Исследователи разработали инновационный метод преобразования сложных данных нейровизуализации в аудиовизуальные форматы. Преобразуя данные активности мозга и кровотока, полученные в результате таких действий, как бег или уход за мышами, в синхронизированные звуки фортепиано и скрипки, сопровождаемые видео, ученые предлагают интуитивный подход к изучению сложной работы мозга.
Этот метод не только облегчает выявление закономерностей в больших наборах данных, но и улучшает понимание динамических взаимосвязей между активностью нейронов и поведением. Этот набор инструментов представляет собой значительный шаг вперед в нейробиологических исследованиях, позволяя ученым интуитивно проверять и интерпретировать огромные объемы данных о мозге.
Сложные данные нейровизуализации можно изучить посредством перевода в аудиовизуальный формат – видео с сопровождающим музыкальным сопровождением – чтобы помочь интерпретировать то, что происходит в мозге при выполнении определенных действий.
Дэвид Тибодо (David Thibodeaux) из Колумбийского университета (Columbia University), США, представляют эту методику в научном журнале PLOS ONE. Примеры этих прекрасных «фильмов о мозге» приведены ниже.
Последние технологические достижения позволили записывать множество компонентов активности бодрствующего мозга в режиме реального времени. Теперь ученые могут наблюдать, например, что происходит в головном мозге мыши, когда она выполняет определенные действия или получает определенный стимул.
Однако такие исследования дают большие объемы данных, которые может быть трудно интуитивно изучить, чтобы получить представление о биологических механизмах, лежащих в основе моделей активности мозга.
Предыдущие исследования показали, что некоторые данные визуализации мозга можно преобразовать в звуковые представления. Основываясь на таких подходах, Тибодо с соавторами разработали гибкий набор инструментов, который позволяет переводить различные типы данных визуализации мозга — и сопровождающие видеозаписи поведения лабораторных животных — в аудиовизуальные представления.
Затем исследователи продемонстрировали новую технику в трех различных экспериментальных условиях, показав, как аудиовизуальные представления могут быть подготовлены с использованием данных различных подходов к визуализации мозга, включая 2D широкопольное оптическое картирование (WFOM) и 3D-микроскопию с конфокально-выровненным планарным возбуждением (SCAPE).
Набор инструментов был применен к ранее собранным данным WFOM, которые выявили как нейронную активность, так и изменения мозгового кровообращения у мышей, занимающихся различными видами поведения, такими как бег или уход за собой.
Нейронные данные были представлены звуками фортепиано, которые раздавались в такт всплескам мозговой активности, при этом громкость каждой ноты указывала на величину активности, а ее высота указывала на место в мозге, где произошла активность. Между тем данные о кровотоке были представлены звуками скрипки.
Звуки фортепиано и скрипки, воспроизводимые в реальном времени, демонстрируют взаимосвязь между активностью нейронов и кровотоком. Просматривая видео с мышью, зритель может различить, какие модели активности мозга соответствуют различным типам поведения.
Авторы исследования отмечают, что их инструментарий не заменяет количественный анализ данных нейровизуализации. Тем не менее, это может помочь ученым проверять большие наборы данных на наличие закономерностей, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными и заслуживают дальнейшего анализа.
Ученые заключают: «Прослушивание и просмотр данных [активности мозга] — это захватывающий опыт, который может задействовать нашу способность распознавать и интерпретировать закономерности (рассмотрим функцию онлайн-безопасности, которая просит вас «выбрать светофор на этом изображении»— задача, выходящая за рамки большинства компьютеров, но тривиальная для нашего мозга)… Почти невозможно одновременно наблюдать и фокусироваться как на изменяющихся во времени данных [мозговой активности], так и на видео поведения, нашим глазам придется пролистывать вперед и назад, чтобы увидеть вещи, которые происходят вместе.
«Обычно вам нужно постоянно воспроизводить клипы снова и снова, чтобы понять, что произошло в конкретный момент. Наличие звукового представления данных значительно упрощает возможность увидеть (и услышать), когда что-то происходит в одно и то же время».
Авторы другого исследования заявляют, что мозговая активность супружеских пар синхронизируется при воспитании детей.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
