Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

FP7

INTERACTIONS Wynik w skrócie

Project ID: 331800
Źródło dofinansowania: FP7-PEOPLE
Kraj: Hiszpania

Bodźce zewnętrzne i ich wpływ na aktywność mózgu

Neuronaukowcy użyli klasycznej elektroencefalografii (EEG) do rejestracji elektrycznej aktywności mózgu i czynnościowego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) do obserwacji mózgu i miejsc, gdzie ta aktywność zachodzi. Przy użyciu tych informacji naukowcy mogli stworzyć modele komputerowe do badania szlaków komunikacji między odległymi regionami mózgu.
Bodźce zewnętrzne i ich wpływ na aktywność mózgu
Badania sieci komunikacyjnych poszerzają wiedzę na temat pracy mózgu. Odkryto, że regiony mózgu są podzielone na moduły, obejmujące gęsto połączone wewnętrznie grupy, których połączenia z innymi regionami, należącymi do osobnych grup, są mniej liczne. Ten podział pomaga w segregowaniu części mózgu o wyspecjalizowanej funkcji, lecz nie wyjaśnia, gdzie informacja z różnych zmysłów jest łączona i integrowana.

Obecność regionów mózgu spinających wiele innych regionów, które zwane są koncentratorami, może być brakującym elementem układanki. Te koncentratory, których połączenia rozciągają się na różne wyspecjalizowane moduły, mogą "nasłuchiwać" w oczekiwaniu na informacje z różnych jednostek sensorycznych i dzielić się nimi z innymi koncentratorami. Skutki tego badali uczestnicy finansowanego przez UE projektu INTERACTIONS (Investigation of the interaction between external stimulation and ongoing brain activity in cortical networks: analysis, modeling and empirical corroboration).

Naukowcy zbadali strukturalną łączność mózgów kotów, makaków i ludzi, aby stworzyć dynamiczne modele ich aktywności. Wyniki porównano z empirycznymi obserwacjami dynamiki ludzkiego mózgu przy użyciu danych fMRI. Odkryto, że hierarchiczne struktury, w których, jak w przypadku mózgu, obserwuje się zarówno organizację modularną, jak i koncentratory, lepiej przeprowadzają skomplikowane procesy dynamiczne niż inne struktury hierarchiczne. Innymi słowy, przypadkowo połączony mózg byłby niezdolny do kategoryzowania zewnętrznych informacji, jakie otrzymuje, podczas gdy mózg uformowany z idealnych modułów nie mógłby "znaleźć sensu" tych informacji.

Uczestnicy projektu INTERACTIONS postanowili również odkryć, jakim rodzajem dynamicznego układu jest mózg. W związku z tym naukowcy zbadali metodą fMRI zdrowe osoby pozostające w spoczynku, aby określić, czy dynamiczna aktywność mózgu przypadkowo zmierza do coraz to nowych, możliwych do osiągnięcia stanów, czy też ogranicza się do skończonych zestawów stanów. Drugi z przypadków można wykryć, jeśli system wraca po pewnym czasie do stanów, którymi się już wcześniej zajmował.

Wyniki wykazały, że dynamika mózgu jest częściowo rekurencyjna i sprzyja zasobnym, lecz ograniczonym zestawom stanów, mimo prawie nieskończonej liczby możliwych stanów, w które może się wprowadzić. To wydajne i zarazem elastyczne zachowanie dynamiczne, jest uzależnione od fizycznej sieci połączeń, która jest hierarchicznie zorganizowana w moduły wyspecjalizowanych regionów mózgu wzajemnie połączonych poprzez regiony koncentratorów.

Uczestnicy projektu INTERACTIONS stworzyli narzędzie komputerowe do analizy skomplikowanych sieci. Wyniki projektu pogłębią wiedzę o organizacji mózgu i jego dynamicznych zachowaniach oraz wyjaśnią, jak tworzyć modele jego aktywności.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Elektroencefalografia, mózg, czynnościowe obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego, szlaki komunikacyjne, integracja multisensoryczna, sieci hierarchiczne, koncentratory
Numer rekordu: 181046 / Ostatnia aktualizacja: 2016-04-15
Dziedzina: Biologia, Medycyna