Metodă revoluționară dezvoltată de cercetătorii clujeni pentru înțelegerea activității creierului

Metoda revoluționară de scanare a creierului deschide noi perspective de cercetare, în special în domeniul neuroștiințelor, dar poate fi utilizată și în studierea unor afecțiuni precum autismul, depresia, traumatismele craniene ori alcoolismul.

Articol editat de cristina.rusu, 27 septembrie 2024, 12:46

O echipă de cercetători de la Institutul Transilvan pentru Neuroștiințe și Universitatea Babeș-Bolyai a dezvoltat o metodă revoluționară care simplifică și ajută la înțelegerea volumelor foarte mari de date complexe obținute prin scanarea creierului cu rezonanță magnetică nucleară funcțională sau prin electroencefalogramă.

Rezultatele au fost posibile printr-o colaborare internațională care a reunit experți din diverse domenii, cu o echipă multidisciplinară.

Cercetarea a început în 2015, povestește Maria Ercsey-Ravasz, cercetător la UBB și la Institutul Transilvan pentru Neuroștiințe:

Problema de la care a pornit cercetarea în anul 2015 ține de faptul că tehnologiile de scanare, precum RMNf (dar și alte tehnologii), oferă o cantitate foarte mare de date, greu de interpretat, care pot duce la rezultate contradictorii.

Noi am căutat o metodă care să producă unități de măsură, biomarkeri, cu care poți să detectezi prezența unor boli sau afecțiuni și să pui un diagnostic în ceea ce privește activitatea cerebrală.

Metoda găsită e una extrem de sensibilă și robustă în același timp.

Rețelele funcționale reprezintă legăturile dintre activările ariilor din creier, cu alte cuvinte arată care arii „vorbesc” între ele la un moment dat.

Pentru ca aceste rețele funcționale să fie reprezentative trebuie să se țină cont de două caracteristici importante ale activității creierului.

Aceasta se schimbă foarte mult de la un moment la altul, fenomen cunoscut și prin numele de non-staționaritate.

În al doilea rând, ariile creierului se pot activa cu întârziere unele față de altele.

Metodele tradiționale nu tratează în mod satisfăcător aceste două aspecte și ca urmare construiesc rețele funcționale care nu sunt suficient de reprezentative pentru activitatea complexă a creierului.

Din acest motiv, metodele tradiționale necesită volume foarte mari de date pentru rezultate concludente (înregistrări mai lungi sau colectarea datelor de la un număr mare de oameni).

Metoda este inovatoare în două moduri.

În primul rând, în construcția rețelelor funcționale sunt căutate legăturile dintre arii care sunt cele mai puternice, ținând cont de întârzierile care pot apărea între activitatea diverselor arii.

În al doilea rând, metoda abordează non-staționaritățile cu ajutorul unor distribuții, nu prin medierea multor valori, cum se face în mod tradițional.

Ideea metodei s-a inspirat din teoria sistemelor complexe din fizică.

Pentru exemplificare, că asemănăm evoluția unui sistem complex (cum e creierul) cu traiectoria unui fluture care zboară în cercuri în jurul unei flori.

Dacă se face o medie a poziției locurilor prin care trece fluturele, putem trage concluzia eronată că fluturele este undeva în mijloc, poate chiar pe floare. Ceea ce este fals.

Însă dacă ne uităm la distribuția pozițiilor pe orizontală sau verticală ne dăm seama că fluturele se mișcă în jurul florii. Deci obținem mult mai multă informație relevantă despre comportamentul fluturelui.

Utilizarea metodei are importanță atât pentru viitoare cercetări științifice fundamentale, cât și pentru posibilitatea identificării unor boli și afecțiuni altfel greu de detectat, pe baza scanării activității cerebrale.

Datele analizate în studiu (obținute în urma scanărilor RMNf) au fost culese de la mai multe specii de mamifere – șoareci, marmosete (o specie de maimuțe pitice) și oameni, iar faptul că rezultatele sunt similare indică robustețea metodei, susțin cercetătorii implicați în studiu.

Institutul de Studii Avansate în Știință și Tehnologie este un institut de excelenţă al Universității Babeş-Bolyai din Cluj-Napoca, înființat în vederea creșterii vizibilității și impactului UBB la nivel internațional și susținerii și promovării experiențelor de internaționalizare pentru membrii comunității academice.

Alina Nechita

Radio Cluj poate fi ascultat şi online, AICI sau pe telefon: 031 504 0456, apel cu tarif normal.
Ne găsești și pe facebook, twitter și instagram.