“Otisak mozga” identificira osobu s gotovo stopostotnom preciznošću

“Otisak mozga” identificira osobu s gotovo stopostotnom preciznošću

(Foto: Difuzijski MRI – trodimenzionalni prikaz bijele tvari)

Nova metoda mogla bi omogućiti znanstvenicima da preko biomarkera precizno utvrde na koji način bolesti, okoliš, genetski i društveni čimbenici utječu na mozak i promjene koje se u njemu dešavaju tijekom vremena

Nova jedinstvena metoda identicifiranja osoba pomoću „otiska mozga“ daleko je učinkovitija od klasične metode „otiska prsta“. Riječ je o vrlo preciznoj metodi koja s gotovo stopostotnom preciznošću otkriva nečiji (bilo čiji) identitet.

„Otisak mozga“ omogućuje znanstvenicima da putem bioloških indikatora (biomarkera) koji služe za identifikaciju fizičkih oštećenja ili poremećaja fizioloških procesa kod ljudi i životinja što precizniije utvrde uzročno-posljedične veze između okoliša i ljudskih bolesti, odnosno na koji način mozak reagira kroz različita iskustva i do kakvih sve promjena s vremenom dolazi.

Znanstveno-istraživački tim sa Sveučilišta Carnegie Mellon u Pennsylvaniji u svom se pokusu koristio difuzijskim MRI-om (jedna od tehnika magnetske rezonancije) u mjerenju i utvrđivanju moždane „karte“ neuronskih veza u mozgu kod 699 osoba. U širem smislu riječi, takve „karte“ uključuju sve neuronske veze u živčanom sustavu. Živčani sustav se sastoji od oko 6 milijardi međusobno povezanih neurona. Dobivene podatke su grupirali u pet grupa. „Karta“ neuronskih veza u ljudskom mozgu prikazuje točku po točku u unutrašnjosti mozga kojega čini moždana tvar bijele boje građena od tzv. bijele tvari (živčana vlakna). Veze u tom dijelu mozga razlikuju se od onih koje povezuju različite dijelove mozga. U nastojanju da stvore što precizniji „otisak mozga“, znanstvenici su koristili podatke vezane uz bijelu tvar, tj. difuziju vode u bijeloj tvari, prateći put duž vlakana bijele tvari.

Slična istraživanja su rađena i ranije, ali ovaj put su, kako tvrdi znanstveni tim sa Sveučilišta Carnegie Mellon, preciznija i detaljnija nego ikad prije. Dobiveni rezultati su potvrdili da su strukturne veze u ljudskom mozgu jedinstvene za svakog pojedinca ili pojedinku.

Nova metoda nazvana „otisak mozga“ mogla bi omogućiti znanstvenicima da preko biomarkera precizno utvrdei na koji način bolesti, okoliš, genetski i društveni čimbenici, kao i različita ljudska iskustva utječu na mozak i promjene koje se u njemu dešavaju tijekom vremena.

To znači da se mnogo naših životnih iskustava na neki način ogleda u neuronskoj povezanosti u našem mozgu, kako u pojedinačnim vezama tako i u vezama koje povezuju različite dijelove mozga“, rekao je Timothy Verstynen, docent psihologije na sveučilištu Carnegie Mellon i glavni autor studije.

Da bi se uvjerili u jedinstvenost strukturnih veza u mozgu svake osobe, znanstveni je tim napravio preko 17 tisuća identifikacijskih testova.

Zanimljiv je podatak vezan uz jednojajčane blizance. Naime, znanstvenici su u ovoj studiji otkrili da jednojajčani blizanci dijele samo 12 posto tzv. strukturnih obrazaca za povezivanje. U svakog od blizanaca mozak ima svoju jedinstvenu moždanu „kartu ili mapu“ koja se s vremenom mijenja i to po prosječnoj stopi od 13 posto svakih sto dana.

Dekodiranje neistraženih podatka „moždanih mapa“

„Najuzbudljiviji dio je da možemo primijeniti ovu novu metodu za postojeće podatke i otkriti nove informacije vezane uz starije podatke. Veća preciznost i izraženija specifičnost podataka omogućuju nam da s dalekom većom sigurnošću možemo tumačiti kako genetski i okolišni čimbenici oblikuju ljudski mozak tijekom vremena, a čime se šire otvaraju vrata za razumijevanje funkcija i/ili disfunkcija ljudskog mozga“, rekao je Fang-Cheng (Frank) Yeh, prvi autor studije i docent neurološke kirurgije na Sveučilištu Carnegie Mellon u Pittsburghu, u Pennsylvaniji.

Promatrajući na ovaj način mozak svakog pojedinca, moguće je doći do važnih rezultata o zajedničkim iskustvima kao što su npr. iskustvo siromaštva ili iskustvo iste patološke bolesti. Znanstveni tim s Carnegie Mellona drži da se sva iskustva ogledaju u živčanim vezama u mozgu svake osobe. Bolje razumijevanje svih neuronskih veza moglo bi doprinijeti otkrivanju novih medicinskih biomarkera ili bioloških indikatora za određne zdravstvene probleme koji dosad nisu bili prepoznati.

Osim znanstvenog tima sa Sveučilišta Carnegie Mellon u Pennsylvaniji, u ovaj su projekt uključeni i istraživači sa Sveučilišta u Pittsburghu, američki vojni istraživački laboratorij, kalifornijsko sveučilište iz Santa Barbare i nacionalno sveučilište iz Tajvana. Projekt financiraju američki vojni istraživački laboratorij, NSF BIGDATA, Wu-Minesota konzorcij, Ruentex Grupa, Ministarstvo gospodarstva, Tajvan i Američki Nacionalni institut za zdravlje.

Takozvana lokalna „karta ili mapa“ u ljudskom mozgu definira se kao stupanj povezanosti između susjednih (paralelnih) voksela (slike kemijskih promjena) u pršljenu bijele tvari mjerene prema gustoći difuzije vode. Zbroj mjerenja gustoće pruža visoko dimenzionalni vektor, kojim se može opisati jedinstvena konfiguracija strukturnih veza u moždanoj „mapi“ za svaku osobu, pružajući novi pristup za usporedbu sličnosti i razlika među pojedincima. Da bi se što bolje procijenila učinkovitost ovog pristupa, znanstvenici su koristili četiri neovisne grupe podatka prikupljenih metodom difuzijske magnetske rezonancije, uz ponovljena skeniranja u različitim vremenskim intervalima (u rasponu od jednog dana do godinu dana), a sve s nastojanjem da se ispita jesu li i u kojoj mjeri „mape“ u mozgu, tj. „otisci mozga“ pouzdani za usporedbu rezultata skeniranja između različitih pojedinaca.

Mjerenje razlika i sličnosti u moždanim „mapama“ je veoma velik izazov s obzirom na složenost ljudskog mozga. Metoda magnetske rezonancije omogućuje neinvazivno merenje in vivo metabolita mozga. Proučavanje arhitekture bijele tvari dovodi do boljeg razumijevanja lokalnih „mapa“ u ljudskom mozgu, a što uvelike pomaže u postupku usporedbe ponašanja neuronskih veza, odnosno strukturnih veza u različitim dijelovima ljudskoga mozga.

Pripremila: Melita Funda / Izvor: Kurzweilai.net