Mapování mozku - Brain mapping

Tento článek je o mapování mozku. Širší pokrytí najdete v Obrysu mapování mozku .
Mapování mozku
Pletivo D001931

Mapování mozku je sada neurovědeckých technik založených na mapování (biologických) veličin nebo vlastností na prostorové reprezentace (lidského nebo nehumánního) mozku, jejichž výsledkem jsou mapy .

Podle definice, kterou v roce 2013 stanovila společnost pro mapování mozku a terapeutiku (SBMT), je mapování mozku konkrétně definováno jako souhrn jako studium anatomie a funkce mozku a míchy pomocí zobrazování , imunohistochemie , molekulárních & optogenetika , kmenové buňky a buněčná biologie , inženýrství , neurofyziologie a nanotechnologie .

Přehled

Veškeré neuroimaging je považováno za součást mapování mozku. Mapování mozku může být koncipováno jako vyšší forma neuroimagingu, vytvářející obrazy mozku doplněné o výsledek dodatečného (zobrazovacího nebo nezobrazovacího) zpracování nebo analýzy dat, jako jsou mapy promítající (míry) chování do oblastí mozku (viz fMRI ). Jedna taková mapa, nazývaná connectogram , zobrazuje kortikální oblasti kolem kruhu, uspořádané laloky. Soustředné kruhy v prstenci představují různá běžná neurologická měření, například tloušťku kůry nebo zakřivení. Ve středu kruhů čáry představující vlákna bílé hmoty ilustrují spojení mezi kortikálními oblastmi, vážená frakční anizotropií a silou spojení. Při vyšších rozlišeních se mozkové mapy nazývají konektomy . Tyto mapy obsahují jednotlivá nervová spojení v mozku a jsou často prezentovány jako schémata zapojení .

Techniky mapování mozku se neustále vyvíjejí a spoléhají na vývoj a zdokonalení technik získávání, reprezentace, analýzy, vizualizace a interpretace obrazu. Funkční a strukturální neuroimaging jsou jádrem mapovacího aspektu mapování mozku.

Někteří vědci kritizují tvrzení založená na obrazu mozku ve vědeckých časopisech a populárním tisku, jako je objev věcí „odpovědných za část mozku“, jako je láska nebo hudební schopnosti nebo konkrétní paměť. Mnoho mapovacích technik má relativně nízké rozlišení, včetně stovek tisíc neuronů v jednom voxelu . Mnoho funkcí také zahrnuje více částí mozku, což znamená, že tento typ tvrzení je pravděpodobně jednak neověřitelný použitým zařízením, jednak je obecně založen na nesprávném předpokladu o rozdělení funkcí mozku. Může se stát, že většina mozkových funkcí bude správně popsána až poté, co byla změřena mnohem jemnějšími měřeními, která nehledí na velké oblasti, ale na velmi velký počet drobných jednotlivých mozkových okruhů. Mnoho z těchto studií má také technické problémy, jako je malá velikost vzorku nebo špatná kalibrace zařízení, což znamená, že je nelze reprodukovat - úvahy, které jsou někdy ignorovány, aby se vytvořil senzační článek v časopise nebo novinový titulek. V některých případech se techniky mapování mozku používají pro komerční účely, detekci lži nebo lékařskou diagnostiku způsoby, které nebyly vědecky ověřeny.

Dějiny

Na konci 80. let ve Spojených státech byl Lékařský ústav Národní akademie věd pověřen zřízením panelu, který by zkoumal hodnotu integrace neurovědeckých informací napříč různými technikami.

Zvláště zajímavé je použití strukturálního a funkčního zobrazování magnetickou rezonancí (fMRI), difúzní MRI (dMRI), magnetoencefalografie (MEG), elektroencefalografie ( EEG ), pozitronové emisní tomografie (PET), blízké infračervené spektroskopie (NIRS) a další neinvazivní skenovací techniky k mapování anatomie , fyziologie , perfúze , funkce a fenotypů lidského mozku. Zdravé i nemocné mozky mohou být mapovány ke studiu paměti , učení , stárnutí a účinků léků v různých populacích, jako jsou lidé se schizofrenií , autismem a klinickou depresí . To vedlo k založení projektu Human Brain Project . Může být také klíčové pro pochopení traumatických poranění mozku (jako v případě Phineas Gage) a zlepšení léčby poranění mozku.

Po sérii setkání se vyvinulo Mezinárodní konsorcium pro mapování mozku (ICBM). Konečným cílem je vyvinout flexibilní výpočetní atlasy mozku .

Úspěchy

The Eyewire Museum je interaktivní digitální katalog, který vizualizuje data buněk sítnice myší.

Interaktivní a občanský vědecký web Eyewire mapuje sítnicové buňky myší a byl spuštěn v roce 2012. V roce 2021 byla americkou IT společností publikována nejkomplexnější 3D mapa lidského mozku. Ukazuje neurony a jejich spojení spolu s cévami a dalšími složkami miliontiny mozku. U mapy byl fragment o velikosti 1 mm³ rozřezán na více než 5 000 nanometrů tenkých kusů, které byly naskenovány elektronovým mikroskopem. Interaktivní mapa vyžadovala 1,4 petabajtů úložného prostoru. Asi o dva měsíce později vědci oznámili, že vytvořili první kompletní 3D mapu s rozlišením neuronů v mozku opice, kterou skenovali novou metodou do 100 hodin. Veřejně zpřístupnili jen zlomek 3D mapy, protože celá mapa zabírá více než 1 petabajt úložného prostoru, i když je komprimována.

V roce 2021 byl ohlášen první konektom, který ukazuje, jak se mozek zvířete během života mění. Vědci zmapovali a porovnali celý mozek osmi červů C. elegans napříč jejich vývojem. Později v tomto roce vědci spojili elektronovou mikroskopii a zobrazování mozkových mozků, aby poprvé ukázali vývoj nervového okruhu savců. Ohlásili kompletní schémata zapojení mezi CNS a svaly deseti jednotlivých myší.

Aktuální nástroje Atlasu

Úplná definice SBMT

Mapování mozku je studium anatomie a funkce mozku a míchy pomocí zobrazování (včetně intraoperačního, mikroskopického, endoskopického a multimodálního zobrazování), imunohistochemie, molekulární a optogenetiky, kmenových buněk a buněčné biologie, inženýrství (materiálové, elektrické a biomedicínské), neurofyziologie a nanotechnologie.

Viz také

Reference

Další čtení

  • Rita Carter (1998). Mapování mysli .
  • FJ Chen (2006). Mapování mozku a jazyk
  • FJ Chen (2006). Zaměřte se na výzkum mapování mozku .
  • FJ Chen (2006). Trendy ve výzkumu mapování mozku .
  • FJ Chen (2006). Pokrok ve výzkumu mapování mozku .
  • Koichi Hirata (2002). Nedávné pokroky v mapování lidského mozku: Proceedings of the 12th World Congress of the International Society for Brain Electromagnetic Topography (ISBET 2001) .
  • Konrad Maurer a Thomas Dierks (1991). Atlas mapování mozku: Topografické mapování eg a evokovaných potenciálů .
  • Konrad Maurer (1989). Topografické mapování mozku eg a evokovaných potenciálů .
  • Arthur W. Toga a John C. Mazziotta (2002). Mapování mozku: Metody .
  • Tatsuhiko Yuasa, James Prichard a S. Ogawa (1998). Aktuální pokrok ve funkčním mapování mozku: věda a aplikace .

externí odkazy