수면 뇌파의 개별 지문은 질병을 이해하는 강력한 새 도구를 제공합니다.
연구자들은 새로운 바이오마커 신경학적 건강 및 질병을 식별하는 데 도움이 될 수 있는 뇌 활동의 그림을 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다.
날짜:
2022년 10월 18일
원천:
브리검 여성 병원
요약:
연구원들이 이끄는 팀은 뇌 건강과 질병을 이해하기 위한 강력한 계산 도구를 개발하여 수면 중 뇌 활동을 특성화하는 향상된 방법을 제공합니다.
Mass General Brigham 의료 시스템의 창립 멤버인 Brigham and Women's Hospital의 연구원들이 이끄는 팀은 Mass General Hospital 및 Beth Israel Deaconess Medical Center의 조사자들과 긴밀히 협력하여 뇌 건강과 질병을 이해하기 위한 강력한 컴퓨터 도구를 개발했습니다. 수면 중 뇌 활동을 특성화하는 향상된 방법을 제공합니다. 연구원들은 잠자는 사람의 뇌파에서 수만 개의 전기적 이벤트를 추출하는 새로운 방법을 고안했습니다. 그런 다음 이러한 파형의 정보를 사용하여 지문처럼 작동하는 것처럼 보이는 뇌 활동의 그림을 생성합니다. 각 사람마다 고유하고 하룻밤 사이에 일관됩니다. 그런 다음 그들은 정신분열증 환자의 뇌 활동에서 새로운 잠재적 바이오마커를 식별하기 위해 접근 방식을 사용했습니다.자다 . 박사후 연구원인 Patrick Stokes 박사가 이 연구의 첫 번째 저자였으며 수석 저자는 Brigham의 수면 및 일주기 장애 분과의 신경생리학적 신호 처리 코어 책임자이자 준신경과학자인 Michael Prerau 박사였습니다.
"이 작업은 우리가 수면 중에 뇌 활동을 볼 수 있는 방법을 확장합니다."라고 Prerau는 말했습니다. "수면의 복잡한 연속체를 특정 범주와 파형 등급으로 나누는 전통적인 개념을 뛰어넘음으로써 우리는 뇌 건강과 질병을 이해하는 데 중요할 수 있는 새로운 유형의 신호와 역학을 밝힐 수 있습니다."
과학자들은 일반적으로 두피에서 뇌파를 측정하는 뇌파도(EEG)를 사용하여 수면 중 뇌 활동을 연구합니다. 수면 EEG는 1930년대 중반부터 기계가 종이테이프에 그린 뇌파의 흔적을 관찰하는 것으로 처음 연구됐다. 수면의 많은 중요한 특징은 여전히 거의 1세기 전에 사람들이 복잡한 파형 추적에서 가장 쉽게 관찰할 수 있었던 것에 기반하고 있습니다. 수면 파형을 감지하기 위한 최신 기계 학습 및 신호 처리 알고리즘도 사람의 관찰을 재현하는 능력에 따라 판단됩니다. 이 연구에서 연구원들은 다음과 같이 질문했습니다. 역사적으로 눈으로 쉽게 식별할 수 있었던 것 이상으로 수면 뇌파에 대한 개념을 확장하면 무엇을 배울 수 있습니까?
특히 중요한 수면 뇌파 이벤트 세트는 수면 방추라고 합니다. 이 스핀들은 일반적으로 1-2초 미만 지속되는 짧은 진동 파형으로, 단기 기억을 장기 기억으로 변환하는 능력과 관련이 있습니다. 방추 활동의 변화는 정신분열증, 자폐증, 알츠하이머병과 같은 수많은 장애와 자연 노화와 관련이 있습니다. 이 연구에서 팀은 과거 정의에 따라 스핀들 활동을 찾는 대신 밤새 EEG 데이터에서 수만 개의 짧은 스핀들과 같은 파형 이벤트를 자동으로 추출하는 새로운 접근 방식을 개발했습니다. 다음으로, 표준 수면 연구에서처럼 고정된 수면 단계(즉, 각성, REM 및 비 REM 단계 1-3) 측면에서 파형을 보는 대신, 그들은 수면 중에 뇌에서 일어나는 점진적인 변화의 완전한 연속체를 특징지었습니다. 이 모든 데이터를 사용하여 팀은 느린 진동 전력 및 위상 히스토그램이라는 그래픽 표현을 생성했으며, 이는 지속적인 수면 깊이와 피질의 동기화된 활동의 함수로 모든 파형의 활동에 대한 강력한 시각화를 제공합니다. Brigham 정신의학과의 공저자인 Shaun Purcell 박사는 "이것은 전통적인 수동 채점이 테이블에 남겨두는 정보의 풍부함을 더 잘 보여줍니다."라고 말했습니다. 지속적인 수면 깊이와 피질의 동기화된 활동의 함수로 모든 파형의 활동에 대한 강력한 시각화를 제공합니다. Brigham 정신의학과의 공저자인 Shaun Purcell 박사는 "이것은 전통적인 수동 채점이 테이블에 남겨두는 정보의 풍부함을 더 잘 보여줍니다."라고 말했습니다. 지속적인 수면 깊이와 피질의 동기화된 활동의 함수로 모든 파형의 활동에 대한 강력한 시각화를 제공합니다. Brigham 정신의학과의 공저자인 Shaun Purcell 박사는 "이것은 전통적인 수동 채점이 테이블에 남겨두는 정보의 풍부함을 더 잘 보여줍니다."라고 말했습니다.
팀이 각각 이틀 밤의 수면 기록이 있는 건강한 참가자 그룹을 조사했을 때, 관찰된 패턴은 거의 지문과 같은 것으로 나타났습니다. 밤에 걸쳐 강한 일관성을 유지하면서 각 사람에게 매우 특정한 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 대조군으로 선택된 건강한 사람들의 그룹 내에서도 뇌 활동이 사람마다 다른 새로운 방식을 제시합니다. 그런 다음 연구원들은 건강한 피험자와 스핀들 활동을 감소시키는 장애인 정신분열증이 있는 사람들 사이의 활동을 비교했습니다. 그들의 접근 방식을 사용하여 팀은 정신 분열증이 있는 참가자의 알려진 차이를 보았을 뿐만 아니라 뇌의 다른 주파수에서 발생하는 다른 방추형 파형의 차이도 발견했습니다.
매사추세츠 종합병원 정신과의 공저자인 Dara Manoach 박사는 "이 접근법은 정말 흥미롭다"고 말했다. "우리는 정신 분열증뿐만 아니라 자폐증 및 소아 간질과 같은 수면의 차이를 특징으로 하는 다른 신경 발달 장애에 대한 이해를 어떻게 향상시킬 수 있는지 기대하고 있습니다."
"우리는 일반 인구 내에 존재하는 신경 다양성의 범위를 이제 막 이해하기 시작했습니다."라고 Prerau는 말했습니다. "신경학적 건강과 질병 모두에서 관찰되는 개인차를 보다 정확하게 특성화할 수 있다면 진단 및 치료를 개선할 수 있습니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/