Ученый из федеральной политехнической школы Лозанны выделил сигналы в активности мозга, что формируют его отпечаток, он, как и в случае отпечатка пальца является уникальным маркером человека.
Это перевод интервью журнала Sciencedaily с Энрико Амико, ученым, исследующим отпечатки мозга. Оригинал здесь: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211015184254.htm
«Я думал об этом каждый день, даже ночью мне это снилось. В течении 5 лет вся моя жизнь состояла только из этого» — говорит Энрико Амко, ученый и научный сотрудник в медицинской проекционной лаборатории в федеральной политехнической школе Лозанны и центра нейропротезирования. Он говорит о своем исследовании человеческого мозга в целом и об исследовании отпечатков мозга в особенности. Он выяснил, что каждый из нас имеет этакий «отпечаток пальца» для мозга, и этот отпечаток постоянно меняется во времени. Его открытие только что было опубликовано в журнале «Достижения науки».
«Предмет моего исследования — это сети и взаимосвязи в мозге, в особенности связи между разными регионами. Оно направлено на то, чтобы лучше понять, как все работает» — говорит Амико. «Мы делаем это, используя магнитно-резонансную томографию, которая измеряет активность мозга за определенный период времени» Его команда проводила сканирования, чтобы потом сгенерировать графики, представленные в виде цветных матриц, что суммируют мозговую активность объекта исследования. Этот вид техники моделирования известный в научных кругах среди ученых как нейробиология сетей или коннектономика мозга. «Вся информация, которая нам нужна из этих графиков, более известна, как функциональные взаимосвязи (коннекткомы) мозга». Коннектком – это карта нейронной сети. Они (коннекткомы) информируют нас о том, что делают субъекты во время магнитно-резонансной томографии – отдыхают ли они или выполняют для примера какие-то задания. Наши коннекткомы меняются в зависимости от того, какие действия выполняются и какие регионы мозга для этого задействуются» — говорит Амико.
Два сканирования – это всё что нужно.
Несколько лет назад, нейробиологи Йельского университета, изучавшие эти коннекткомы, обнаружили, что каждый из нас имеет уникальный отпечаток мозга. Сравнивая графики, созданные с помощью МРТ одних и тех же людей, сделанные с перерывом в несколько дней, они обнаружили, что могут точно соединить 2 сканирования одного и того же человека с вероятностью 95 % . Иными словами они могли точно идентифицировать человека на основе отпечатка мозговой активности. «Это очень впечатляет, потому что идентификация происходит только на основе функциональных коннекткомов, которые, по сути являются наборами корреляций связей.» — говорит Амико.
Он решил пойти чуть дальше с этим открытием. В предыдущих исследованиях мозговые отпечатки были получены с помощью МРТ, их снятие длилось по несколько минут. Но Амико задал вопрос – нельзя ли снимать отпечатки за несколько секунды или может быть есть особый момент во времени, когда они появляются – если это так, то сколько может продлиться такой момент? «До настоящего времени, нейробиологи идентифицировали отпечатки мозга используя 2 МРТ сканирования, между которыми был сравнительно большой период времени. Но, может быть, отпечатки мозга появляются каждые 5 секунд или за период, что незначительно длиннее? Что если отпечатки на самом деле появляются в разных регионах мозга в разные моменты времени? Никто не знал ответа. Поэтому мы проверили разные промежутки времени, чтобы посмотреть что получится.
Отпечаток мозга всего за 1 минуту 40 секунд.
Команда ученых Амико обнаружила, что 7 секунд не достаточно чтобы обнаружить полезные данные, но вот 1 минута и 40 секунд – этого вполне хватает. «Мы поняли, что информация нужная для создания отпечатка мозга может быть получена через сравнительно небольшие промежутки времени»- говорит Амико. «Нет нужды в МРТ, который записывает активность мозга 5 минут. Кратковременные сканирования тоже подойдут». Его исследование также показало, что самые быстрые снятия отпечатков мозга делаются с сенсорных регионов мозга и в особенности с тех регионов мозга, что связаны с движением глаз, визуальным восприятием и визуальным вниманием. Если сканирование идет дольше – то можно использовать и регионы фронтальной коры, что ассоциируются с более сложными когнитивными функциями. Они тоже имеют уникальную информацию о каждом из нас.
Следующий шаг – продолжить сравнивать отпечатки мозга здоровых пациентов с теми, у кого болезнь Альцгеймера. «На основе наших данных, было похоже, что отпечаток мозга начинает медленно исчезать по мере прогрессирования болезни»- говорит Амико. «Становится труднее идентифицировать людей на основе их коннекткомов из-за болезни. Это как будто человек с Альцгеймером теряет свою мозговую «личность»».
В связи с этим открытие Амико имеет потенциал в области раннего обнаружения неврологических болезней, так как мозговые отпечатки из-за них начинают исчезать. Техника Амико может быть использована на пациентах с аутизмом, инсультами и наркозависимостью. «Это еще один небольшой шажок на пути к пониманию того, что делает мозг уникальным; Возможности, которые дает это открытие, весьма широки».
Успешная история швейцарской национальной программы помощи науки Амбизион.
Исследование Энрико Амико стало возможным благодаря помощи программы Амбизион. Это уникальная программа смогла привлечь молодого многообещающего ученого в Швейцарию, когда он учился в университете Пердью (США). – говорит профессор Ванд Де виль, глава лаборатории Медицинской проекции. «Амбизон позволила ему проводить свои независимые исследования, проверить свои идеи, но также выбрать сотрудничество с той или иной лабораторией. Очень приятно видеть, что ему далось достичь своих целей».