Quét não cho thấy tác dụng kích thích não trị liệu

Nghiên cứu mới tuyệt vời cung cấp cho các bác sĩ lâm sàng bằng chứng trực quan về mạng lưới não và cách kích thích điện của não giúp thiết lập lại hoặc kích thích các vùng não cụ thể.

Người ta đã xác định rõ rằng việc kích thích não qua điện hoặc các phương tiện khác có thể giúp làm dịu các triệu chứng của các rối loạn thần kinh và tâm thần khác nhau. Thực hành lâm sàng thường sử dụng phương pháp tiếp cận để điều trị các tình trạng từ động kinh đến trầm cảm.

Nhưng điều gì thực sự xảy ra khi các bác sĩ cắt não?

Người ta còn biết rất ít về điều gì làm cho kỹ thuật này trở nên hiệu quả, hoặc những vùng não nào nên được nhắm mục tiêu để điều trị các bệnh khác nhau.

Một nghiên cứu mới do Đại học Pennsylvania và Đại học Buffalo dẫn đầu đã đánh dấu một bước tiến trong việc lấp đầy những lỗ hổng kiến ​​thức này. Nghiên cứu mô tả sự kích thích của một vùng não ảnh hưởng như thế nào đến việc kích hoạt các vùng khác và hoạt động quy mô lớn trong não.

Tác giả đầu tiên Sarah Muldoon, Ph.D., một trợ lý giáo sư toán học tại Đại học Buffalo cho biết: “Chúng tôi chưa hiểu rõ về tác động của kích thích não.

“Khi một bác sĩ lâm sàng có một bệnh nhân mắc một chứng rối loạn nào đó, làm thế nào họ có thể quyết định kích thích phần não nào? Nghiên cứu của chúng tôi là một bước để hiểu rõ hơn về cách kết nối não bộ có thể thông báo tốt hơn cho những quyết định này ”.

“Nếu bạn nhìn vào cấu trúc của bộ não, nó dường như là một mạng lưới các vùng liên kết tương tác với nhau theo những cách phức tạp. Câu hỏi mà chúng tôi đặt ra trong nghiên cứu này là bộ não được kích hoạt bằng cách kích thích một vùng duy nhất.

“Chúng tôi phát hiện ra rằng một số vùng có khả năng điều khiển bộ não sang nhiều trạng thái khác nhau rất dễ dàng khi được kích thích, trong khi các vùng khác ít có tác động hơn,” Danielle S. Bassett, phó giáo sư kỹ thuật sinh học tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng của Đại học Pennsylvania.

Nghiên cứu được thực hiện với sự hợp tác của nhà khoa học thần kinh nhận thức Jean M. Vettel, Tiến sĩ, thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội; nhà lý thuyết điều khiển Fabio Pasqualetti của Đại học California, Riverside; Scott T. Grafton, M.D., và Matthew Cieslak của Đại học California, Santa Barbara; và Shi Gu thuộc Khoa Tâm thần của Đại học Pennsylvania.

Nghiên cứu, được xuất bản trong Sinh học tính toán PLOS, đã sử dụng một mô hình tính toán để mô phỏng hoạt động của não ở tám người có cấu trúc não được lập bản đồ bằng cách sử dụng dữ liệu thu được từ hình ảnh quang phổ khuếch tán. Kỹ thuật hình ảnh này tạo ra một loại hình ảnh não được chụp bởi máy quét MRI.

Các nhà nghiên cứu đã kiểm tra tác động của việc kích thích từng vùng trong số 83 vùng trong não của mỗi đối tượng. Mặc dù kết quả khác nhau tùy theo từng người, nhưng các xu hướng chung đã xuất hiện.

Các trung tâm mạng - các vùng não được kết nối mạnh mẽ với các phần khác của não qua chất trắng của não - hiển thị cái mà các nhà nghiên cứu gọi là “hiệu ứng chức năng cao”. Họ phát hiện ra rằng việc kích thích các vùng này dẫn đến sự kích hoạt toàn cầu của nhiều vùng não.

Hiệu ứng này đặc biệt đáng chú ý trong hai mạng con của não được biết là chứa nhiều trung tâm khu vực.

Các khu vực bao gồm mạng dưới vỏ (bao gồm các khu vực phát triển tương đối sớm và rất quan trọng để xử lý cảm xúc) và mạng chế độ mặc định (bao gồm các khu vực phát triển muộn hơn và rất quan trọng để xử lý tự tham chiếu khi một người nghỉ ngơi hoặc không hoàn thành bất kỳ nhiệm vụ nào).

Các vùng kích thích trong mạng lưới dưới vỏ lên đến đỉnh điểm trong những thay đổi toàn cầu, trong đó sự đa dạng của các vùng trong não của chủ thể sáng lên.

Các vùng kích thích trong mạng chế độ mặc định cũng dễ dẫn đến vô số trạng thái não mới, mặc dù các mô hình kích hoạt bị hạn chế bởi kiến ​​trúc cơ bản của não - bởi các liên kết chất trắng giữa các nút của mạng và các phần khác của não.

Bất chấp hạn chế này, sự linh hoạt của mạng hỗ trợ ý tưởng rằng bộ não ở trạng thái “nghỉ ngơi” rất thích hợp để chuyển nhanh sang một loạt các trạng thái mới nhằm hoàn thành các nhiệm vụ cụ thể.

Ngược lại với các vùng trong mạng chế độ mặc định và mạng dưới vỏ, các vùng được kết nối yếu hơn, chẳng hạn như trong vỏ não cảm giác và liên kết, có ảnh hưởng hạn chế hơn đến hoạt động của não khi được kích hoạt.

Những mô hình này cho thấy rằng các bác sĩ có thể theo đuổi hai loại liệu pháp khi nói đến kích thích não: một "thiết lập lại rộng" làm thay đổi động lực toàn cầu của não hoặc một cách tiếp cận có mục tiêu hơn tập trung vào động lực của một vài vùng.

Nghiên cứu xác nhận kết quả nghiên cứu trước đây của Bassett và những người khác về khả năng kiểm soát của mạng cấu trúc não. Trái ngược với công việc trước đây sử dụng mô hình tuyến tính để đi đến kết quả, nghiên cứu mới sử dụng các mô hình phi tuyến phản ánh chính xác hơn hoạt động phức tạp của não, Muldoon nói.

Nguồn: Đại học Buffalo