Дори простите движения създават вълни в мозъка

резюме: Ново проучване съобщава, че просто движение като натискане на бутон може да изпрати вълни на активност през неврони, покриващи целия мозък.

източник: Университет на Орегон

Ново изследване на Университета на Орегон показва, че дори едно просто движение като натискане на бутон изпраща вълни от активност през мрежи от неврони, простиращи се в мозъка.

Откритието подчертава сложността на човешкия мозък, предизвиквайки опростената картина на учебника за различни области на мозъка, присвоени на специфични функции.

„Наистина е добре известно, че първичната моторна кора контролира производството на движение“, каза Алекс Рокхил, студент в лабораторията по физиология на човека на Ники Суон. „Но движението е много повече от тази мозъчна област.“

Рокхил е първият автор на нова статия от лабораторията, публикувана през декември в Вестник за невронно инженерство.

Суон и нейният екип изучават мрежите на човешкия мозък благодарение на сътрудничеството с лекари и изследователи от Орегонския здравен и научен университет. Екипът на OHSU използва техника, наречена интракраниална ЕЕГ, за да определи къде могат да започнат гърчовете при пациенти с резистентна на лечение епилепсия. Те имплантират по хирургичен път набор от електроди в мозъците на пациентите, за да определят точно кога и къде възниква припадък, като потенциално премахват засегнатата област на мозъка.

Интракраниалното ЕЕГ може също да даде представа за друга мозъчна дейност. Това е технологията „златен стандарт“, каза Суон. Но изследователите рядко имат достъп до него, тъй като имплантирането на електроди е интензивен процес. Участниците в изследването на Swann се съгласиха да позволят на нейния екип да изследва мозъците им, докато вече бяха свързани с електроди за изследване на припадъци.

Суон и нейните колеги дадоха на участниците в проучването проста задача за движение: натискане на бутон. Те записаха активността на хиляди неврони в целия мозък, докато участниците изпълняваха задачата. След това те тестваха дали могат да обучат компютър да определя дали определени модели на мозъчна активност се улавят в покой или в движение.

Сигналите са очевидни в определени области на мозъка. Това бяха области, които преди това бяха свързани с движението, където повечето неврони вероятно ще се съсредоточат върху това поведение. Но изследователите също откриха мозъчни сигнали, които предсказват движението в целия мозък, включително в региони, които не са специално предназначени за това.

В много части на мозъка „ние можем да предвидим с по-голяма точност от случайността дали тези данни са дошли по време на движение или не“, каза Суон.

„Намерихме спектър от мозъчни региони, от основните двигателни региони, където можете да декодирате, че човек се движи през 100 процента от времето, до други региони, които могат да бъдат декодирани в 75 процента от времето“, добави Рокхил.

В някои области, които не са специализирани за движение, „някои неврони може да се задействат, но те могат да бъдат претоварени от неврони, които не са свързани с движение“, каза той.

Техните открития допълват проучване, публикувано през 2019 г. в списанието природакъдето други изследователи са показали подобни мозъчни мрежи на дълги разстояния, свързани с движението при мишки.

„Този ​​документ показа, че движението е повсеместно в мозъка, а нашият документ показа, че това е вярно и при хората“, каза Суон.

Може би феноменът не се ограничава само до движението. Също така е възможно други системи, като зрението и докосването, да обхващат повече части от мозъка, отколкото се очакваше преди.

Сега екипът разработва нови задачи, които включват различни видове движения, за да види как те се проявяват в мозъка. Те планират да продължат да развиват сътрудничеството с OHSU, като привлекат повече изследователи към проекта и придобиват по-задълбочено разбиране на сложността на мозъка.

„Сега има толкова много възможности, когато имаме това ново сътрудничество“, каза Суон. „Наистина сме щастливи да имаме възможността да събираме толкова вълнуващи данни, работейки с екипа на OHSU и техните невероятни пациенти.“

Вижте също

Относно тези новини за изследване на невронауките

автор: Лоръл Хамърс
източник: Университет на Орегон
Контакт: Laurel Hammers – Университет на Орегон
снимка: Изображението е обществено достояние

Оригинално търсене: Затворен достъп.
„Стерео-ЕЕГ записите разширяват известните разпределения на каноничните трептения, свързани с движениетоОт Alexander P Rockhill et al. Вестник за невронно инженерство

Резюме

Стерео-ЕЕГ записите разширяват известните разпределения на каноничните трептения, свързани с движението

обективен. Предишни електрофизиологични изследвания характеризират каноничните осцилаторни модели, свързани с движението, предимно от записи на първичния сензомоторен кортекс. По-малко работа се опитва да декодира движение въз основа на електрофизиологични записи от по-широк диапазон от области на мозъка, като тези, взети от стереотактична електроенцефалография (sEEG), особено при хора. Имахме за цел да идентифицираме и характеризираме различни трептения, свързани с движението в относително широка извадка от мозъчни региони при хора, и ако те се простират отвъд мозъчните региони, свързани преди това с движението.

Приближава. Използвахме линейна поддържаща векторна машина за декодиране на ограничени от движение времево-честотни спектрални модели и потвърдихме нашите резултати с тест за пермутация на клъстер и декодиране на ко-пространствен модел.

Ключови констатации. Успяхме точно да класифицираме sEEG спектроскопията по време на задачата за движение с натискане на клавиш спрямо интервала от време между опитите. По-конкретно, ние открихме тези описани по-рано модели: бета десинхронизация (13–30 Hz), бета синхронизация (отскок), алфа модулация преди движение (8–15 Hz), увеличение на широколентовата гама след движение (60–90 Hz) и потенциал, свързан с събитието. Тези осцилаторни модели наскоро бяха наблюдавани в широк диапазон от области на мозъка, достъпни с sEEG, които не са достъпни с други електрофизиологични методи за запис. Например, наличието на бета десинхронизация във фронталния лоб е по-разпространено от описаното по-рано, като се простира отвъд първичния и вторичния моторен кортекс.

индикация. Нашата класификация разкри видни времеви честотни модели, наблюдавани и в предишни проучвания, използващи неинвазивна ЕЕГ и ЕЕГ, но тук идентифицирахме тези модели в области на мозъка, които все още не са свързани с движението. Това предоставя нови доказателства за анатомичния обхват на система от предполагаеми кинематични мрежи, които показват всеки от тези колебателни режими.