Серфинг Brainwaves с ЭЭГ

Источник: Знающие нейроны и пользователи Викимедиа Der Lange и Ultra Necton

Картинки – это мощные инструменты для иллюстрации количественных данных и сбора общественных интересов. Каждый год NASA выпускает много красивых изображений марсианских дюн и отдаленных туманностей, которые помогают выиграть государственное финансирование. Подобным образом, когда дело доходит до захвата заголовков и привлечения внимания общественности, исследования функциональной мозговой деятельности часто делают лучше всего, когда они красиво иллюстрируют упомянутую деятельность как красочные пиксели, танцующие на свернутой поверхности коры головного мозга.

МРТ-исследование мозга

Источник: Wikimedia Commons user OpenStax

Вероятно, вы слышали о функциональной магнитно-резонансной томографии или fMRI , технологии, которая производит потрясающие сканирование мозга на вечерних новостях. Однако на этих изображениях отсутствует критический размер: время. Активность мозга происходит в миллисекундах, но fMRI фиксирует эту активность со скоростью около одного полного сканирования мозга в секунду. Это скорее похоже на просмотр фильма, снятого со скоростью одного кадра в секунду.

ЭЭГ , короткая для электроэнцефалограммы, является сравнительно старой технологией, впервые введенной Хансом Бергером в 1929 году, в которой электроды, помещенные на скальп, регистрируют электрическую активность мозга («мозговые волны») с миллисекундной разрешающей способностью. Принимая тысячи образцов в секунду, ЭЭГ фиксирует временной ход субсекундных нервных реакций на стимулы. Кроме того, ЭЭГ представляет собой прямую меру активности мозга, происходящую на участках нейронов, называемых синапсами и дендритами, тогда как ФМРТ вместо этого измеряет метаболическую активность в качестве прокси для синаптической активности и обжига нейронов.

Автор, одетый в кепку ЭЭГ.

Источник: Джоэл Фролих

Хотя наивно предположить, что ЭЭГ является примитивной технологией, учитывая ее относительную древность и неспособность производить сексуальные фотографии, современные компьютеры дают огромное количество информации из записей ЭЭГ. Хотя первоначально записанные с помощью движущегося пера в виде сейсмографа, оцифрованные данные ЭЭГ в 80-х годах позволили математическим преобразованиям записей ЭЭГ показать спектр колебаний мозга. Различные мозговые колебания или «мозговые волны» связаны с различными когнитивными задачами и мозговыми процессами. Альфа-ритм , например, связан с нервным «холостым ходом» в покоящемся мозге; гамма-ритм связан с познанием и координацией областей мозга, обрабатывающих различные аспекты одной и той же информации.

• Плавание: ключ к продлению срока жизни в аутизме?
• Великая Аспи
• Superfood Smoothies для когнитивной деятельности
• Помогать ребенку в аутизме улучшить социальные навыки
• Болезнь ребенка, страдание матери

С появлением более быстрых компьютеров математика из областей теории хаоса и теории информации недавно использовалась для количественной оценки сложности записей ЭЭГ. Эти показатели дают обещание идентифицировать биомаркеры (объективные, поддающиеся количественной оценке подписи) нарушения мозга, такие как шизофрения, аутизм и болезнь Альцгеймера. В обычной клинической практике ЭЭГ использовалась в течение десятилетий для диагностики нарушений эпилепсии и сна; это также бесценный инструмент для наблюдения за комами и мониторинга глубины анестезии. Будучи дешевыми и переносимыми, тесты ЭЭГ легче вводить, чем сканирование мозга МРТ и более практичны для многих целей.

ЭЭГ и ФМР являются полезными инструментами для измерения функциональной активности мозга, каждая из которых обладает своими сильными и слабыми сторонами. Будучи записанным на скальпе, ЭЭГ имеет плохую пространственную локализацию, но решает какие вопросы с ее высоким временным (то есть временем) разрешением. Напротив, fMRI обладает превосходной пространственной локализацией для решения вопросов, но часто не имеет временного разрешения, чтобы рассказать нам, что происходит в мозге. По этой причине fMRI является наиболее подходящим, когда исследователь хочет рассмотреть анатомическую гипотезу (например, в какой области мозга это происходит?). Мозг развивает тонкий баланс между функциональной сегрегацией и интеграцией: когнитивные задачи частично локализованы в определенных областях мозга и частично распределены по всему мозгу. EEG и fMRI подходят для тестирования различных гипотез в разных контекстах.

~

• Как Мелатонин помогает вам спать
• Почему реклама падает квартира в лицах с аутизмом
• Слишком много синаптических связей в мозжечке создает проблемы
• Говорить «я» означает быть одиноким
• Инкубация политической совести

Этот пост был адаптирован из предыдущего поста Джоэла о знающих нейронах.