Aktywność mózgu i funkcje poznawcze
Mózg ludzki jest stale aktywny. Aktywność ta polega na tworzeniu bardzo krótkich połączeń pomiędzy obszarami mózgu pełniącymi wyspecjalizowane funkcje w celu wspierania funkcji poznawczych. Jednak obrazowanie i badanie takich przejściowych procesów jest trudne, zwłaszcza z uwagi na paradygmaty zakładające stałość funkcjonalnych sieci neuronowych. Celem finansowanego ze środków UE projektu R&B BRAIN (In-depth investigations of the non-stationary dynamics of resting-state brain activity and its impact on behaviour and cognition) było zbadanie roli dynamicznej aktywności mózgu w funkcjach behawioralnych i poznawczych. Stosowane sposoby obejmowały nowe techniki analizy danych, a także jednoczesne pozyskiwanie danych funkcjonalnego obrazowania rezonansu magnetycznego (fMRI) oraz elektroencefalografii (EEG). Ostatecznym celem było zbadanie roli dynamicznych sieci w mózgu w kontekście zdrowia i stanów chorobowych. W ramach projektu opracowano nowe metody przetwarzania sygnałów i analizy danych, które eliminują dotychczasowe ograniczenia w badaniu poszczególnych dynamicznych stanów mózgu. Naukowcy wdrożyli nowe algorytmy w oprogramowaniu analitycznym typu open-source. Analiza danych fMRI w stanie spoczynku wykazała, że niewiele zdarzeń umysłowych zawiera wystarczająco dużo informacji, aby ujawnić powiązaną jednoczesną aktywność w różnych częściach mózgu. Wyniki wykazały, że spontaniczna aktywność mózgu wypełnia obszary istoty szarej mózgu. Jest to zgodne ze wcześniejszymi obserwacjami, a mianowicie z faktem, że duże obszary kory mózgowej reagują na zadania poznawcze. Nowe metody stosowane w ramach projektu ułatwiły analizę pojedynczych zdarzeń, które występują w stanie spoczynku, co umożliwiło pomiar zakresu i czasu trwania zdarzeń łączenia. Zespół przedstawił wyniki projektu na dwóch międzynarodowych konferencjach. Kolejna faza projektu obejmowała badanie aktywności mózgu. Konsorcjum opracowało protokoły dla nowej technik i skonfigurowało program umożliwiający jednoczesne pozyskiwanie danych EEG i fMRI. Etap ten obejmował dostosowanie algorytmów do wykrywania artefaktów impulsów w przypadku obu rodzajów danych. Po raz pierwszy zespół z powodzeniem zebrał jednocześnie dane EEG i fMRI w stanie spoczynku i w stanie kontrolowanym. Wyniki projektu R&B BRAIN umożliwią precyzyjne porównanie stanów tworzenia połączeń w mózgu u różnych pacjentów, a także zmian pomiędzy stanami. Potencjalne zastosowanie może obejmować nowe sposoby diagnozowania i leczenia zaburzeń mózgu.
Słowa kluczowe
Mózg, R&B BRAIN, połączenie, poznanie, fMRI, EEG