Yenilikler

Nörokimyasallar fMRI okumalarını nasıl etkiler?

Beyin, alt bölgeleri arasında sinyal iletmek ve almak için elektrik ve kimyasalları kullanan inanılmaz derecede karmaşık ve aktif bir organdır.

Araştırmacılar beyin hakkında daha fazla bilgi edinmek amacıyla bu sinyalleri doğrudan veya dolaylı olarak ölçmek için çeşitli teknolojileri araştırdılar. Örneğin fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI), kan akışıyla ilgili değişiklikler aracılığıyla beyin aktivitesini tespit etmelerine olanak tanıyor.

Nöroloji profesörü ve UNC Biyomedikal Araştırma Görüntüleme Merkezi’nin direktör yardımcısı Yen-Yu Ian Shih ve laboratuvar arkadaşları, beyindeki nörokimyasalların sinirsel aktiviteyi, kan akışını ve ardından fMRI ölçümünü nasıl düzenlediğini ve etkilediğini uzun zamandır merak ediyorlardı. beyinde. Laboratuvar tarafından yapılan yeni bir çalışma, fMRI yorumlamasının göründüğü kadar basit olmadığı yönündeki şüphelerini doğruladı.

Aynı zamanda Hayvan MRI Merkezi’ne de liderlik eden Shih, “fMRI verilerini yorumlarken kan damarlarına giden nörokimyasal sinyaller daha az dikkate alınıyor” dedi. “Kemirgen modelleri üzerinde yaptığımız çalışmada, nörokimyasalların, tipik beyin hücrelerine yönelik iyi bilinen sinyal eylemlerinin yanı sıra, kan damarlarına da sinyal gönderdiklerini ve bunun fMRI ölçümlerine önemli katkıları olabileceğini gösterdik.”

Bulguları, şu adreste yayınlandı: Doğa İletişimiUlusal Sağlık Enstitüleri ve UNC’nin Biyomedikal Araştırma Görüntüleme Merkezi’nde iki adet 9,4 Tesla hayvan MRI sistemi ve bir 7 Tesla insan MRI sisteminin kurulumunu ve yükseltilmesini desteklemeye yönelik yatırımlarından elde edilen 3,8 milyon dolarlık hibeden kaynaklanıyor.

Belirli bir beyin bölgesinde nöronlardaki aktivite arttığında, bölgedeki kan akışı ve oksijen seviyeleri de genellikle sinirsel aktivitenin gücüyle orantılı olarak artar. Araştırmacılar bu olguyu kendi yararlarına kullanmaya karar verdiler ve sonunda beyindeki bu değişiklikleri tespit etmek için fMRI tekniklerini geliştirdiler.

Yıllardır bu yöntem araştırmacıların beyin fonksiyonlarını daha iyi anlamalarına yardımcı oldu ve insan bilişi ve davranışı hakkındaki bilgilerini etkiledi. Ancak Shih’in laboratuvarında yapılan yeni çalışma, bu köklü nöro-vasküler ilişkinin beynin tamamında geçerli olmadığını, çünkü hücre tipleri ve nörokimyasalların beyin bölgeleri arasında farklılık gösterdiğini gösteriyor.

Shih’in ekibi, beyin bölgesindeki belirli nörokimyasalların ve hücre türlerinin fMRI sinyallerini nasıl etkileyebileceğini belirlemek için beynin derinlerinde biliş, motivasyon, ödül ve duyusal motor işleviyle ilgili bir bölge olan striatuma odaklandı.

Çalışmaları için Shih’in laboratuvarı, fMRI verilerinin yorumlanmasına yardımcı olmak için elektriksel, optik, kimyasal ve vasküler sinyalleri ölçerken, ışık bazlı bir teknik kullanarak kemirgen beyinlerindeki sinirsel aktiviteyi kontrol etti. Araştırmacılar daha sonra beyne farklı ilaçlar enjekte ederek beynin kimyasal sinyallerini manipüle ettiler ve ilaçların fMRI tepkilerini nasıl etkilediğini değerlendirdiler.

Bazı durumlarda striatumdaki sinirsel aktivitenin arttığını ancak kan damarlarının daraldığını ve bunun da negatif fMRI sinyallerine neden olduğunu buldular. Bu striatumdaki dahili opioid sinyallemesiyle ilgilidir. Tersine, başka bir nörokimyasal olan dopamin, striatumdaki sinyallemede baskın olduğunda, fMRI sinyalleri pozitifti.

Shih, “Striatumdaki fMRI sinyallerinin beklenenden oldukça farklı görünebileceği birkaç örnek belirledik” dedi. “Kan damarlarını veya perivasküler hücreleri paralel olarak etkileyebilen, potansiyel olarak sinirsel aktivite tarafından tetiklenen fMRI sinyal değişikliklerini gölgede bırakabilen altta yatan nörokimyasal sinyallere dikkat etmek önemlidir.”

Shih’in laboratuvarının üyeleri, aralarında ilk ve ortak yazarlar Dominic Cerri, PhD ve Lindsey Walton, PhD, Birleşik Krallık’taki Sussex Üniversitesi’ne gittiler ve burada deneyler yapabildiler ve opioidin vasküler etkilerini daha fazla gösterebildiler.

Ayrıca UNC’nin 7 Tesla MRI sisteminde insan fMRI verilerini topladılar ve insan beynini uyarmak için manyetik alanları kullanan bir prosedür olan transkraniyal manyetik stimülasyonu kullanarak olası bulguları araştırmak için Stanford Üniversitesi’ndeki araştırmacılarla işbirliği yaptılar.

Temel bilim araştırmacıları ve hekim bilim insanları, fMRI sinyalini daha iyi anlayarak, nörolojik ve nöropsikiyatrik bozuklukların yanı sıra sağlıklı beyinlerdeki sinirsel aktivite değişiklikleri hakkında daha kesin bilgiler sağlayabilecekler.

Araştırma, Gelişmiş Yenilikçi Nöroteknolojiler (BRAIN) Girişimi hibesi RF1MH117053 ve Ulusal Sağlık Enstitüleri’nden S10OD026796 ve S10MH124745 İleri Teknoloji Enstrümantasyon hibeleri aracılığıyla Beyin Araştırmaları tarafından desteklenmiştir.

Kaynak ve İleri Okuma: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/03/240319123050.htm

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu