חוקרים מהמכון למדעי המוח (IN), מרכז משותף של מועצת המחקר הלאומית הספרדית (CSIC) ואוניברסיטת מיגל הרננדז (UMH) באלצ'ה, יחד עם צוות מהמכון הטרנסילבאני למדעי המוח (רומניה), ובשיתוף פעולה עם מומחים מ-Universitat Politècnica de València, פיתחו גישה חדשנית לחקר קשרי מוח באמצעות הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI). פורסם לאחרונה ב מערכות תאיםעבודה זו מציגה דרך חדשה להבנת ארכיטקטורת המוח באמצעות רשתות פונקציונליות דינמיות, המאתגרת את הגישה הסטטית המסורתית.
המחקר גילה כי עיכובים בתקשורת בין אזורי מוח הם חיוניים להבנת הארגון של רשתות פונקציונליות. שלא כמו שיטות קונבנציונליות שממוצעות רשת סטטית בודדת, הצוות השתמש בגישה החוקרת את האבולוציה הזמנית של חוזק החיבור, תוך ניתוח ההתפלגות הסטטיסטית שלהן ולא את ההפעלה הממוצעת שלהן. זה איפשר להם לגלות ארכיטקטורת מוח שהיא גם חזקה וגם דינמית.
מהירות החיבור בין אזורי המוח וזמני האינטגרציה משתנים, מה שמביא עיכובים בתקשורת. המטרה שלנו הייתה לשלב את העיכובים הללו בניתוח של קישוריות פונקציונלית כדי לפתח שיטה מדויקת ורגישה יותר".
Santiago Canals, חוקר, Brain Networks Pasticity מעבדה ב-IN
תוצאות מחקר זה חושפות את קיומו של עמוד שדרה פונקציונלי שנוצר על ידי אינטראקציות חזקות, נטולות עיכובים, המשלימות על ידי מספר רב של קשרים חלשים יותר שעוצמתם משתנה לאורך זמן, ומוסיפה גמישות לארכיטקטורה התפקודית של המוח. "גישה דינמית זו לוכדת טוב יותר את המציאות המשתנה כל הזמן של המוח. היא אפשרה לנו להשיג תוצאות דומות בחולדות, מרמוסטים ובני אדם, בעקביות יוצאת דופן כאשר אותו נושא נסרק שוב ושוב לאורך זמן, דבר שאינו שכיח בתחום התהודה המגנטית ", מדגיש תעלות.
אחת התגליות המשמעותיות ביותר של המחקר היא זיהוי "עמוד השדרה" -; קבוצה של קשרים תפקודיים חזקים ויציבים המשמשים כלבת התקשורת במוח. למרות שהקשרים הללו מייצגים פחות מ-10% מכל אלה שנחקרו, הם ממלאים תפקיד מכריע בלכידות הכוללת של רשתות המוח, תוך שמירה על קישוריות איתנה המבטיחה תקשורת יעילה בין אזורים שונים. "היעילות בתקשורת ברשת מצטמצמת באופן דרמטי כאשר הקשרים הללו נפגעים, מה שמדגיש את חשיבותם במבנה התפקודי של המוח. בינתיים, הקשרים החלשים והדינמיים יותר מגבירים את המצבים התפקודיים הפוטנציאליים של המערכת, ומספקים גמישות", מסכם Canals.
כדי לבצע את המחקר הזה, מדענים השתמשו בנתוני fMRI של חולדות, פרימטים לא אנושיים, בני אדם וחולים עם הפרעת שימוש באלכוהול. ממצאים אלה פותחים אפיקים חדשים לזיהוי סמנים ביולוגיים מוחיים מדויקים ורגישים יותר המסוגלים לזהות שינויים עדינים ברשתות עצביות, אשר עשויות להיות להן השלכות משמעותיות על אבחון מחלות נוירופסיכיאטריות.
תוצאות אלו התאפשרו באמצעות שיתוף פעולה בינלאומי משותף שהפגיש מומחים מתחומים שונים. בתעלות מדגישים כי המחקר התאפשר רק עם צוות רב תחומי. למעבדה בראשות מריה ארסי-רבאס במכון טרנסילבניה למדעי המוח (TINS) יש ניסיון רב בפיזיקה של רשתות מורכבות. במקביל, המעבדה של ראול סי מוריסאן באותו מוסד מתמקדת בפיתוח כלים מתקדמים לניתוח סדרות זמן. קבוצתו של דוד מורטל מהמרכז להנדסת חומרים ביולוגיים ורקמות (CBIT) ב- אוניברסיטת פוליטיקה דה ולנסיה גם תרם למחקר.
עבודה זו התאפשרה הודות למימון תכנית המחקר והחדשנות של האיחוד האירופי Horizon 2020, תכנית ERA-Net NEURON, סוכנות המחקר הספרדית (AEI), הקרן האירופית לפיתוח אזורי (ERDF), משרד הבריאות הספרדי. , שירותים חברתיים ושוויון, תכנית PROMETEO של Generalitat Valenciana, תכנית Severo Ochoa למרכזי מצוינות במו"פ, פרויקט שותפות המוח האנושי ERANET-FLAG-ERA-ModelDXConsciousness ופרויקט ERANET-NEURON-2-UnscraMBLY, הרשות הלאומית החברה הרומנית למחקר מדעי וחדשנות, וחברת המחקר הגרמנית (DFG).
