דרך חדשה להדמיית המוח באמצעות הדמיית תהודה מגנטית (MRI) אינה מזהה ישירות פעילות עצבית כפי שדווח במקור, על פי מדענים ממכון מקגוברן של MIT. השיטה, שתוארה לראשונה בשנת 2022, יצרה התרגשות בקרב קהילת מדעי המוח כגישה בעלת פוטנציאל שינוי. אבל מחקר מהמעבדה של החוקר השותף של מקגוורן, אלן ג'סנוף, דיווח ב-27 במרץ 2024 בכתב העת התקדמות המדעמדגים שאותות MRI המיוצרים בשיטה החדשה נוצרים בחלקם הגדול בתהליך ההדמיה עצמו, לא מפעילות נוירונית.
ג'סנוף מסביר שאמצעי לא פולשני לראות פעילות עצבית במוח היא מטרה שחיפשה זמן רב עבור מדעני מוח. שיטות ה-MRI הפונקציונליות שבהן משתמשים חוקרים כיום לניטור פעילות המוח אינן מזהות למעשה איתות עצבי. במקום זאת, הם משתמשים בשינויים בזרימת הדם המופעלים על ידי פעילות המוח כפרוקסי. זה חושף אילו חלקים במוח מעורבים במהלך ההדמיה, אבל זה לא יכול לאתר פעילות עצבית למיקומים מדויקים, וזה איטי מכדי לעקוב באמת אחר התקשורת המהירה של נוירונים.
אז כשצוות של מדענים דיווח מַדָע שיטת MRI חדשה בשם DIANA, ל"הדמיה ישירה של פעילות נוירונית", שמו לב מדעני מוח. המחברים טענו כי DIANA זיהתה אותות MRI במוח התואמים לאותות החשמליים של נוירונים, וכי היא רכשה אותות הרבה יותר מהר מהשיטות המשמשות כיום ל-MRI פונקציונלי.
כולם רוצים את זה. אם היינו יכולים להסתכל על כל המוח ולעקוב אחר הפעילות שלו בדיוק של אלפיות השנייה ולדעת שכל האותות שאנו רואים קשורים לפעילות סלולרית, זה היה פשוט נפלא. זה יכול לספר לנו כל מיני דברים על איך המוח עובד ומה משתבש במחלה".
אלן ג'סנוף, חוקר שותף, מכון מקגוברן של MIT
Jasanoff מוסיף כי מהדוח הראשוני, לא היה ברור אילו שינויים מוחיים זיהתה DIANA כדי לייצר קריאה מהירה כל כך של פעילות עצבית. סקרן, הוא וצוותו החלו להתנסות בשיטה. "רצינו לשחזר את זה, ורצינו להבין איך זה עובד", הוא אומר.
משחזרת את הליך ה-MRI שדווח על ידי מפתחי DIANA, החוקרת הפוסט-דוקטורט ולרי דואן פי ואן צילמה את המוח של חולדה כגירוי חשמלי שהועבר לכפה אחת. פי ואן אומרת שהיא התרגשה לראות אות MRI מופיע בקליפת המוח החושית, בדיוק מתי והיכן נוירונים היו צפויים להגיב לתחושה על הכפה. "הצלחתי לשחזר את זה", היא אומרת. "יכולתי לראות את האות."
עם זאת, עם בדיקות נוספות של המערכת, התלהבותה דעכה. כדי לחקור את מקור האות, היא ניתקה את המכשיר ששימש לגירוי כפה של החיה, ואז חזרה על ההדמיה. שוב, אותות הופיעו בחלק העיבוד החושי של המוח. אבל הפעם, לא הייתה סיבה שיופעלו נוירונים באזור זה. למעשה, פי ואן מצא, ה-MRI הפיק את אותם סוגי אותות כאשר החיה בתוך הסורק הוחלפה בצינור מים. היה ברור שהאותות התפקודיים של DIANA לא נבעו מפעילות עצבית.
פי ואן איתר את מקור האותות המופלאים לתוכנית הדופק שמכוונת את תהליך ההדמיה של דיאנה, תוך פירוט רצף השלבים שסורק ה-MRI משתמש בו כדי לאסוף נתונים. בתוך תוכנית הדופק של DIANA היה טריגר למכשיר המספק קלט חושי לבעל החיים בתוך הסורק. זה מסנכרן את שני התהליכים, כך שהגירוי מתרחש ברגע מדויק במהלך רכישת הנתונים. נראה שהטריגר הזה גורם לאותות שהמפתחים של DIANA הגיעו למסקנה שהצביעו על פעילות עצבית.
פי ואן שינתה את תוכנית הדופק, ושינתה את אופן הפעלת הממריץ. באמצעות התוכנית המעודכנת, סורק ה-MRI לא זיהה שום אות תפקודי במוח בתגובה לאותו גירוי כפות שהפיק אות קודם לכן. "אם תוציא את החלק הזה של הקוד, אז גם האות ייעלם. אז זה אומר שהאות שאנחנו רואים הוא חפץ של הדק", היא אומרת.
ג'סנוף ופי ואן המשיכו למצוא סיבות מדוע חוקרים אחרים נאבקו לשחזר את תוצאות הדו"ח המקורי של DIANA, וציינו שהאותות שנוצרו על ידי טריגר יכולים להיעלם עם שינויים קלים בתהליך ההדמיה. עם עמיתם הפוסט-דוקטורט Sajal Sen, הם גם מצאו ראיות לכך ששינויים תאיים שהציעו מפתחי DIANA עשויים להוביל לאות MRI פונקציונלי אינם קשורים לפעילות נוירונית.
ג'סנוף ופי ואן אומרים שהיה חשוב לחלוק את הממצאים שלהם עם קהילת המחקר, במיוחד כשהמאמצים ממשיכים לפתח שיטות דימות עצביות חדשות. "אם אנשים רוצים לנסות לחזור על חלק כלשהו במחקר או ליישם כל סוג של גישה כזו, הם צריכים להימנע מליפול לבורות האלה", אומר ג'סנוף. הוא מוסיף שהם מעריצים את מחברי המחקר המקורי בשל שאיפתם: "הקהילה זקוקה למדענים שמוכנים לקחת סיכונים כדי להניע את התחום קדימה".
