Картирование мозга - это набор методов нейробиологии , основанный на отображении (биологических) величин или свойств на пространственные представления (человеческого или нечеловеческого) мозга, в результате чего создаются карты .
Картирование мозга | |
---|---|
MeSH | D001931 |
В соответствии с определением, принятым в 2013 году Обществом картирования и терапии мозга (SBMT), картирование мозга конкретно определяется, резюмируя, как исследование анатомии и функции головного и спинного мозга с помощью визуализации , иммуногистохимии , молекулярной диагностики. & оптогенетика , стволовые клетки и клеточная биология , инженерия , нейрофизиология и нанотехнологии .
Обзор
Вся нейровизуализация считается частью картирования мозга. Картирование мозга можно рассматривать как высшую форму нейровизуализации, создавая изображения мозга, дополненные результатом обработки или анализа дополнительных (визуализирующих или не визуализирующих) данных, таких как карты, проецирующие (измерения) поведения на области мозга (см. ФМРТ ). Одна такая карта, называемая коннектограммой , изображает корковые области вокруг круга, организованные лопастями. Концентрические круги внутри кольца представляют различные общие неврологические измерения, такие как толщина или кривизна коркового слоя. В центре кругов линии, представляющие волокна белого вещества, иллюстрируют связи между кортикальными областями, взвешенные по фракционной анизотропии и силе связи. [1] При более высоком разрешении карты мозга называются коннектомами . Эти карты включают отдельные нейронные связи в мозгу и часто представлены в виде электрических схем . [2]
Методы картирования мозга постоянно развиваются и основываются на развитии и совершенствовании методов получения, представления, анализа, визуализации и интерпретации изображений. [3] Функциональная и структурная нейровизуализация лежат в основе картирования мозга.
Некоторые ученые раскритиковали утверждения, основанные на изображениях мозга, сделанные в научных журналах и популярной прессе, например, открытие «ответственной части мозга» таких вещей, как любовь, музыкальные способности или конкретная память. Многие методы картирования имеют относительно низкое разрешение, включая сотни тысяч нейронов в одном вокселе . Многие функции также связаны с несколькими частями 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. Может случиться так, что большинство функций мозга будут правильно описаны только после того, как будут измерены с помощью гораздо более тонких измерений, которые рассматривают не большие области, а вместо этого 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 они не могут быть воспроизведены - соображения, которые иногда игнорируются для создания сенсационной статьи в журнале или заголовка новости. В некоторых случаях методы картирования мозга используются в коммерческих целях, для обнаружения лжи или медицинской диагностики способами, которые не были подтверждены с научной точки зрения. [4] [ необходима страница ]
История
В конце 1980-х годов в Соединенных Штатах Институту медицины Национальной академии наук было поручено создать комиссию для исследования ценности интеграции нейробиологической информации с помощью различных методов. [5] [ необходима страница ]
Особый интерес представляет использование структурной и функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), диффузной МРТ (дМРТ), магнитоэнцефалографии (МЭГ), электроэнцефалографии ( ЭЭГ ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS) и других неинвазивных методов. методы сканирования для картирования анатомии , физиологии , перфузии , функций и фенотипов человеческого мозга. Как здоровый, так и больной мозг можно нанести на карту 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] [ необходима страница ] Это также может иметь решающее значение для понимания черепно-мозговых травм (как в случае с Финеасом Гейджем) [7] и улучшения лечения черепно-мозговых травм. [8] [9]
После серии встреч сформировался Международный консорциум по картированию мозга (ICBM). [10] [ необходима страница ] Конечная цель - разработать гибкие вычислительные атласы мозга .
Текущие инструменты Атласа
- Атлас Талайрах , 1988 г.
- Гарвардский атлас всего мозга , 1995 [11]
- Шаблон MNI , 1998 г. (Стандартный шаблон SPM и Международного консорциума по картированию мозга)
- Атлас развивающегося мозга человека , 2012 [12]
Полное определение SBMT
Картирование мозга - это исследование анатомии и функции головного и спинного мозга с использованием изображений (включая интраоперационную, микроскопическую, эндоскопическую и мультимодальную визуализацию), иммуногистохимии, молекулярной и оптогенетики, биологии стволовых клеток и клеток, инженерии. (материалы, электрические и биомедицинские), нейрофизиология и нанотехнологии.
Смотрите также
- Схема картирования мозга
- Очертание человеческого мозга
- Фонд картирования мозга
- Проект BrainMaps
- Центр вычислительной биологии
- Коннекограмма
- FreeSurfer
- Проект Human Connectome
- IEEE P1906.1
- Список баз данных неврологии
- Проекция карты
- Программное обеспечение для нейровизуализации
- Эмуляция всего мозга
- Топографическая карта (нейроанатомия)
- Общество картирования мозга и терапии
- Вычислительная анатомия
Рекомендации
- ^ Irimia, Андрей; Chambers, Micah C .; Torgerson, Carinna M .; Хорн, Джон Д. (2012). «Круговое представление корковых сетей человека для коннектомической визуализации на предметном и популяционном уровнях» . NeuroImage . 60 (2): 1340–51. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2012.01.107 . PMC 3594415 . PMID 22305988 .
- ^ Ши, И (май 2017 г.). «Коннектомное изображение для картирования проводящих путей человеческого мозга» . Природа . 22 (9): 1230–1240. DOI : 10.1038 / mp.2017.92 . PMC 5568931 . PMID 28461700 .
- ^ Камбара, Т; Суд, S; Алкатан, Z; Klingert, C; Ратнам, Д; Хаякава, А; Nakai, Y; Луат, А.Ф .; Agarwal, R; Ротермель, Р. Асано, Э (2018). «Предоперационное языковое картирование с использованием связанной с событием высокой гамма-активности: процедура в Детройте» . Clin Neurophysiol . 129 (1): 145–154. DOI : 10.1016 / j.clinph.2017.10.018 . PMC 5744878 . PMID 29190521 .
- ^ Satel, Sally L .; Лилиенфельд, Скотт О. (2015). Промытые мозги: соблазнительный призыв бессмысленной нейробиологии . Нью-Йорк: Основные книги (Книжная группа Персея). ISBN 978-0465062911.
- ^ Печура, Констанция М .; Мартин, Джозеф Б. (1991). Отображение мозга и его функций: интеграция поддерживающих технологий в исследования нейробиологии . Институт медицины (США). Комитет по национальной базе данных нейронных схем. DOI : 10.17226 / 1816 . ISBN 978-0-309-04497-4. PMID 25121208 .
- ^ Koslow, Стивен Х .; Уэрта, Майкл Ф., ред. (1997). Нейроинформатика: Обзор проекта человеческого мозга . Махва, Нью-Джерси: Л. Эрибаум. ISBN 9781134798421.
- ^ Ван Хорн, Джон Даррелл; Иримиа, Андрей; Torgerson, Carinna M .; Chambers, Micah C .; Кикинис, Рон; Тога, Артур В. (2012). Sporns, Олаф (ред.). «Картирование нарушений связи в случае Финеаса Гейджа» . PLOS ONE . 7 (5): e37454. Bibcode : 2012PLoSO ... 737454V . DOI : 10.1371 / journal.pone.0037454 . PMC 3353935 . PMID 22616011 .
- ^ Иримиа, Андрей; Chambers, Micah C .; Torgerson, Carinna M .; Филиппоу, Мария; Hovda, David A .; Алджер, Джеффри Р .; Гериг, Гвидо; Тога, Артур В .; Vespa, Пол М .; Кикинис, Рон; Ван Хорн, Джон Д. (2012). «Индивидуальная коннектомическая визуализация для оценки атрофии белого вещества при травматическом повреждении головного мозга» . Границы неврологии . 3 : 10. DOI : 10,3389 / fneur.2012.00010 . PMC 3275792 . PMID 22363313 .
- ^ Мохан, Мохин С. (15 марта 2021 г.). Генная карта нарушений мозговых травм (1-е изд.). Академическая пресса. С. 123–134. ISBN 9780128219744.
- ^ Тога, Артур В .; Мацциотта, Джон К., ред. (2002). Картирование мозга: методы . Том 1. Академическая пресса (Elsevier Science). ISBN 978-0-12-693019-1.
|volume=
есть дополнительный текст ( справка ) - ^ Harvard Whole Brain Atlas архивации 2016-01-18 в Wayback Machine
- ^ Сераг, Ахмед; Альджабар, Пол; Болл, Гарет; Советник, Серена Дж .; Бордман, Джеймс П .; Резерфорд, Мэри А .; Эдвардс, А. Дэвид; Hajnal, Joseph V .; Рюкерт, Даниэль (2012). «Построение последовательного пространственно-временного атласа высокого разрешения развивающегося мозга с использованием адаптивной ядерной регрессии». NeuroImage . 59 (3): 2255–65. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2011.09.062 . PMID 21985910 . S2CID 9747334 .
дальнейшее чтение
- Рита Картер (1998). Отображение разума .
- FJ Chen (2006). Мозговая карта и язык
- FJ Chen (2006). Сосредоточьтесь на исследованиях картирования мозга .
- FJ Chen (2006). Тенденции в исследованиях картирования мозга .
- FJ Chen (2006). Прогресс в исследованиях картирования мозга .
- Коичи Хирата (2002). Последние достижения в картировании человеческого мозга: материалы 12-го Всемирного конгресса Международного общества по 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 Eeg 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 .
Внешние ссылки
- Программа эпилепсии и картирования мозга
- Проект BrainMapping.org
- Национальные центры биомедицинских вычислений
- Mapology.org
- Картирование человеческого мозга
- Национальный центр многомасштабных исследований сотовых сетей
- Национальный центр биомедицинской онтологии
- Физическое моделирование биологических структур
- Национальный альянс по компьютерным технологиям медицинской визуализации
- Информатика для интеграции биологии и прикроватной жизни
- Национальный центр интегративной биомедицинской информатики
- Elekta Neuromag
- Фонд картирования мозга
- Интерактивная карта мозга от InformED
- Общество картирования мозга и терапии
- Конечная карта мозга на YouTube 20 июля 2016 года на видео природы канала
- [1] MRICloud.org