Imbasan Otak Menunjukkan Kesan Rangsangan Otak Terapi

Penyelidikan baru yang menakjubkan memberikan bukti visual kepada doktor mengenai rangkaian otak dan bagaimana rangsangan elektrik otak membantu mengatur semula atau merangsang kawasan otak tertentu.

Sudah terbukti bahawa merangsang otak melalui elektrik atau cara lain dapat membantu meredakan gejala pelbagai gangguan neurologi dan psikiatri. Amalan klinikal sering menggunakan pendekatan untuk merawat keadaan bermula dari epilepsi hingga kemurungan.

Tetapi apa yang sebenarnya berlaku apabila doktor mengetuk otak?

Tidak banyak yang diketahui mengenai apa yang menjadikan teknik ini berkesan, atau kawasan otak mana yang harus disasarkan untuk merawat penyakit yang berbeza.

Satu kajian baru yang diketuai oleh University of Pennsylvania dan University di Buffalo menandakan langkah maju dalam mengisi jurang pengetahuan ini. Penyelidikan ini menerangkan bagaimana rangsangan satu kawasan otak mempengaruhi pengaktifan kawasan lain dan aktiviti berskala besar di dalam otak.

"Kami tidak mempunyai pemahaman yang baik mengenai kesan rangsangan otak," kata pengarang pertama Sarah Muldoon, Ph.D., penolong profesor matematik di Universiti di Buffalo

"Apabila seorang doktor memiliki pasien dengan gangguan tertentu, bagaimana mereka dapat memutuskan bahagian otak mana yang harus dirangsang? Kajian kami adalah satu langkah ke arah pemahaman yang lebih baik bagaimana hubungan otak dapat memberitahu keputusan ini dengan lebih baik. "

"Jika anda melihat arsitektur otak, itu nampaknya merupakan jaringan wilayah yang saling berhubungan yang saling berinteraksi dengan cara yang rumit. Persoalan yang kami ajukan dalam kajian ini adalah berapa banyak otak yang diaktifkan dengan merangsang satu kawasan.

"Kami mendapati bahawa beberapa wilayah memiliki kemampuan untuk mengarahkan otak ke berbagai keadaan dengan sangat mudah ketika dirangsang, sementara wilayah lain kurang berpengaruh," kata Danielle S. Bassett, Ph.D., seorang profesor bioengineering di Pusat Pengajian Kejuruteraan dan Sains Gunaan Universiti Pennsylvania.

Penyelidikan ini dilakukan dengan kerjasama pakar sains saraf kognitif Jean M. Vettel, Ph.D., dari Makmal Penyelidikan Tentera Darat; ahli teori kawalan Fabio Pasqualetti dari University of California, Riverside; Scott T. Grafton, M.D., dan Matthew Cieslak dari University of California, Santa Barbara; dan Shi Gu dari Jabatan Psikiatri Universiti Pennsylvania.

Kajian yang diterbitkan dalam Biologi Komputasi PLOS, menggunakan model komputasi untuk mensimulasikan aktiviti otak pada lapan individu yang seni bina otaknya dipetakan menggunakan data yang berasal dari pengimejan spektrum difusi. Teknik pengimejan ini menghasilkan sejenis gambar otak yang diambil oleh pengimbas MRI.

Penyelidik meneliti kesan merangsang setiap 83 kawasan dalam otak setiap subjek. Walaupun hasilnya berbeza-beza menurut orang, trend umum muncul.

Hab rangkaian - kawasan otak yang sangat terhubung dengan bahagian otak lain melalui masalah putih otak - menunjukkan apa yang disebut oleh penyelidik sebagai "kesan fungsi tinggi". Mereka mendapati bahawa merangsang kawasan ini mengakibatkan pengaktifan global banyak daerah otak.

Kesan ini amat ketara pada dua sub-rangkaian otak yang diketahui mengandungi pelbagai pusat wilayah.

Kawasan tersebut merangkumi rangkaian subkortikal (yang terdiri daripada kawasan yang berkembang agak awal dan sangat penting untuk memproses emosi) dan rangkaian mod lalai (yang terdiri daripada kawasan yang berkembang kemudian dan penting untuk pemprosesan rujukan diri ketika seseorang berada pada waktu rehat, atau tidak menyelesaikan sebarang tugas).

Merangsang kawasan dalam jaringan subkortikal memuncak pada perubahan global, di mana kepelbagaian bidang dalam otak subjek menyala.

Merangsang kawasan dalam rangkaian mod lalai juga dengan mudah membawa sejumlah besar keadaan otak baru, walaupun corak pengaktifan dibatasi oleh seni bina otak yang mendasari - oleh kaitan masalah putih antara nod rangkaian dan bahagian otak yang lain.

Walaupun ada batasan ini, ketangkasan jaringan mendukung gagasan bahawa otak dalam keadaan "rehat" sangat cocok untuk beralih dengan cepat ke dalam berbagai keadaan baru yang diarahkan untuk menyelesaikan tugas-tugas tertentu.

Berbeza dengan kawasan dalam rangkaian mod lalai dan rangkaian subkortikal, kawasan yang lebih lemah bersambung, seperti di korteks deria dan kaitan, mempunyai kesan yang lebih terhad terhadap aktiviti otak ketika diaktifkan.

Pola-pola ini menunjukkan bahawa doktor dapat mengikuti dua kelas terapi ketika berkaitan dengan rangsangan otak: "reset besar" yang mengubah dinamika otak global, atau pendekatan yang lebih disasarkan yang memfokuskan pada dinamika beberapa wilayah.

Kajian ini mengesahkan penemuan penyelidikan masa lalu oleh Bassett dan yang lain mengenai kebolehkesanan rangkaian struktur otak. Berbeza dengan karya masa lalu yang menggunakan pemodelan linier untuk mencapai hasil, kajian baru menggunakan model nonlinier yang lebih tepat menggambarkan aktiviti kompleks otak, kata Muldoon.

Sumber: Universiti Kerbau