大腦是一個固有的動態(tài)系統(tǒng),分析大腦圖像的整體方法提高了大腦刺激的效果,對神經(jīng)治療有深遠(yuǎn)的好處。
杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)內(nèi)科8月25日官網(wǎng)報導(dǎo)
一種新的腦成像分析方法有可能極大地提高非侵入性腦刺激治療阿爾茨海默病、強迫癥、抑郁癥和其他疾病的有效性。杜克大學(xué)(Duke University)的研究人員開發(fā)了這種新方法,首次分析了整個大腦網(wǎng)絡(luò),而不是大腦的單一區(qū)域。這種新方法確定了對網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)揮最大控制作用的大腦區(qū)域。這項發(fā)表在《神經(jīng)科學(xué)雜志》(Journal of Neuroscience)上的研究,對改善經(jīng)顱磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)的益處有直接的啟示,目前經(jīng)顱磁刺激被用于治療抑郁癥和強迫癥,并可能很快推動對阿爾茨海默病和其他癡呆癥等記憶障礙的治療。
該研究于8月26日發(fā)表在《Journal of Neuroscience》上
杜克大學(xué)大腦刺激研究中心(Brain Stimulation Research Center,BSRC)的研究人員開發(fā)了一種基于可控性概念的分析方法,可控性是一種網(wǎng)絡(luò)原理,有助于預(yù)測大腦的一個區(qū)域如何影響參與調(diào)節(jié)行為的整個網(wǎng)絡(luò)。作者使用功能性磁共振成像(fMRI)來測量可控性,以確定TMS會在參與者完成工作記憶任務(wù)時引起多少變化。在這項任務(wù)中,參與者必須在回答問題之前將一些信息簡短地保存在他們的記憶中,并在腦海中處理這些信息。之所以使用這項任務(wù),是因為工作記憶在日常生活中非常重要(比如在逛雜貨店之前先在腦海中列出購物清單),而且它受到年齡的高度影響,尤其是在阿爾茨海默病和其他癡呆癥等疾病下。
杜克大學(xué)神經(jīng)學(xué)助理教授、首席研究員西蒙·戴維斯(Simon Davis)博士說:“從本質(zhì)上講,我們并不是把大腦看成一組離散的孤島,而是看成一個相互影響的緊密網(wǎng)絡(luò)??煽匦詾槲覀兲峁┝艘粋€框架,來識別這個網(wǎng)絡(luò)中的哪些節(jié)點最有可能受到大腦刺激的影響,并因此在經(jīng)顱磁刺激治療后可能表現(xiàn)出可塑性和改善?!?/p>
Dr.Simon Davis
可控性測量是基于靜態(tài)的大腦結(jié)構(gòu)圖像,用于預(yù)測動態(tài)活動?!按竽X活動就像城市交通的空間模式。盡管交通模式在不斷變化,但它總是受到路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制,”杜克大學(xué)心理與神經(jīng)科學(xué)系的研究生鄧力夫說,他也是這篇論文的合著者?!翱煽匦詫⒛骋徊课坏拇碳づc大腦活動的整體模式聯(lián)系起來。例如,在我們的研究中,這種激活模式意味著更好的工作記憶?!?/p>
在此之前,還沒有一個系統(tǒng)的方法來確定哪些大腦區(qū)域最有可能產(chǎn)生全腦的影響,因為大多數(shù)研究都只關(guān)注一個區(qū)域。然而,這項研究通過考慮整個大腦網(wǎng)絡(luò),推進了這一領(lǐng)域的發(fā)展。
雖然參與了這項研究的是健康的成年人,但這項研究可能對記憶障礙有影響?!坝洃浌δ苷系K是一種網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象,它依賴于多個大腦區(qū)域在協(xié)調(diào)的動態(tài)下運作。典型的對單一部位經(jīng)顱磁刺激反應(yīng)的關(guān)注代表了神經(jīng)刺激療法的基本局限性,因為它忽略了整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整體損傷,而這正是記憶功能障礙的基礎(chǔ),” BSRC博士后研究員,該研究的第一作者Lysianne Beynel說。
杜克大學(xué)
最終,這種非侵入性腦刺激方法將用于促進健康的腦活動模式,并最終增強記憶功能,這有可能增強腦刺激療法對一系列認(rèn)知障礙的療效。
參考文獻
Source:Duke Department of Neurology
New form of brain analysis engages whole brain for the first time
Reference:
Lysianne Beynel, Lifu Deng, Courtney A. Crowell, Moritz Dannhauer, Hannah Palmer, Susan Hilbig, Angel V. Peterchev, Bruce Luber, Sarah H. Lisanby, Roberto Cabeza, Lawrence G. Appelbaum, Simon W. Davis. Structural controllability predicts functional patterns and brain stimulation benefits associated with working memory. The Journal of Neuroscience, 2020; JN-RM-0531-20 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0531-20.2020
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