Norėdami geriau suprasti smegenis, pažiūrėkite į didesnį vaizdą

Santrauka: FMRI technologija leidžia tyrėjams užfiksuoti papildomą svarbią informaciją, kad būtų galima geriau suprasti nervų sąveiką.

Šaltinis: Jeilis

Tyrėjai daug sužinojo apie žmogaus smegenis naudodami funkcinį magnetinio rezonanso tomografiją (fMRI), techniką, kuri gali padėti suprasti smegenų funkciją. Tačiau tipiškuose fMRI metoduose gali trūkti pagrindinės informacijos ir jie pateikia tik dalį vaizdo, teigia Jeilio mokslininkai.

Naujame tyrime jie įvertino įvairius metodus ir nustatė, kad sumažinus mastelį ir paimant platesnį matymo lauką, gaunama papildoma svarbi informacija, kurios siauras dėmesys nepalieka, todėl geriau suprasti nervų sąveiką.

Be to, šie išsamesni rezultatai gali padėti išspręsti neurovaizdo atkuriamumo problemą, kai kai kurių tyrimų metu pateiktų išvadų negali atkurti kiti tyrėjai.

Išvados buvo paskelbtos rugpjūčio mėn. 4 colių Nacionalinės mokslų akademijos darbai.

Tyrimai, kuriuose naudojami fMRT, paprastai sutelkiami į mažas smegenų sritis. Kaip vieną iš šio metodo pavyzdžių, mokslininkai ieško smegenų sričių, kurios tampa „aktyvesnės“, kai atliekama tam tikra veikla, ir patenka į mažas sritis, kuriose aktyvumas yra stipriausias. Tačiau vis daugiau įrodymų rodo, kad smegenų procesai, o ypač sudėtingi procesai, neapsiriboja mažomis smegenų dalimis.

„Smegenys yra tinklas. Tai sudėtinga“, – sakė Dustinas Scheinostas, radiologijos ir biomedicininio vaizdavimo docentas ir vyresnysis tyrimo autorius. Perdėtas supaprastinimas, anot jo, veda prie netikslių išvadų.

„Jeigu norima sudėtingesnių pažinimo procesų, mažai tikėtina, kad daugelis smegenų sričių būtų visiškai neįtrauktos“, – pridūrė Stephanie Noble, Jeilio medicinos mokyklos Scheinost laboratorijos doktorantė ir pagrindinė tyrimo autorė.

Dėmesys mažoms vietovėms nepatenka į kitus regionus, kurie gali būti įtraukti į tiriamą elgesį ar procesą, o tai gali turėti įtakos ir būsimų tyrimų krypčiai.

„Jūs sukuriate šį neteisingą vaizdą apie tai, kas iš tikrųjų vyksta smegenyse“, – sakė ji.

Tyrimo metu tyrėjai įvertino, kaip gerai įvairiose skalėse atliekamos fMRI analizės galėjo aptikti poveikį arba fMRI signalų pokyčius, kai dalyviai atlieka įvairią veiklą, atskleidžiant, kurios smegenų dalys yra užsiėmusios.

Jie naudojo duomenis iš Human Connectome Project, kuris rinko asmenų smegenų skenavimus, kai jie atliko įvairias užduotis, susijusias su sudėtingais procesais, tokiais kaip emocijos, kalba ir socialinė sąveika.

Tyrėjų grupė ieškojo efektų labai mažose smegenų tinklo dalyse, pavyzdžiui, jungtyse tarp dviejų sričių, taip pat jungčių grupėse, plačiai paplitusiuose tinkluose ir ištisose smegenyse.

Jie nustatė, kad kuo didesnis mastas, tuo geriau jie galėjo aptikti poveikį. Šis gebėjimas aptikti poveikį žinomas kaip „galia“.

„Naudodami šiuos platesnio masto metodus gauname geresnę galią“, – sakė Noble.

Mažiausiais masteliais mokslininkai sugebėjo aptikti tik apie 10% poveikio. Tačiau tinklo lygiu jie galėjo aptikti daugiau nei 80 proc.

Kompromisas dėl papildomos galios buvo tas, kad platesni požiūriai neperdavė informacijos, kuri būtų tokia tiksli kaip ir mažesnės apimties analizės. Pavyzdžiui, mažiausiu mastu mokslininkai galėjo drąsiai teigti, kad jų pastebėtas poveikis pasireiškė visoje mažoje teritorijoje.

Tačiau tinklo lygmeniu jie galėjo tik pasakyti, kad poveikis pasireiškė didžiojoje tinklo dalyje, o ne tiksliai nustatyti, kurioje tinklo vietoje.

Tikslas, sako Noble, yra subalansuoti įvairių metodų naudą ir trūkumus.

„Ar norėtumėte būti labai pasitikintis nedidele atitinkamos informacijos dalimi, kitaip tariant, turėti labai aiškų vaizdą apie tik ledkalnio viršūnę? Ji pasakė.

„Ar norėtumėte turėti tikrai didelį viso ledkalnio vaizdą, kuris galbūt yra šiek tiek neryškus, bet suteikia jums jausmą apie sudėtingumą ir platų erdvinį mastą, kur viskas vyksta smegenyse?

Kitiems tyrėjams šį metodą lengva įgyvendinti, o Noble teigė nekantriai laukianti, kaip kiti mokslininkai jį naudos.

Be to, šie išsamesni rezultatai gali padėti išspręsti neurovaizdo atkuriamumo problemą, kai kai kurių tyrimų metu pateiktų išvadų negali atkurti kiti tyrėjai. Vaizdas yra viešajame domene

Ji pažymi, kad psichologijos ir neurologijos sritys, įskaitant neurovaizdavimą, susidūrė su atkuriamumo problema. Prie to prisideda maža fMRI analizės galia: mažos galios tyrimai atskleidžia tik mažas istorijos dalis, kurios gali būti vertinamos kaip prieštaringos, o ne kaip visumos dalys.

FMRI galios didinimas, kaip ji ir jos kolegos darė padidindami savo analizės mastą, galėtų būti vienas iš būdų išspręsti atkuriamumo problemas, atskleidžiant, kaip iš pažiūros prieštaringi rezultatai gali būti harmoningi.

„Pasikėlus maisto grandinėje aukštyn, taip sakant, pereinant nuo labai žemo lygio iki sudėtingesnių tinklų, įsigyjama daug daugiau energijos“, – sakė Scheinost. “Tai yra viena iš priemonių, kurias galime naudoti norėdami padėti išspręsti atkuriamumo problemą.”

Taip pat žr

Tai rodo tinklainės gangliono ląstelę

Ir mokslininkai neturėtų išmesti kūdikio su vonios vandeniu, sakė Noble. Yra daug gerų darbų tobulinant metodus ir didinant griežtumą, o fMRT vis dar yra vertinga priemonė, sakė ji: „Manau, kad galios, griežtumo ir atkuriamumo vertinimas yra naudingas bet kuriai sričiai. Ypač tas, kuris susijęs su gyvų būtybių ir psichinių procesų sudėtingumu.

„Noble“ dabar kuria fMRI „galios skaičiuotuvą“, kad padėtų kitiems planuoti tyrimus taip, kad būtų pasiektas norimas galios lygis.

Apie šias neurovaizdinių tyrimų naujienas

Autorius: Mallory Locklear
Šaltinis: Jeilis
Kontaktas: Mallory Locklear – Jeilis
Vaizdas: Vaizdas yra viešajame domene

Originalus tyrimas: Atvira prieiga.
Funkcinio magnetinio rezonanso vaizdavimo galios gerinimas peržengiant klasterio lygio išvadas“, Stephanie Noble ir kt. PNAS


Abstraktus

Funkcinio magnetinio rezonanso vaizdavimo galios gerinimas peržengiant klasterio lygio išvadas

Išvados atliekant neuroviziją paprastai daromos židinio smegenų sričių arba grandinių lygyje. Vis dėlto, vis labiau pagrįsti tyrimai sukuria daug turtingesnį vaizdą apie plataus masto poveikį, pasiskirsčiusį smegenyse, o tai rodo, kad daugelis pagrindinių ataskaitų gali atspindėti tik ledkalnio viršūnę.

Kaip židinio ir plataus masto perspektyvos daro įtaką mūsų daromoms išvadoms, dar nebuvo visapusiškai įvertinta naudojant tikrus duomenis.

Čia mes palyginame jautrumą ir specifiškumą įvairiose procedūrose, atspindinčiose kelis išvadų lygius, naudodami empirinę lyginamosios analizės procedūrą, kuri iš naujo atrenka užduotimis pagrįstas jungtis iš „Human Connectome Project“ duomenų rinkinio (∼ 1 000 subjektų, 7 užduotys, 3 pakartotinio atrankos grupių dydžiai, 7 išvadų procedūros).

Tik plataus masto (tinklo ir viso smegenų) procedūroms buvo gautas tradicinis 80% statistinės galios lygis, kad būtų galima nustatyti vidutinį efektą, atspindintį> 20% didesnę statistinę galią nei židinio (krašto ir klasterio) procedūros. Galia taip pat labai padidėjo dėl klaidingų atradimų dažnio, palyginti su šeimos klaidų lygio kontrolės procedūromis.

Trūkumai yra gana riboti; plataus masto ir FDR procedūrų specifiškumo praradimas buvo palyginti nedidelis, palyginti su galios padidėjimu. Be to, plataus masto metodai, kuriuos pristatome, yra paprasti, greiti ir lengvai naudojami, todėl tyrėjams yra aiškus atskaitos taškas.

Tai taip pat rodo sudėtingesnių plataus masto metodų pažadą ne tik funkciniam ryšiui, bet ir susijusioms sritims, įskaitant aktyvavimą pagal užduotis.

Apskritai šis darbas parodo, kad išvadų skalės keitimas ir FDR valdymo pasirinkimas yra pasiekiami iš karto ir gali padėti išspręsti problemas, susijusias su statistine galia, kamuojančia tipinius šios srities tyrimus.

Leave a Comment