcoma
Uddin porównał brak konsensusu do indyjskiej przypowieści o ślepcach i słoniu, gdzie każdy człowiek napotyka jedną część zwierzęcia i wymyśla opis, który różni się od wszystkich pozostałych. „Przypowieść ta uczy nas niebezpieczeństwa braku 'dużego obrazu’ z powodu naszych własnych ograniczonych obserwacji” – powiedziała.
Stawiając hipotezę, że reprezentacje fal stacjonarnych i podróżujących „wewnętrznej organizacji funkcjonalnej mózgu wychwytują różne aspekty niewielkiej liczby wzorców spatiotemporalnych”, autorzy stwierdzili, że szereg wcześniejszych obserwacji można zjednoczyć w ramach modelowania zarówno struktury fal stojących, jak i podróżujących. Badacze stwierdzili, że ich odkrycia dostarczają „opisu globalnej funkcjonalnej organizacji mózgu, który może zainspirować nowe hipotezy na temat mechanizmów leżących u podstaw koordynacji aktywności w całym mózgu.”
Uddin i Jason Nomi, asystent badacza w UCLA Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior, współpracowali przy badaniu z międzynarodowym zespołem, w tym starszym autorem Shella Keilholz, z Emory University w Stanach Zjednoczonych; dr Danilo Bzdok, z McGill University w Kanadzie; Jorge Salas i Catie Chang, z Vanderbilt University w USA; i Thomas Yeo, z National University of Singapore. Badanie zostało opublikowane w numerze Nature Neuroscience z 28 lipca 2022 roku.
