Оновлений шаблон кортикальної поверхні покращує відображення активності мозку. Людський мозок відіграє життєво важливу роль в управлінні основними функціями, такими як сприйняття, пам’ять, мова, пізнання, свідомість та емоції.
Щоб зрозуміти, як працює мозок, вчені часто використовують нейровізуалізацію, щоб реєструвати мозкову активність учасників, коли мозок виконує завдання або перебуває у спокої. Функції мозку систематично організовані в корі головного мозку, зовнішньому шарі мозку людини. Дослідники часто використовують так звану «модель кортикальної поверхні» для аналізу даних нейровізуалізації та вивчення функціональної організації людського мозку.
Кожен мозок має різну форму. Щоб проаналізувати дані нейровізуалізації кількох людей, дослідники повинні реєструвати дані, використовуючи один і той самий шаблон мозку, який дозволяє ідентифікувати однакові анатомічні місця на різних ділянках мозку, навіть якщо мозок має різну форму. Ці місця відомі як «вершини».
За останні 25 років було зроблено кілька ітерацій таких шаблонів, і найбільш часто використовувані шаблони кортикальних поверхонь сьогодні базуються на даних, зібраних з 40 мозку.
Представлення «OpenNeuro Average»
Тепер дослідники з Дартмута створили новий шаблон кортикальної поверхні під назвою «OpenNeuro Average» або скорочено «onavg», який забезпечує більшу точність і ефективність аналізу даних нейровізуалізації.
Висновки опубліковані в Nature Methods.
«Наш шаблон кортикальної поверхні, onavg, є першим, який однаково пробує різні частини мозку», — каже провідний автор Фейлонг Ма, докторант і співробітник лабораторії Хаксбі Департаменту психології та наук про мозок у Дартмуті. «Це менш упереджена карта, яка ефективніша з точки зору обчислень».
Команда створила шаблон на основі коркової анатомії 1031 мозку з 30 наборів даних у OpenNeuro, безкоштовній платформі з відкритим кодом для обміну даними нейровізуалізації. За словами співавторів, це також перший шаблон кортикальної поверхні, заснований на геометричній формі мозку.
Навпаки, попередні шаблони відбирали різні частини кори нерівномірно та базувалися на кулястій формі для визначення розташування кортикальних вершин, що призводило до зміщень у розподілі вершин. Навпаки, попередні шаблони відбирали різні частини кори нерівномірно та базувалися на кулястій формі для визначення розташування кортикальних вершин, що призводило до зміщень у розподілі вершин.
З шаблоном onavg для аналізу потрібно менше даних.
«Дуже дорого отримати дані за допомогою нейровізуалізації, і для деяких клінічних популяцій, наприклад, якщо ви вивчаєте рідкісні захворювання, може бути важко або неможливо отримати великий обсяг даних, тому можливість отримати кращі результати з меншою кількістю даних — це актив», — каже Фейлонг. «Завдяки більш ефективному використанню даних наш шаблон потенційно може підвищити відтворюваність і відтворюваність результатів академічних досліджень».
Більш широкі наслідки та внески
«Я думаю, що onavg є методологічним прогресом, який має широке застосування в усіх аспектах когнітивної та клінічної нейронауки», — каже співавтор Джеймс Хексбі, професор кафедри психології та наук про мозок і колишній директор Центру когнітивної нейронауки в Дартмут.
Він каже, що їхній шаблон кортикальної поверхні можна використовувати для вивчення зору, слуху, мови та індивідуальних відмінностей, а також таких розладів, як аутизм і нейродегенеративні захворювання, такі як хвороба Альцгеймера та Паркінсона.
«Ми вважаємо, що це матиме широкий і глибокий вплив у цій сфері», — каже Хаксбі. Цзяхуй Гуо, колишній докторант із психології та наук про мозок та доцент Школи поведінкових та мозкових наук Техаського університету в Далласі, та Марія Іда Гоббіні, доцент кафедри медичних та хірургічних наук Університету Болоньї, також зробив внесок у дослідження.