Изображение, показывающее распределение коннекторов на поверхности сплющенного мозга. На двух верхних рисунках показаны средние виды каждого полушария, на двух нижних – внешний вид.
МРТ-сканирование мозга больше не просто показывает различные области мозговой активности; в настоящее время сети в мозгу можно визуализировать с еще большей точностью. Это сделает функциональную МРТ (фМРТ) все более мощной в ближайшие годы, что приведет к созданию инструментов, которые можно будет использовать в когнитивной нейробиологии. Это утверждение проф. Дэвид Норрис на своей вступительной лекции в качестве профессора нейровизуализации в Университете Твенте 13 сентября.
За двадцать лет, прошедших с момента изобретения фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии), разработки шли интенсивно и быстро, от первоначального определения активных областей мозга до более сложного анализа связей и узлов в головном мозге. В своей вступительной лекции Норрис описывает, как этого удалось достичь не только благодаря растущему пониманию лежащей в основе биофизики, но и благодаря быстрому технологическому развитию: сканеры с большими магнитными полями, улучшенные методы обработки изображений и алгоритмы. Его цель – выйти за рамки простого определения того, какие части мозга активны. Задача состоит в том, чтобы ответить на два вопроса: как различные регионы взаимосвязаны, структурно и функционально? Как выглядят сети в нашем мозгу?
Быстрее и мощнее
Еще в 19 веке ученые наблюдали усиление кровотока в функционально активных областях мозга. ФМРТ позволяет увидеть изменение содержания кислорода. Гемоглобин, вещество, которое переносит кислород в кровь, может принимать форму оксигемоглобина (когда он все еще соединен с кислородом) и дезоксигемоглобина (когда кислород высвобождается), каждый из которых имеет разные магнитные свойства. Одним из осложняющих факторов при интерпретации результатов сканирования является то, что различные физиологические механизмы работают одновременно, вызывая повышение и понижение уровня дезоксигемоглобина. Норрис объясняет, что одним из средств повышения точности было увеличение напряженности магнитного поля: сейчас есть МРТ-сканеры, работающие на 7 Тесла. В то же время скорость, с которой можно визуализировать пластинки, резко возросла: весь мозг можно сканировать за три секунды с точностью до 1 миллиметра.
Концентраторы
Функциональные связи между частями мозга могут быть зарегистрированы с помощью кровотока, но МРТ также позволяет увидеть структурные и анатомические связи. Это включает в себя измерение движения молекул воды, вызванного «белым веществом» в нервных волокнах. Эта технология известна как диффузионно-взвешенная визуализация (DWI). Комбинирование этих технологий обеспечивает получение огромного количества свежей информации о сетях в мозгу и местах, где соединяются многие соединения, «хабах». Таким образом, были доказаны не только «известные сети», но и сети, которые нейробиология считает правдоподобными, но которые никогда не измерялись.