Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Института технологий и передовой биомедицинской визуализации Университета Кьети, Италия, использовали более быстрое сканирование для отслеживания активности мозга добровольцев в состоянии покоя и во время просмотра фильма.«Мозговая активность проявляется волнами, которые повторяются так медленно, как каждые 10 секунд или так быстро, как каждые 50 миллисекунд», — сказал старший научный сотрудник Маурицио Корбетта, доктор медицины, профессор неврологии Нормана Дж. Ступпа. «Это наш первый взгляд на эти сети, где мы можем измерять активность каждые 50 миллисекунд, а также отслеживать более медленные колебания активности, которые больше похожи на те, которые наблюдаются с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Этот анализ проводился в состоянии покоя и во время просмотра фильм дает некоторые интересные и новые идеи о том, как эти сети сконфигурированы в состоянии покоя и в активном мозге ».
По словам Корбетты, понимание того, как функционируют мозговые сети, важно для лучшей диагностики и лечения черепно-мозговых травм.Исследование появилось в сети в Neuron.Исследователям известно несколько сетей мозга в состоянии покоя, которые представляют собой группы различных областей мозга, уровни активности которых повышаются и понижаются синхронно, когда мозг находится в состоянии покоя.
Ученые использовали фМРТ для определения местоположения и характеристики этих сетей, но относительная медленность этого подхода ограничила их наблюдения активностью, которая меняется каждые 10 секунд или около того. Неожиданным результатом фМРТ стало то, что пространственный паттерн активности (или топография) этих мозговых сетей схож в покое и во время выполнения задач.Напротив, более быстрая технология, называемая магнитоэнцефалографией (МЭГ), может обнаруживать активность на уровне миллисекунд, позволяя ученым исследовать волны активности в частотах от медленных (0,1-4 цикла в секунду) до быстрых (более 50 циклов в секунду).
«Интересно, что даже когда мы смотрели на гораздо более высокое временное разрешение, мозговые сети, кажется, колеблются в относительно медленном временном масштабе», — сказала первый автор Вивиана Бетти, доктор философии, научный сотрудник Кьети. «Однако, когда испытуемые переходили от отдыха к просмотру фильма, сети, казалось, меняли частотные каналы, в которых они работают, предполагая, что мозг использует разные частоты для отдыха и выполнения задач, как радио».В ходе исследования ученые попросили одну группу добровольцев отдохнуть или посмотреть фильм во время сканирования мозга. Вторую группу попросили посмотреть фильм и найти границы событий, моменты, когда сюжет или персонажи или другие элементы истории изменились.
Они нажали кнопку, когда заметили эти изменения.Как и в предыдущих исследованиях, большинство испытуемых распознавали сходные границы событий в фильме. МЭГ-сканирование показало, что связь между областями зрительной коры была изменена вблизи границ фильма, особенно в сетях зрительной коры.«Это дает нам представление о том, как когнитивная деятельность динамически изменяет сети состояния покоя», — сказал Корбетта. «Активность блокируется и разблокируется в этих сетях в зависимости от того, как разворачивается задача.
В будущих исследованиях необходимо будет отслеживать сети в состоянии покоя в различных задачах, чтобы увидеть, как коррелированная активность динамически координируется в мозгу».Это исследование финансировалось Соглашением о гранте Седьмой рамочной программы Европейского сообщества HEALTH-F2-2008-200728 (BrainSynch) и проектом Human Connectome Project (1U54MH091657-01). В. была дополнительно поддержана стипендией Университета Кьети.
M.C. поддерживался R01 MH096482-01 (NIMH) и 5R01HD061117-08 (NICHD). Бетти В., Делла Пенна С., де Паскуале Ф., Мантини Д., Марцетти Л., Романи Г.Л., Корбетта М. Просмотр природных пейзажей изменяет динамику функциональной связи в человеческом мозге.
Neuron, опубликовано в сети.