Ключевой проблемой при попытке связать активность мозга с поведением является сложность данных, полученных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Эта сложность затрудняет поиск повторяющихся моделей активности у разных людей или внутри отдельных людей.
В новом исследовании, опубликованном в журнале PLOS Biology, исследователи из Йельского университета (Yale) смогли уменьшить сложность данных фМРТ и выявить стабильные модели активности, общие для более чем 300 разных людей. Результаты исследования являются многообещающим шагом вперёд в раскрытии биомаркеров психических расстройств.
Исследование было проведено с использованием данных фМРТ 337 здоровых молодых людей, каждый из которых прошёл четыре 15-минутных сканирования фМРТ. Эти изображения, сделанные в состоянии покоя, представляют собой снимки активности мозга.
Для выявления общих закономерностей в данных исследователи применили подход, называемый сокращением размерности данных. Этот подход берёт многомерные, сложные данные, такие как активность мозга, и сводит их к пространству более низкого измерения.
В результате исследования были обнаружены три общих паттерна мозговой активности, которые часто повторялись как среди участников, так и внутри участников. Однако между людьми также были различия в том, в каком из трёх состояний они проводили больше всего времени, как долго они задерживались в определённых состояниях и между какими состояниями они переходили.
Результаты исследования показывают, что эти паттерны могут раскрывать информацию о чём-то общем для разных людей (например, о поведении), а также об индивидуальных различиях, связанных с этим поведением или о том, как оно меняется с течением времени.
В настоящее время исследователи рассматривают возможность применения этого подхода к психическим расстройствам.
Исследование подтверждает идею о том, что модели, по которым люди проводили больше времени, и модели, к которым они перешли, были связаны с когнитивными функциями, регуляцией эмоций, а также употреблением алкоголя и психоактивных веществ.
Обнаружение повторяющихся паттернов работы мозга в клинических популяциях может рассказать нам о нервной активности, связанной с конкретными симптомами, и о том, как она различается у разных людей.
Литература:
Kangjoo Lee et al, Human brain state dynamics are highly reproducible and associated with neural and behavioral features, PLOS Biology (2024). DOI: 10.1371/journal.pbio.3002808
