✖


Jump to content

Картирование мозга

Более широкое освещение этой темы см. в разделе «Описание картирования мозга» .
Картирование мозга
МеШ D001931

Картирование мозга — это набор нейробиологических (человеческого или нечеловеческого) методов, основанных на отображении (биологических) величин или свойств на пространственные представления мозга в результате создания карт .

Согласно определению, принятому в 2013 году Обществом картирования и терапии мозга (SBMT), картирование мозга вкратце определяется как исследование анатомии и функций головного и спинного мозга с помощью методов визуализации , иммуногистохимии , молекулярных исследований. оптогенетика , , стволовая клетка и биология нейрофизиология инженерия , . и нанотехнологии клеточная

Обзор

[ редактировать ]

Вся нейровизуализация считается частью картирования мозга. Картирование мозга можно рассматривать как более высокую форму нейровизуализации, создающую изображения мозга, дополненные результатами дополнительной обработки или анализа данных (с визуализацией или без визуализации), таких как карты, проецирующие (меры) поведения на области мозга (см. фМРТ ). Одна из таких карт, называемая коннектограммой , изображает области коры вокруг круга, организованные долями. Концентрические круги внутри кольца представляют собой различные общие неврологические измерения, такие как толщина или кривизна коры. В центре кругов линии, представляющие волокна белого вещества, иллюстрируют связи между областями коры, взвешенные по фракционной анизотропии и силе связи. [1] Карты мозга в более высоком разрешении называются коннектомами . Эти карты включают отдельные нейронные связи в мозге и часто представлены в виде электрических схем . [2]

Методы картирования мозга постоянно развиваются и основаны на развитии и совершенствовании методов получения, представления, анализа, визуализации и интерпретации изображений. [3] Функциональная и структурная нейровизуализация лежат в основе картографического аспекта картирования мозга.

Некоторые ученые раскритиковали утверждения, основанные на изображениях мозга, сделанные в научных журналах и популярной прессе, например, открытие «части мозга, ответственной за такие вещи, как любовь, музыкальные способности или особая память». Многие методы картирования имеют относительно низкое разрешение, включая сотни тысяч нейронов в одном вокселе . Многие функции также задействуют несколько частей мозга, а это означает, что утверждения такого типа, вероятно, не поддаются проверке с помощью используемого оборудования и, как правило, основаны на неверном предположении о том, как разделены функции мозга. Вполне возможно, что большинство функций мозга будут правильно описаны только после того, как будут измерены с помощью гораздо более детальных измерений, которые рассматривают не большие области, а очень большое количество крошечных отдельных цепей мозга . Многие из этих исследований также имеют технические проблемы, такие как небольшой размер выборки или плохая калибровка оборудования, что означает, что их невозможно воспроизвести - соображения, которые иногда игнорируются, чтобы создать сенсационную журнальную статью или заголовок новостей. В некоторых случаях методы картирования мозга используются в коммерческих целях. обнаружение лжи или медицинская диагностика способами, которые не были научно подтверждены. [4] [ нужна страница ]

История

[ редактировать ]

В конце 1980-х годов в США Институту медицины Национальной академии наук было поручено создать комиссию для изучения ценности интеграции нейробиологической информации с использованием различных методов. [5] [ нужна страница ]

Особый интерес представляет использование структурной и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), диффузионной МРТ (дМРТ), магнитоэнцефалографии (МЭГ), электроэнцефалографии ( ЭЭГ ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (БИКС) и других неинвазивных методов. методы сканирования для картирования анатомии , физиологии , перфузии , функций и фенотипов человеческого мозга. Как здоровый, так и больной мозг можно картировать для изучения памяти , обучения , старения и воздействия лекарств в различных группах населения, таких как люди с шизофренией , аутизмом и клинической депрессией . Это привело к созданию проекта «Человеческий мозг» . [6] [ нужна страница ] Это также может иметь решающее значение для понимания черепно-мозговых травм (как в случае с Финеасом Гейджем ). [7] и улучшение лечения травм головного мозга. [8] [9]

После серии встреч возник Международный консорциум по картированию мозга (ICBM). [10] [ нужна страница ] Конечная цель – разработать гибкие вычислительные атласы мозга .

Достижения

[ редактировать ]
См. Также: Список баз данных нейробиологии и наборов данных Connectome §.
Музей Eyewire — это интерактивный цифровой каталог, визуализирующий данные о клетках сетчатки мыши. [11]

Интерактивный веб-сайт гражданской науки Eyewire опубликовали наиболее полную 3D-карту человеческого мозга картирует клетки сетчатки мышей и был запущен в 2012 году. В 2021 году исследователи из Google . На нем показаны нейроны и их связи, а также кровеносные сосуды и другие компоненты миллионной доли мозга. Для карты фрагмент размером 1 мм³ был разрезан примерно на 5300 частей толщиной около 30 нанометров , каждый из которых затем был отсканирован с помощью электронного микроскопа . Для интерактивной карты потребовалось 1,4 петабайта дискового пространства. [12] [13] Примерно два месяца спустя ученые сообщили, что создали первую полную трехмерную карту мозга обезьяны с разрешением на уровне нейронов, которую они отсканировали новым методом за 100 часов. Они сделали общедоступной лишь часть 3D-карты, поскольку вся карта занимает более 1 петабайта дискового пространства даже в сжатом виде. [14] [15]

В октябре 2021 года Сеть переписи клеток BRAIN Initiative (BICCN) завершила первый этап долгосрочного проекта по созданию атласа всего мозга мышей (млекопитающих) с помощью 17 исследований, включая атлас и перепись типов клеток в первичных клетках. моторная кора . [16] [17] [18]

Развитие мозга

[ редактировать ]
Смотрите также: Развитие нервной системы у человека.

В 2021 году был опубликован первый коннектом, показывающий, как мозг животного меняется на протяжении всей его жизни. Ученые нанесли на карту и сравнили весь мозг восьми изогенных червей C. elegans , каждый из которых находится на разных стадиях развития. [19] [20] Позже в том же году ученые объединили электронную микроскопию и визуализацию головного мозга, чтобы впервые показать развитие нейронной цепи млекопитающих. Они представили полные схемы соединений между ЦНС и мышцами десяти отдельных мышей. [21]

Зрение

[ редактировать ]

В августе 2021 года ученые программы MICRONS , стартовавшей в 2016 году, [22] опубликовал набор данных функциональной коннектомики, который «содержит изображения кальция примерно 75 000 нейронов первичной зрительной коры (VISp) и трех высших зрительных областей (VISrl, VISal и VISlm), которые были записаны, когда мышь просматривала естественные фильмы и параметрические стимулы». [23] [24] На основе этих данных они также опубликовали «интерактивные визуализации анатомических и функциональных данных, которые охватывают все 6 слоев первичной зрительной коры мыши и 3 высшие зрительные области (LM, AL, RL) в объеме кубического миллиметра» — MIcrONS Explorer . [25]

Регенерация мозга

[ редактировать ]

мозга аксолотля В 2022 году первый пространственно-временной клеточный атлас развития и регенерации , интерактивная интерпретация регенеративной теленцефалона аксолотля через пространственно-временной транскриптомический атлас , раскрыл ключевые сведения о регенерации мозга аксолотля . [26] [27]

Текущие инструменты атласа

[ редактировать ]

Определение Полного общества по картированию мозга и терапии (SBMT)

[ редактировать ]

Картирование мозга — это исследование анатомии и функций головного и спинного мозга с помощью визуализации (включая интраоперационную, микроскопическую, эндоскопическую и мультимодальную визуализацию), иммуногистохимии, молекулярной и оптогенетики, биологии стволовых клеток и клеточной инженерии. (материальная, электрическая и биомедицинская), нейрофизиология и нанотехнологии.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Иримия, Андрей; Чемберс, Мика К.; Торгерсон, Каринна М.; Хорн, Джон Д. (2012). «Круговое представление корковых сетей человека для коннектомной визуализации на субъектном и популяционном уровне» . НейроИмидж . 60 (2): 1340–51. doi : 10.1016/j.neuroimage.2012.01.107 . ПМК   3594415 . ПМИД   22305988 .
  2. ^ Ши, Ю (май 2017 г.). «Визуализация коннектома для картирования путей мозга человека» . Природа . 22 (9): 1230–1240. дои : 10.1038/mp.2017.92 . ПМЦ   5568931 . ПМИД   28461700 .
  3. ^ Камбара, Т; Суд, С; Алькатан, З; Клингерт, К; Ратнам, Д; Хаякава, А; Накаи, Ю; Луат, А.Ф.; Агарвал, Р; Ротермель, Р; Асано, Э (2018). «Дооперационное картирование языка с использованием связанной с событиями активности высокой гамма-излучения: Детройтская процедура» . Клин Нейрофизиол . 129 (1): 145–154. дои : 10.1016/j.clinph.2017.10.018 . ПМЦ   5744878 . ПМИД   29190521 .
  4. ^ Сатель, Салли Л.; Лилиенфельд, Скотт О. (2015). Промытые мозги: Соблазнительная привлекательность бессмысленной нейронауки . Нью-Йорк: Basic Books (Книжная группа Персея). ISBN  978-0-465-06291-1 .
  5. ^ Печура, Констанс М.; Мартин, Джозеф Б. (1991). Картирование мозга и его функций: интеграция передовых технологий в нейронаучные исследования . Институт медицины (США). Комитет по национальной базе данных нейронных цепей. дои : 10.17226/1816 . ISBN  978-0-309-04497-4 . ПМИД   25121208 .
  6. ^ Козлоу, Стивен Х.; Уэрта, Майкл Ф., ред. (1997). Нейроинформатика: обзор проекта человеческого мозга . Махва, Нью-Джерси: Л. Эрибаум. ISBN  978-1-134-79842-1 .
  7. ^ Ван Хорн, Джон Даррелл; Иримия, Андрей; Торгерсон, Каринна М.; Чемберс, Мика К.; Кикинис, Рон; Тога, Артур В. (2012). Спорнс, Олаф (ред.). «Картирование повреждений связи в случае Финеаса Гейджа» . ПЛОС ОДИН . 7 (5): e37454. Бибкод : 2012PLoSO...737454V . дои : 10.1371/journal.pone.0037454 . ПМЦ   3353935 . ПМИД   22616011 .
  8. ^ Иримия, Андрей; Чемберс, Мика К.; Торгерсон, Каринна М.; Филиппу, Мария; Ховда, Дэвид А.; Алджер, Джеффри Р.; Гериг, Гвидо; Тога, Артур В.; Веспа, Пол М.; Кикинис, Рон; Ван Хорн, Джон Д. (2012). «Индивидуальная коннектомная визуализация для оценки атрофии белого вещества при черепно-мозговой травме» . Границы в неврологии . 3 : 10. doi : 10.3389/fneur.2012.00010 . ПМЦ   3275792 . ПМИД   22363313 .
  9. ^ Мохан, Мохинд С. (15 марта 2021 г.). Генная карта заболеваний, связанных с травмами головного мозга (1-е изд.). Академическая пресса. стр. 123–134. ISBN  978-0-12-821974-4 .
  10. ^ Тога, Артур В.; Мацциотта, Джон К., ред. (2002). Картирование мозга: методы . Том. 1. Академическое издательство (Elsevier Science). ISBN  978-0-12-693019-1 .
  11. ^ Бэ, Дж. Александр; Му, Шан; Ким, Джинсоп С.; Тернер, Николас Л.; Тартавул, Игнасио; Кемниц, Нико; Джордан, Крис С.; Нортон, Алекс Д.; Сильверсмит, Уильям М.; Прентки, Рэйчел; Сорек, Марисса; Дэвид, Селия; Джонс, Девон Л.; Блэнд, Дуг; Стерлинг, Эми Л.Р.; Пак, Юнгман; Бриггман, Кевин Л.; Сын, Х. Себастьян (17 мая 2018 г.). «Цифровой музей ганглиозных клеток сетчатки с плотной анатомией и физиологией» . Клетка . 173 (5): 1293–1306.e19. дои : 10.1016/j.cell.2018.04.040 . ISSN   1097-4172 . ПМК   6556895 . ПМИД   29775596 .
  12. ^ «Google и Гарвард картируют мозговые связи с беспрецедентной детализацией» . Новый Атлас . 2021-06-02 . Проверено 13 июня 2021 г.
  13. ^ Шапсон-Коу, Александр; Янушевский, Михал; Бергер, Дэниел Р.; Папа, Искусство; Ву, Юэлун; Блейкли, Тим; Шалек, Ричард Л.; Ли, Питер; Ван, Шуохун; Майтин-Шепард, Джереми; Карлупиа, Неха; Доркенвальд, Свен; Шостедт, Эвелина; Ливитт, Ларами; Ли, Донгил; Бейли, Люк; Фицморис, Анджерика; Кар, Рохин; Филд, Бенджамин; Ву, Хэнк; Вагнер-Карена, Джулиан; Эли, Дэвид; Лау, Джоанна; Лин, Зуди; Вэй, Дунлай; Пфистер, Ханспетер; Пелег, Ади; Джайн, Вирен; Лихтман, Джефф В. (30 мая 2021 г.). «Коннектомное исследование петамасштабного фрагмента коры головного мозга человека» . bioRxiv : 2021.05.29.446289. дои : 10.1101/2021.05.29.446289 . S2CID   235270687 . Проверено 13 июня 2021 г.
  14. ^ «Китайская команда надеется, что изображение мозга обезьяны в высоком разрешении откроет секреты» . Южно-Китайская Морнинг Пост . 1 августа 2021 г. Проверено 13 августа 2021 г.
  15. ^ Сюй, Фан, Ян; Ян, Чао-Ю; Ван, Хао; Сюй, Жуй; У, Сяо, Яньян; Сюй, Ли, Цяньвэй; Су, Ли И.; Дезимоне, Роберт; Ху, Синьтянь; Пак-Мин; «Картирование с высокой пропускной способностью». всего мозга макаки-резуса с разрешением микрометра». Nature Biotechnology . 39 (12): 1521–1528. : 10.1038 /s41587-021-00986-5 . ISSN   1546-1696 . PMID   34312500. . S2CID   236453498 doi
  16. ^ «Нейробиологи представили первый всеобъемлющий атлас клеток головного мозга» . Калифорнийский университет в Беркли . Проверено 16 ноября 2021 г.
  17. ^ Эдвард М. Каллауэй; и др. (октябрь 2021 г.). «Мультимодальная перепись клеток и атлас первичной моторной коры млекопитающих» . Природа . 598 (7879): 86–102. дои : 10.1038/s41586-021-03950-0 . ISSN   1476-4687 . ПМЦ   8494634 . ПМИД   34616075 .
  18. ^ Виннубст, Йохан; Арбер, Сильвия (октябрь 2021 г.). «Перепись типов клеток в моторной коре головного мозга» . Природа . 598 (7879): 33–34. Бибкод : 2021Natur.598...33W . дои : 10.1038/d41586-021-02493-8 . ПМИД   34616052 . S2CID   238422012 . Проверено 16 ноября 2021 г.
  19. ^ «Почему развитие мозга крошечного червяка может пролить свет на человеческое мышление» . физ.орг . Проверено 21 сентября 2021 г.
  20. ^ Витвлит, Дэниел; Малкахи, Бен; Митчелл, Джеймс К.; Мейрович, Ярон; Бергер, Дэниел Р.; Ву, Юэлун; Лю, Юфан; Ко, Ван Сянь; Парватала, Раджив; Холмьярд, Дуглас; Шалек, Ричард Л.; Шавит, Нир; Чисхолм, Эндрю Д.; Лихтман, Джефф В.; Сэмюэл, Аравинтан Д.Т.; Чжэнь, Мэй (август 2021 г.). «Конектомы в процессе развития раскрывают принципы созревания мозга» . Природа . 596 (7871): 257–261. Бибкод : 2021Natur.596..257W . bioRxiv   10.1101/2020.04.30.066209v3 . дои : 10.1038/s41586-021-03778-8 . ISSN   1476-4687 . ПМЦ   8756380 . ПМИД   34349261 .
  21. ^ Мейрович, Ярон; Канг, Кай; Драфт, Райан В.; Паварино, Элиза К.; Энао Э., Мария Ф.; Ян, Дымящийся; Терни, Стивен Г.; Бергер, Дэниел Р.; Пелег, Ади; Шалек, Ричард Л.; Лу, Ю Л.; Тапиа, Хуан-Карлос; Лихтман, Джефф В. (сентябрь 2021 г.). «Нейромышечные коннектомы на протяжении всего развития раскрывают правила синаптического упорядочивания». биоRxiv . дои : 10.1101/2021.09.20.460480 . S2CID   237598181 .
  22. ^ Цепелевич, Джордана. «Правительство США запускает «Проект мозга Аполлон» стоимостью 100 миллионов долларов » . Научный американец . Проверено 22 ноября 2021 г.
  23. ^ «Это карта полумиллиарда связей в крошечном кусочке мышиного мозга» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 22 ноября 2021 г.
  24. ^ Консорциум МИКРОНС; Бэ, Дж. Александр; Батист, Махали; Бодор, Агнес Л.; Бриттен, Деррик; Бьюкенен, Джоэнн; Бамбаргер, Дэниел Дж.; Кастро, Мануэль А.; Селии, Брендан; Кобос, Эрик; Коллман, Форрест; Коста, Нуно Масарико да; Доркенвальд, Свен; Элаббади, Лейла; Фэйи, Пол Г.; Флисс, Тим; Фрударакис, Эммануил; Гейгер, Джей; Гамлин, Клэр; Халагери, Ахилеш; Хебдич, Джеймс; Цзя, Чжэнь; Джордан, Крис; Капнер, Дэниел; Кемниц, Нико; Кинн, Сэм; Кулман, Селден; Кюнер, Кай; Ли, Кисук; Ли, Кай; Лу, Ран; Макрина, Томас; Махалингам, Гаятри; Макрейнольдс, Сара; Миранда, Эланин; Митчелл, Эрик; Мондал, Шанка Субра; Мур, Мерлин; Му, Шан; Мухаммад, Талия; Нехоран, Барак; Огеденгбе, Олувасеун; Пападопулос, Христос; Пападопулос, Стелиос; Патель, Сомил; Питкоу, Хак; Попович, Сергей; Рамос, Энтони; Рид, Р. Клей; Реймер, Джейкоб; Шнайдер-Мизелл, Кейси М.; Сын, Х. Себастьян; Сильверман, Бен; Сильверсмит, Уильям; Стерлинг, Эми; Синц, Фабиан Х.; Смит, Кэмерон Л.; Сукоу, Шелби; Такено, Марк; Тан, Чжэн Х.; Толиас, Андреас С.; Торрес, Рассел; Тернер, Николас Л.; Уокер, Эдгар Ю.; Ван, Тяньюй; Уильямс, Грейс; Уильямс, Сара; Вилли, Кайл; Вилли, Райан; Вонг, Уильям; Ву, Цзинпэн; Сюй, Крис; Ян, Рунже; Яценко Дмитрий; Да, Фэй; Инь, Вэньцзин; Ю, Сы-чи (9 августа 2021 г.). «Функциональная коннектомика, охватывающая несколько областей зрительной коры мыши». bioRxiv   10.1101/2021.07.28.454025 .
  25. ^ «Кортикальный ММ^3» . МИКРОНЫ Эксплорер . Проверено 22 ноября 2021 г.
  26. ^ «Одноклеточный Stereo-seq открывает новые возможности регенерации мозга аксолотля» . Новости-Medical.net . 6 сентября 2022 г. Проверено 19 октября 2022 г.
  27. ^ Вэй, Сяоюй, Ли, Ханьбо; Фэн, Ян, Юньчжи; Цзэн, Ян-Юнь; Лай, Ивэй; У, Лян, Наньнань; Сюй, Цзяншань; Пэн, Лэй; Лю, Чуаньюй; Ма, Кайлун, Тао; ; Пан, Сянъюй; Эстебан, Мигель А.; Ван, Гуанъи; Лю, Чэнь, Лян; Сюй, Сюнь, Цзи-Фэн; , Инь (2 сентября 2022 г.) предшественники, участвующие в регенерации мозга аксолотля» . Science 377 «Single-cell Stereo-seq выявляет индуцированные клетки - (6610): eabp9444 : 10.1126 / . ISSN   0036-8075 . doi   science.abp9444 .S2CID 252010604   .
  28. ^ Гарвардский атлас всего мозга. Архивировано 18 января 2016 г. в Wayback Machine.
  29. ^ Сераг, Ахмед; Альджабар, Пол; Болл, Гарет; Советник, Серена Дж.; Бордман, Джеймс П.; Резерфорд, Мэри А.; Эдвардс, А. Дэвид; Хайнал, Джозеф В.; Рюкерт, Дэниел (2012). «Построение последовательного пространственно-временного атласа развивающегося мозга высокой четкости с использованием адаптивной регрессии ядра». НейроИмидж . 59 (3): 2255–65. doi : 10.1016/j.neuroimage.2011.09.062 . ПМИД   21985910 . S2CID   9747334 .
  30. ^ Ахмад С., Ву В, Ву З, Тунг К.Х., Лю С., Линь В., Ли Г., Ван Л., Яп П.Т. (2023). «Многогранные атласы человеческого мозга в зачаточном состоянии» . Природные методы . 20 (1): 55–64. дои : 10.1038/s41592-022-01703-z . ПМЦ   9834057 . ПМИД   36585454 . S2CID   247600108 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Рита Картер (1998). Картирование разума .
  • Ф. Дж. Чен (2006). Картирование мозга и язык
  • Ф. Дж. Чен (2006). Сосредоточьтесь на исследованиях по картированию мозга .
  • Ф. Дж. Чен (2006). Тенденции в исследованиях картирования мозга .
  • Ф. Дж. Чен (2006). Прогресс в исследованиях по картированию мозга .
  • Коичи Хирата (2002). Последние достижения в картировании мозга человека: материалы 12-го Всемирного конгресса Международного общества электромагнитной топографии мозга (ISBET 2001) .
  • Конрад Маурер и Томас Диркс (1991). Атлас картирования мозга: топографическое картирование ЭЭГ и вызванных потенциалов .
  • Конрад Маурер (1989). Топографическое картирование мозга ЭЭГ и вызванных потенциалов .
  • Артур В. Тога и Джон К. Мацциотта (2002). Картирование мозга: методы .
  • Тацухико Юаса, Джеймс Причард и С. Огава (1998). Текущий прогресс в функциональном картировании мозга: наука и приложения .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Brain_mapping&oldid=1222917119"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 734886038c554d1831245c3f0425c5b1__1715194260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/73/b1/734886038c554d1831245c3f0425c5b1.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Brain mapping - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)