超快的成像可以提高大脑的刺激

脑刺激,如脑深部电刺激(DBS),是一种强大的方法来治疗神经和精神疾病。虽然它提供了治疗帕金森患者受益,老年痴呆症,和成瘾了超过十年,其潜在的神经机制还没有完全理解。

昆士兰脑研究所的研究人员(QBI)现在更近一步揭开大脑活动的神秘面纱,以更好地理解这种机制和潜在预测DBS的结果。

大脑是一个高度复杂的电路网络组织的层级结构有着广泛的联系。连接在不同的方向,向前和向后,要么是兴奋性神经元之间的加速器响应——或者抑制——刹车修改响应。

“说你想移动你的手——一旦启动信号,我们预计接下来的活动取决于大脑的神经网络,”副教授Kai-Hsiang壮族说。

“我们不完全理解如何或何时这些大脑的结构和功能组件交互的结果最终导致移动你的手。”

功能磁共振成像(fMRI)是最受欢迎的技术用于研究大脑网络。fMRI追踪血流和氧化变化后的神经活动,从而间接测量功能连接形成,和给我们的大脑活动的传播。

大脑活动,然而,不是简单一个信号从地区旅行。

壮族实验室的研究团队已经开发出一种新的超快的功能磁共振成像技术大大提高时间分辨率,使他们能够捕捉大脑活动的动力学在不到一秒的水平。

壮族副教授表示,新技术导致了更全面的理解如何以及何时大脑的结构和功能连接的交互。

“第一个新发现我们是大脑活动不仅传播通过结构性布线,遵循一定的优惠电路根据他们的兴奋和抑制性神经分布,”他说。

”类似细胞类型的大脑区域之间的交流变得更加流畅,和大脑活动更强”。

壮族组追踪老鼠的大脑活动,刺激和静止用超快的功能磁共振成像技术。大脑刺激时,活动后结构布线方向前进——从A到B和B到C .当大脑在休息,活动更加依赖细胞类型组织和减少对结构布线,C和B之间传播,但不是一个,如果这就是优惠的电路。

这意味着信息是如何处理实际上是依赖于你的国家,它曾认为大脑活动功能以同样的方式在休息还是在忙一个任务。

“第二个发现我们是血液检测到信号功能磁共振成像可以反映网络组织和细胞类型分布、“壮族副教授说。

“这些发现对大脑结构有重大影响的形状函数,以及如何预测活动基于这种结构的知识。更实际,我们现在知道将影响星展银行和其他脑刺激技术的设计。

“下一个步骤是使用临床医生精通脑刺激来决定如何使用这些知识结合人类的数据来帮助改善我们的理解DBS。”

这更全面的了解可以使我们能够更好地预测DBS的结果和潜在的改善其设计更好的治疗结果。

参考:壮族KH,李Z,黄HH, Khorasani Gerdekoohi年代,Athwal d .血流动力学瞬态和功能连通性在大脑结构连接和细胞类型层次结构。PNAS。2023年,120 (5):e2202435120。doi:10.1073 / pnas.2202435120

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