새로운 기술은 뇌 자극에 정보를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.
날짜:
2023년 1월 27일
원천:
퀸즐랜드 대학교
요약:
연구자들은 심부 뇌 자극(DBS)의 결과를 더 잘 이해하기 위해 뇌 활동의 미스터리를 푸는 데 한 걸음 더 다가갔습니다.
심부 뇌 자극(DBS)과 같은 뇌 자극은 신경 및 정신 질환을 치료하는 강력한 방법입니다. 10년 이상 파킨슨병, 알츠하이머병 및 중독 환자에게 치료 효과를 제공했지만 근본적인 신경 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았습니다.
Queensland Brain Institute(QBI)의 연구원들은 이제 이 메커니즘을 더 잘 이해하고 잠재적으로 DBS 결과를 예측하기 위해 뇌 활동의 미스터리를 푸는 데 한 걸음 더 다가갔습니다.
뇌는 광범위한 연결을 통해 계층적으로 구성된 회로의 매우 복잡한 네트워크입니다. 연결은 서로 다른 방향, 앞뒤로 이동하며 흥분성(반응의 가속기) 또는 억제성(반응을 수정하는 브레이크)인 뉴런 사이에서 이동합니다.
Kai-Hsiang Chuang 부교수는 "손을 움직이고 싶다고 가정해 보자. 일단 그 신호가 시작되면 뒤따르는 활동은 뇌의 신경망에 의존할 것으로 예상된다"고 말했다.
"우리가 완전히 이해하지 못하는 것은 뇌의 이러한 구조적 및 기능적 구성 요소가 상호 작용하여 결국 손을 움직이는 결과로 이어지는 방법과 시기입니다."
기능적 MRI(fMRI)는 뇌 네트워크를 연구하는 데 사용되는 가장 인기 있는 기술입니다. fMRI는 신경 활동에 따른 혈류와 산소화 변화를 추적하여 형성되는 기능적 연결을 간접적으로 측정하고 뇌 활동이 전파되는 위치를 알려줍니다.
그러나 뇌 활동은 한 영역에서 다른 영역으로 이동하는 신호처럼 단순하지 않습니다.
Chuang 연구소의 팀은 시간 해상도가 크게 향상된 새로운 초고속 fMRI 기술을 개발하여 1초 미만 수준에서 뇌 활동의 역학을 캡처할 수 있습니다.
Chuang 부교수는 새로운 기술이 뇌의 구조적 및 기능적 연결이 언제 어떻게 상호 작용하는지에 대한 보다 포괄적인 이해를 이끌어 냈다고 말했습니다.
"우리가 발견한 첫 번째 새로운 발견은 뇌 활동이 구조적 배선을 통해 전파될 뿐만 아니라 흥분 및 억제 신경 분포에 따라 특정 우선 회로를 따른다는 것입니다."라고 그는 말했습니다.
"유사한 세포 유형의 뇌 영역 간의 통신이 더 원활해지고 뇌 활동이 더 강해집니다."
Chuang 그룹은 초고속 fMRI 기술을 사용하여 자극을 받았을 때와 쉬었을 때 쥐의 뇌 활동을 추적했습니다. 뇌가 자극을 받았을 때 활동은 A에서 B로 그리고 B에서 C로 순방향으로 구조적 배선을 따랐습니다. C와 B는 있지만 A는 그렇지 않습니다.
이것은 정보가 처리되는 방식이 실제로 당신의 상태에 달려 있다는 것을 의미합니다. 이전에는 두뇌 활동이 휴식을 취하거나 바쁘게 일을 하든 동일한 방식으로 기능한다고 생각했습니다.
추앙 부교수는 "우리가 만든 두 번째 발견은 fMRI로 감지한 혈액 신호가 네트워크 조직과 세포 유형 분포를 반영할 수 있다는 것"이라고 말했다.
"이러한 발견은 뇌 구조 모양이 기능하는 방식과 이 구조에 대한 지식을 기반으로 활동을 예측하는 방법에 중요한 의미가 있습니다. 보다 실질적으로 우리가 지금 알고 있는 것은 DBS 및 기타 뇌 자극 기술의 설계에 영향을 미칠 것입니다.
"다음 단계는 뇌 자극에 정통한 임상의와 협력하여 DBS에 대한 이해를 향상시키기 위해 인간 데이터와 결합된 이 지식을 어떻게 활용할 수 있는지 결정하는 것입니다."
이러한 보다 포괄적인 이해를 통해 DBS 결과를 더 잘 예측하고 잠재적으로 더 나은 치료 결과를 위해 설계를 개선할 수 있습니다.
이 연구는 PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences) 에 처음 게재되었습니다 .
출처 : https://www.sciencedaily.com/
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23.02.01 10:44
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