фМРТ сделали одновременно двоим

Финские ученые придумали метод двойного фМРТ-сканирования головного мозга. Они заказали двойную магнитную катушку, которая по отдельности принимает сигнал с головного мозга двух разных участников. Несмотря на ограничения (чистота сигнала была ниже по сравнению со стандартным фМРТ), ученым удалось визуализировать активность речевых центров мозга, а также сенсомотороной коры во время эксперимента. Препринт работы опубликован на портале bioRxiv.org.

Обновлено: 28 апреля статью опубликовали в журнале Frontiers in Psychiatry. 

Современные методы нейровизуализации позволяют подробно изучить активность мозга при выполнении самых разных заданий, но у каждого из них свои ограничения. Электроэнцефалография, к примеру, обладает очень большим временным разрешением (то есть транслирует активность мозга практически в реальном времени), а вот пространственное разрешение у него довольно низкое: зоны мозга, активность которых можно регистрировать, ограничены областями, которые покрывают электроды (каналы).

При этом ЭЭГ очень удобна: электроды крепятся к голове через специальную шапочку, а человек во время эксперимента может спокойно двигаться. Также этот метод позволяет проводить эксперименты в парах: например, чтобы изучить активность мозга двух участников во время общения. С другим методом нейровизуализации, функциональной МРТ (фМРТ), так сделать не получится: один сканер рассчитан на одного человека, оборудование очень дорогое, а ставить два сканера рядом имеет мало смысла — как минимум из-за уровня шума.

Тем не менее, у фМРТ есть много преимуществ перед тем же ЭЭГ: например, очень высокое пространственное разрешение. Именно поэтому его необходимо как-то адаптировать для использования в паре — так, чтобы одновременно можно было записывать активность мозга сразу двух человек.

Для этого Лаури Нумменмаа (Lauri Nummenmaa) из Университета Турку и ее коллеги использовали сделанную на заказ двойную покрывающую катушку — внутреннюю магнитную часть сканера, которая крепится над исследуемой частью тела. У катушек отдельные проводящие элементы, что позволяет записывать два BOLD-сигнала (реакцию насыщенной кислородом крови на магнитное поле сканера) в отдельности. Всего в каждой катушке по восемь проводящих каналов: обычно в стандартной катушке на одну голову их 32.

Две катушки расположены достаточно близко друг к другу: участникам исследования приходится лежать лицом к лицу и приобнявшись. Поэтому для проверки своего метода ученые провели эксперимент с участием 10 пар близких друзей и романтических партнеров: их просили по очереди трогать друг друга пальцами по губам и следить за тем, что делает партнер. По активности мозга ученые, таким образом, пытались выделить сенсомоторные реакции мозга на ощущение прикосновения и само прикосновение. Кроме того, ученые также регистрировали активность мозга участников во время прослушивания инструкций.

Несмотря на довольно низкое по сравнению с 32-канальной катушкой отношение сигнал/шум ученым удалось выделить кластеры активации в речевых зонах во время прослушивания, а в сенсомоторной коре — во время выполнения задания (причем для пассивной и активной роли в отдельности).

Авторы работы заключили, что новый метод фМРТ можно применять для изучения социальных взаимодействий и сопровождающей мозговой активности. Стоит отметить и другое, помимо чистоты сигнала, ограничение метода: нахождение в сканере с двойной катушкой требует того, чтобы участники эксперимента лежали очень близко друг к другу, поэтому подходит он, скорее всего, только для изначально близких друг другу людей.

Еще один метод изучения активности мозга, который применяется в парных экспериментах — функциональная спектроскопия в ближней инфракрасной области (фБИКС). Недавно с помощью этого метода ученые показали, что активность мозга младенцев и их родителей синхронизируется во время игры.

Елизавета Ивтушок