Dodano: 18 październik 2021r.

Nasze mózgi też mają „odcisk palca”. Można je zbadać w krótkim czasie

Enrico Amico od wielu lat prowadzi badania nad ludzkim mózgiem. Naukowiec odkrył, że każdy z nas ma swój indywidualny wzorzec aktywności mózgu, który można szybko zidentyfikować. Być może w przyszłości będzie możliwe rozpoznanie konkretnych osób po wzorach aktywności mózgu, tak jak obecnie identyfikuje się osoby po odciskach palców.

Nasze mózgi też mają „odcisk palca”. Można je zbadać w krótkim czasie

 

- Moje badania dotyczą sieci i połączeń w mózgu, a w szczególności powiązań między różnymi obszarami, aby uzyskać lepszy wgląd w to, jak wszystko działa - mówi Amico. Jego badania polegają głównie na wykonywaniu skanów mózgu rezonansem magnetycznym. Grup współpracujących z nim badaczy przetwarza skany w celu wygenerowania wykresów, przedstawionych w postaci kolorowych macierzy, które podsumowują aktywność mózgu danej osoby. Ten rodzaj techniki wykresu jest nazywany „konektomem”.

- Konektom jest mapą sieci neuronalnej. Informują nas one o tym, co badani robili podczas rezonansu czy np. odpoczywali, czy wykonywali jakieś inne zadania. Nasze konektomy zmieniają się w zależności od tego, jaka aktywność była wykonywana i jakie części mózgu były wykorzystywane - mówi Amico.

Wyniki nowych analiz zostały właśnie opublikowane w „Science Advances”. (DOI: 10.1126/sciadv.abj0751).

Wystarczą dwa skany

Kilka lat temu neurobiolodzy z Uniwersytetu Yale badający konektomy odkryli, że każdy z nas ma unikalny mózgowy „odcisk palca”. Porównując wykresy wygenerowane na podstawie skanów MRI tych samych osób wykonanych w odstępie kilku dni, byli oni w stanie prawidłowo dopasować je do danego uczestnika badania w niemal 95 proc. przypadków. Innymi słowy, mogli dokładnie zidentyfikować osobę na podstawie jej wzoru aktywności mózgu. - To naprawdę imponujące, ponieważ identyfikacja została dokonana przy użyciu jedynie funkcjonalnych połączeń - mówi Amico.

Naukowiec postanowił pójść o krok dalej. W poprzednich badaniach, mózgowe „odciski palców” były identyfikowane przy użyciu skanów MRI, które trwały kilka minut. Naukowiec chciał sprawdzić czy konektomy można zidentyfikować już po kilku sekundach skanu. - Do tej pory badacze identyfikowali „odciski palców” mózgu za pomocą dwóch skanów MRI wykonanych przez dość długi czas. Ale czy można zrobić to szybciej? Nikt nie znał odpowiedzi na to pytanie. Przetestowaliśmy więc różne skale czasowe, aby to sprawdzić - mówi Amico.

Wzorzec aktywności mózgu w ciągu 1 minuty i 40 sekund

Grupa badawcza odkryła, że aby uzyskać przydatne dane, potrzeba około 1 minuty i 40 sekund. - Zdaliśmy sobie sprawę, że informacje potrzebne do rozwinięcia „odcisku palca” mózgu można uzyskać w bardzo krótkim czasie - mówi Amico.

- Nie ma potrzeby stosowania rezonansu magnetycznego, który mierzy aktywność mózgu przez pięć minut. Krótsze skale czasowe również są przydatne – podkreśla badacz. Naukowiec odkrył też, że najszybciej „odciski palców” mózgu zaczynają się pojawiać w obszarach sensorycznych, a w szczególności tych związanych z widzeniem .

Następnym krokiem będzie porównanie konektomów mózgu zdrowych pacjentów z tymi cierpiącymi na chorobę Alzheimera. - Na podstawie moich wstępnych ustaleń wydaje się, że cechy, które sprawiają, że „odcisk palca” mózgu jest unikalny, stopniowo zanikają wraz z postępem choroby - mówi Amico. - Coraz trudniej jest zidentyfikować chorych ludzi na podstawie ich konektomów. To tak, jakby osoba chora na Alzheimera traciła tożsamość swojego mózgu – tłumaczy badacz.

 

Źródło: Eurekalert.org, fot. Andreashorn/ Wikimedia Commons/ CC BY-SA 4.0