Smegenys ir nugaros smegenys yra centrinės žmogaus centrinės nervų sistemos (CNS) ramsčiai, organizuojantys viską nuo judesio iki pojūčių. Nepaisant didelės pažangos neurologijos srityje, mūsų supratimas apie tai, kaip šie du esminiai CNS komponentai sąveikauja, tebėra ribotas.
Išsamus visos CNS vaizdas paskatins neurologinių sutrikimų, ypač susijusių su smegenimis ir nugaros smegenimis, pvz., nugaros smegenų pažeidimus ir neurodegeneracines ligas, gydymo metodus.
Siekdami užpildyti šią svarbią žinių spragą, EPFL Neuro X instituto, UNIGE Radiologijos ir medicinos informatikos katedros ir McGill universiteto Monrealio neurologijos instituto (The Neuro) mokslininkai sukūrė įrankį, kuris žymiai pagerintų mūsų supratimą apie CNS organizaciją.
Jų naujas tyrimas, paskelbtas m Vaizdo neurologijos mokslassėkmingai atvaizduoja funkcinį ryšį tarp žmonių smegenų ir nugaros smegenų, pateikdamas išsamesnį vaizdą apie tai, kaip šie du svarbūs komponentai sąveikauja.
„Šis tyrimas leidžia pamatyti CNS kaip visumą, o tai labai svarbu, jei norime sukurti veiksmingą terapiją, skirtą sudėtingoms neurologinėms ligoms. Vaizdo gavimo įrankis – technologijų ir protokolų rinkinys – labai pagerina mūsų supratimą apie somatotopinę organizaciją.
„Tai reiškia, kad dabar galime matyti, kaip skirtingos kūno dalys yra susietos su konkrečiomis smegenų ir nugaros smegenų sritimis“, – sako Dimitri Van De Ville, EPFL Medicininio vaizdo apdorojimo laboratorijos (MIP:lab) vadovas ir vienas iš vadovų. tyrimo autoriai.
CNS tinklas iki smulkmenų
Šis laimėjimas, pasiektas atliekant išsamią smegenų ir gimdos kaklelio stuburo smegenų funkcinio magnetinio rezonanso tomografijos (fMRI) duomenų analizę, suteikia precedento neturinčių įžvalgų apie tai, kaip smegenys ir nugaros smegenys veikia kartu, kad reprezentuotų visą kūną. Atsiranda kūno žemėlapis, apimantis skirtingus CNS lygius.
Remdamiesi ankstesniais MIP:Lab sukurtų funkcinių vaizdavimo metodų tyrimais, mokslininkai naudojo algoritminius modelius, kad išskirtų ir nustatytų konkrečias dominančias sritis tiek smegenyse, tiek nugaros smegenyse. Nugaros smegenims šis metodas leido tiksliai apibūdinti stuburo segmentus, atsakingus už skirtingų kūno dalių inervavimą, o tai pagerino mūsų supratimą apie pačių nugaros smegenų organizaciją.
Norėdami ištirti, kaip smegenys ir nugaros smegenys sąveikauja, mokslininkai taikė funkcinio ryšio analizę. Ištyrę sinchronizuotą smegenų ir nugaros smegenų veiklą, jie sugebėjo atskleisti, kaip konkrečios smegenų ir nugaros smegenų sritys atitinka skirtingas kūno dalis. Šis metodas pateikė išsamų smegenis ir nugaros smegenis jungiančių tinklų žemėlapį, suteikiantį naujų įžvalgų apie tai, kaip centrinė nervų sistema veikia kaip vieninga visuma.
Metodinis pagrindas būsimai pažangai
„Mūsų išvados rodo, kad net ramybės būsenoje smegenys ir nugaros smegenys išlaiko tikslų kūno žemėlapį“, – sako pirmasis šio straipsnio autorius Nawalas Kinany. „Šiame tyrime pristatyta metodinė sistema taip pat gali būti pritaikyta klinikinėse populiacijose, pavyzdžiui, tiriant CNS reorganizaciją po pažeidimų ar galūnių amputacijos. Ateityje šios žinios galėtų prisidėti prie tikslesnių gydymo ir intervencijų kūrimo, o tai galiausiai pagerins pacientų rezultatus. “.
Kita svarbi naujovė yra mokslininkų gebėjimas įveikti techninius iššūkius, susijusius su dviejų anatomiškai skirtingų centrinės nervų sistemos dalių vaizdavimu tuo pačiu metu, kuriems tradiciškai reikia atskirų nuskaitymų.
Tyrimo duomenys buvo surinkti „The Neuro“ Monrealyje, prižiūrint Julienui Doyonui, pirmaujančiam šios srities tyrėjui ir pagrindiniam projekto bendradarbiui. Jo patirtis neurovizualizavimo srityje ir naujausios laboratorijos priemonės buvo labai svarbios fiksuojant aukštos kokybės fMRI duomenis, dėl kurių buvo galima atlikti išsamų smegenų ir nugaros smegenų jungties žemėlapių sudarymą.
Integruojant pažangiausius vaizdo gavimo metodus ir bendrus tyrimus, išvados sudaro pagrindą būsimiems CNS funkcijos ir disfunkcijos tyrinėjimams.