ملخص: أفادت دراسة جديدة أن حركة بسيطة مثل الضغط على زر يمكن أن ترسل موجات من النشاط عبر الخلايا العصبية التي تغطي الدماغ بأكمله.
مصدر: جامعة أوريغون
حتى حركة بسيطة مثل الضغط على زر ترسل موجات من النشاط عبر الشبكات العصبية الممتدة عبر الدماغ ، وفقًا لبحث جديد من جامعة أوريغون.
يسلط هذا الاكتشاف الضوء على مدى تعقيد الدماغ البشري ، مما يتحدى صورة الكتاب المدرسي المبسطة لمناطق الدماغ المنفصلة المخصصة لوظائف محددة.
قال أليكس روكهيل ، طالب الدراسات العليا في مختبر الفسيولوجيا البشرية نيكي سوان ، “من المعروف حقًا أن القشرة الحركية الأولية تتحكم في إنتاج الحركة”. “ولكن هناك الكثير للحركة أكثر من مجرد هذه المنطقة من الدماغ.”
Rockhill هو المؤلف الأول لورقة بحثية جديدة من المختبر ، نُشرت في ديسمبر في مجلة الهندسة العصبية.
يدرس سوان وفريقه شبكات الدماغ لدى البشر من خلال التعاون مع الأطباء والباحثين في جامعة أوريغون للصحة والعلوم. يستخدم فريق OHSU تقنية تسمى EEG داخل الجمجمة لتحديد المكان الذي يمكن أن تبدأ فيه النوبات في المرضى الذين يعانون من الصرع المقاوم للعلاج. إنهم يزرعون جراحياً مجموعة من الأقطاب الكهربائية في أدمغة المرضى لتحديد متى وأين تحدث النوبة بدقة ، ثم يزيلون المنطقة المصابة من الدماغ في نهاية المطاف.
يمكن أن يوفر مخطط كهربية الدماغ داخل الجمجمة أيضًا معلومات قيمة حول أنشطة الدماغ الأخرى. قال سوان إنها تقنية “المعيار الذهبي”. لكنها أداة نادرًا ما يتمكن الباحثون من الوصول إليها ، لأن زرع القطب الكهربائي عملية مكثفة للغاية. وافق المشاركون في دراسة سوان على السماح لفريقه بدراسة أدمغتهم أثناء توصيلهم بالفعل بأقطاب كهربائية لدراسة النوبات.
كلف سوان وزملاؤه المشاركين في الدراسة بمهمة بسيطة تتعلق بالحركة: اضغط على زر. قاموا بتسجيل نشاط آلاف الخلايا العصبية في جميع أنحاء الدماغ أثناء قيام المشاركين بالمهمة. بعد ذلك ، اختبروا ما إذا كان بإمكانهم تدريب جهاز كمبيوتر لتحديد ما إذا كان يتم التقاط أنماط معينة من نشاط الدماغ أثناء الراحة أو الحركة.
كانت الإشارات واضحة في مناطق معينة من الدماغ. كانت هذه مناطق مرتبطة سابقًا بالحركة ، حيث من المحتمل أن تركز معظم الخلايا العصبية على هذا السلوك. لكن الباحثين وجدوا أيضًا إشارات دماغية تتنبأ بالحركة في جميع أنحاء الدماغ ، بما في ذلك المناطق غير المخصصة لها على وجه التحديد.
قال سوان إنه في أجزاء كثيرة من الدماغ ، “يمكننا أن نتوقع بدقة أكبر من الصدفة ما إذا كانت هذه البيانات أتت من الحركة أم لا”.
وأضاف روكهيل: “وجدنا أن هناك طيفًا من مناطق الدماغ ، بدءًا من المناطق الحركية الأساسية حيث يمكنك فك شفرة أن الشخص يتحرك بنسبة 100٪ من الوقت ، إلى مناطق أخرى يمكن فك شفرتها 75٪ من الوقت”.
وقال في بعض المناطق غير المتخصصة في الحركة ، “قد تشتعل بعض الخلايا العصبية ، لكنها قد تطغى عليها الخلايا العصبية غير المرتبطة بالحركة”.
النتائج التي توصلوا إليها مكملة لدراسة نشرت في عام 2019 في المجلة الطبيعةحيث أظهر باحثون آخرون شبكات دماغية متشابهة واسعة النطاق مرتبطة بحركة الفئران.
قال سوان: “أظهرت هذه الورقة أن الحركة تنتشر في جميع أنحاء الدماغ ، وأظهرت ورقتنا أن هذا صحيح في البشر أيضًا”.
ربما لا تقتصر الظاهرة على الحركة أيضًا. من المحتمل أيضًا أن تمتد الأنظمة الأخرى ، مثل الرؤية واللمس ، على مساحة أكبر من الدماغ أكثر مما كان يعتقد سابقًا.
يعمل الفريق الآن على تطوير مهام جديدة تتضمن أنواعًا مختلفة من الحركات ، ليروا كيف تظهر هذه في الدماغ. وهم يخططون لمواصلة توسيع التعاون مع OHSU ، وإشراك المزيد من الباحثين في المشروع واكتساب فهم أعمق لتعقيدات الدماغ.
قال سوان: “هناك الكثير من الفرص الآن بعد أن أصبح لدينا هذا التعاون الجديد”. “نحن محظوظون حقًا لأن تتاح لنا الفرصة لجمع مثل هذه البيانات المثيرة للاهتمام بالعمل مع الفريق في OHSU ومرضاهم الرائعين.”
أنظر أيضا
حول هذا أخبار أبحاث علم الأعصاب
الكاتب: مطارق الغار
مصدر: جامعة أوريغون
اتصال: لوريل هامرز – جامعة أوريغون
صورة: الصورة في المجال العام
البحث الأصلي: الوصول مغلق.
“تعمل تسجيلات استريو- EEG على توسيع التوزيعات المعروفة للتذبذبات الكنسية المرتبطة بالحركة“بواسطة Alexander P Rockhill et al. مجلة الهندسة العصبية
ملخص
تعمل تسجيلات استريو- EEG على توسيع التوزيعات المعروفة للتذبذبات الكنسية المرتبطة بالحركة
غرض. تميزت الأبحاث الفيزيولوجية الكهربية السابقة بالأنماط التذبذبية الكنسية المرتبطة بالحركة ، بشكل أساسي من التسجيلات من القشرة الحسية الحركية الأولية. حاول عدد أقل من العمل فك شفرة الحركة بناءً على التسجيلات الكهربية من نطاق أوسع من مناطق الدماغ مثل تلك المأخوذة بواسطة تخطيط كهربية الدماغ المجسم (sEEG) ، خاصة في البشر. سعينا إلى تحديد وتوصيف التذبذبات المختلفة المرتبطة بالحركة في عينة كبيرة نسبيًا من مناطق الدماغ لدى البشر وما إذا كانت تمتد إلى ما وراء مناطق الدماغ المرتبطة سابقًا بالحركة.
يقترب. استخدمنا آلة متجهية للدعم الخطي لفك تشفير مخططات طيفية ذات تردد زمني مقفل للحركة ، وقمنا بالتحقق من صحة نتائجنا من خلال اختبارات التقليب العنقودي وفك تشفير النمط المكاني المشترك.
نتائج المبدأ. تمكنا من تصنيف مخططات طيفية sEEG بدقة أثناء مهمة حركة الضغط على المفاتيح فيما يتعلق بالفاصل الزمني بين التجارب. على وجه التحديد ، وجدنا هذه الأنماط الموصوفة سابقًا: إلغاء تزامن بيتا (13-30 هرتز) ، تزامن بيتا (ارتداد) ، تعديل ألفا قبل الحركة (8-15 هرتز) ، زيادة جاما عريضة النطاق بعد الحركة (60-90 هرتز). وإمكانية الحدث. وقد لوحظت هذه الأنماط التذبذبية مؤخرًا في مجموعة واسعة من مناطق الدماغ التي يمكن الوصول إليها باستخدام sEEG والتي لا يمكن الوصول إليها باستخدام طرق التسجيل الكهربية الأخرى. على سبيل المثال ، كان وجود عدم تزامن بيتا في الفص الأمامي أكثر انتشارًا مما تم وصفه سابقًا ، حيث امتد خارج القشرة الحركية الأولية والثانوية.
أهمية. كشف تصنيفنا عن أنماط مهمة للتردد الزمني لوحظت أيضًا في الدراسات السابقة باستخدام تخطيط كهربية الدماغ غير الباضع وتخطيط كهربية القلب ، لكننا هنا حددنا هذه الأنماط في مناطق الدماغ التي لم تكن مرتبطة سابقًا أثناء التنقل. يوفر هذا دليلًا جديدًا على المدى التشريحي لنظام الشبكات الحركية المفترضة التي تعرض كلًا من هذه الأنماط التذبذبية.