Come vedere i pensieri. Applicazioni non ortodosse della risonanza magnetica

La risonanza magnetica (MRI) oggi viene utilizzata non solo per la diagnostica, ma anche per mappare lo stato funzionale delle reti neurali, consentendo di vedere letteralmente il funzionamento del cervello in tempo reale. Ha permesso di creare una tecnologia di biocontrollo del gioco basata sui meccanismi naturali di autoregolazione delle funzioni del corpo umano.

Negli esclusivi giochi per computer sviluppati dagli specialisti di Novosibirsk, l'utente impara a "gestire" la trama del gioco virtuale attraverso cambiamenti volontari nelle sue caratteristiche fisiologiche (polso, temperatura, attività elettrica del cervello, ecc.). I giochi possono essere utilizzati per risolvere un'ampia classe di problemi terapeutici e riabilitativi, inclusa la valutazione dell'attuale stato psicofisiologico di una persona. Tale attività di gioco di per sé ha un pronunciato effetto antistress, ma, soprattutto, con l'aiuto di questa tecnologia è possibile rivelare le potenziali risorse del corpo che non sappiamo come utilizzare nella nostra vita ordinaria

Fino a poco tempo fa, le informazioni fondamentali sul funzionamento del cervello potevano essere ottenute solo da fonti indirette. Parliamo di esperimenti diretti sugli animali; osservazioni di malati in cui il danno all'una o all'altra parte del cervello si manifesta sotto forma di paralisi, disturbi della parola o della memoria; test neuropsicologici; chirurgia cerebrale aperta, che consente al neurochirurgo di vedere la risposta a stimoli specifici; infine, registrando l'attività elettrica del cervello. Tuttavia, i risultati ottenuti utilizzando questi approcci non possono descrivere come funziona il cervello quando risolve un particolare problema. L'opportunità di osservare direttamente le dinamiche dell'attività cognitiva del cervello, in altre parole, di “vedere i pensieri”, è apparsa solo con l'introduzione della tecnologia di risonanza magnetica funzionale nella pratica della ricerca.

L'ipotesi sulla connessione tra l'intensità dell'afflusso di sangue al cervello e la sua attività si diffuse alla fine del XIX secolo. con la mano leggera dell'eccezionale fisiologo britannico Charles Sherrington. Molti anni dopo, la presenza di questa connessione fu dimostrata con metodi radiografici, che confermarono una relazione diretta tra i processi metabolici in alcune aree di lavoro del cervello e la velocità di apporto di ossigeno ad esse.

Poco più di vent'anni fa, i dipendenti dell'organizzazione di ricerca americana AT&T Bell Laboratories descrissero il principio di visualizzazione dell'attività delle aree cerebrali in tempo reale utilizzando la risonanza magnetica (MRI), in cui il contrasto dell'immagine è determinato dal grado della saturazione di ossigeno nel sangue (Ogawa et al., 1990). È questo principio che ha costituito la base della tecnologia risonanza magnetica funzionale(fMRI) - uno studio dinamico delle zone attive delle strutture cerebrali al momento della loro attività, testato per la prima volta sugli esseri umani due anni dopo la prima pubblicazione.

Marker: ossigeno

L'attivazione di una regione del cervello è sempre associata al consumo di energia, quindi comporta un'accelerazione del metabolismo del glucosio e la trasformazione delle molecole di emoglobina - il fornitore di ossigeno nel nostro corpo - in cui l'ossiemoglobina, combinata reversibilmente con l'ossigeno, viene convertita in deossiemoglobina (" emoglobina ridotta).

La risonanza magnetica (MRI) è una procedura diagnostica basata sull'effetto della risonanza magnetica nucleare. La sua essenza è che, sotto l'influenza di un campo magnetico, i protoni (nuclei di idrogeno caricati positivamente) nei tessuti viventi sono in grado di spostarsi a un livello energetico più elevato e quindi tornare al loro stato originale. Quest'ultimo è accompagnato dal rilascio di energia, che può essere misurato.
Il segnale risultante viene poi convertito in una cosiddetta immagine pesata T1 (T1 è il tempo necessario affinché due terzi dei protoni ritornino al loro stato originale). L'immagine risultante sarà diversa per i diversi tessuti, ad esempio sani e malati.
Le moderne tecniche di risonanza magnetica consentono non solo di visualizzare vari organi interni con alta qualità, ma anche di studiarne la funzione. Grazie all'assenza di radiazioni ionizzanti, questo metodo può essere utilizzato senza restrizioni e gli studi possono essere ripetuti più volte.

Un fattore chiave per la risonanza magnetica sono le differenze nelle proprietà magnetiche delle diverse forme di emoglobina. Quindi, l'ossiemoglobina lo è diamagnetico, cioè una sostanza magnetizzata contro la direzione del campo magnetico esterno. La deossiemoglobina (emoglobina “ridotta”), al contrario, ha le proprietà paramagnetico, magnetizzato nella direzione del campo magnetico esterno. L'entità del segnale MRI dipende dalla quantità di deossiemoglobina nel tessuto: maggiore è la concentrazione, minore è il segnale. L'indicatore, che è determinato dal rapporto tra due forme di emoglobina e dipende dal livello di ossigeno nel sangue, si chiama BOLD (dall'inglese. dipendente dal livello di ossigenazione del sangue).

Più una parte del cervello è attiva, più ossigeno consuma. Quando si forma un insieme neurale attivo, un aumento del consumo energetico locale già nei primi secondi porta ad un aumento della concentrazione di deossiemoglobina paramagnetica; segue poi la reazione del sistema vascolare, che consiste nell'aumentare l'afflusso di sangue locale e l'afflusso di sangue al tessuto cerebrale a causa dell'aumento del volume e della velocità del flusso sanguigno.

Ne consegue che la grandezza relativa del segnale MRI può servire come misura dell'attività delle regioni cerebrali. Inoltre, i risultati ottenuti sotto il controllo dell'elettroencefalografia sulla corteccia visiva del cervello aperto dei primati suggeriscono che il segnale MRI è una risposta lineare all'attività elettrica generata dall'insieme neurale attivo (Logothetis et al., 2002).

Pertanto, la risonanza magnetica funzionale, focalizzata sulla rilevazione dell'effetto BOLD, è oggi lo strumento ottimale per mappare l'attività neuronale, più precisamente, lo stato funzionale delle reti neurali, la base per visualizzare i nostri pensieri e idee. In altre parole, è con l'aiuto della fMRI che puoi letteralmente vedere come il nostro cervello risolve i problemi in tempo reale.

Il potere del pensiero

Strettamente correlata alla tecnologia fMRI è la tecnologia neurobiologica dell’“interfaccia cervello-computer”, una sorta di “simbiosi informatica” (Kaplan, 2005, 2012; Chernikova et al., 2010). Stiamo parlando della possibilità, utilizzando un elettroencefalogramma, di ottenere una visualizzazione di uno “schema” stabile di attività bioelettrica del cervello, collegando questo schema alla funzione delle strutture cerebrali e alla formazione di nuovi insiemi neurali stabili in esse. Allo stesso tempo, l'elettroencefalogramma non è solo una fonte di informazioni sugli eventi intracerebrali: questi dati possono essere utilizzati come segnale di feedback per il circuito di autoregolazione volontaria delle funzioni corporee.

Sebbene la neurobiologia sia un campo scientifico indipendente, essa è nata come un “prodotto sociale” per i disabili profondi, grazie al quale le persone costrette su una sedia a rotelle e private di capacità motorie autonome hanno l’opportunità di controllare arti artificiali, come un braccio meccanico (Hochberg et al., 2012).

Indietro alla fine del 19° secolo. Il neurochirurgo francese P. Broca (1861) descrisse disturbi del linguaggio causati da danni a una certa area dell'emisfero sinistro. Il suo lavoro segnò l'inizio di numerosi studi dedicati allo sviluppo di un'analisi clinica dell'organizzazione linguistica del cervello e dei suoi disturbi. E la determinazione della traiettoria dello sviluppo del linguaggio - la localizzazione del "centro della parola" nello spazio delle aree corrispondenti del cervello - è diventata una delle più vaste aree di applicazione della fMRI.
Le informazioni sulla localizzazione delle zone del linguaggio (letterale, semantico e sintattico) nel cervello vengono oggi utilizzate in modo costruttivo nella pratica neurochirurgica. Stiamo parlando della determinazione preoperatoria di quelle aree della corteccia in pazienti con varie lesioni cerebrali dove il bisturi del chirurgo non deve invadere. Oggi la fMRI è praticamente l'unica tecnologia che consente di determinare una tale zona "di confine".

Una delle applicazioni pratiche delle neuroscienze è il neurofeedback, una tecnologia non farmacologica basata sui principi del feedback adattivo sopra menzionato, un fenomeno che fornisce un meccanismo di autoregolamentazione. Questa tecnologia si basa sull'idea che una persona può essere addestrata a controllare volontariamente caratteristiche fisiologiche inconsce, come la frequenza del polso e i parametri ritmici dell'attività elettrica del cervello.

La capacità di una persona di modificare intenzionalmente i parametri dell'elettroencefalogramma fu descritta per la prima volta dallo scienziato americano J. Kamiya nel 1958 (questa capacità è stata studiata per controllare lo stato funzionale del cervello del paziente e cambiare la tendenza nello sviluppo di la psiche). Ulteriori studi hanno dimostrato la straordinaria capacità del nostro cervello di ristrutturare internamente, non prevista dalla natura. Si è scoperto che con l'aiuto del neurofeedback è possibile formare capacità di autoregolamentazione precedentemente assenti in una persona, formarne di nuove e “risvegliare” formazioni cerebrali dormienti. Allo stesso tempo, la fMRI consente di visualizzare le reali dinamiche temporali e spaziali del cervello.

Un gioco è l’attività di un individuo volta a modellare l’una o l’altra attività reale. Permette a una persona di formare e migliorare le funzioni di gestione del proprio comportamento e dell'attività di volontariato in generale.
Quando si utilizza il biofeedback del gioco, il giocatore diventa un soggetto attivo del processo terapeutico (correttivo) o del processo di acquisizione di nuove abilità

Da un punto di vista pratico, di particolare interesse è la tecnologia del cosiddetto biocontrollo del gioco, quando una persona impara a "gestire" una trama di gioco virtuale attraverso cambiamenti volontari nelle sue caratteristiche fisiologiche, come cardiogramma, polso, temperatura cutanea e attività elettrica del cervello.

Batti te stesso

Nel contesto delle neuroscienze un gioco– questa è una realtà psicologica con un gran numero di situazioni non standard in cui il comportamento stereotipato è impossibile. Un giocatore di computer si abitua a spostarsi da un mondo virtuale all'altro, adattandosi rapidamente alle nuove realtà virtuali in base alle preferenze personali.

Durante il gioco, il cervello è attivamente attivo, determinando la linea d'azione che al momento sembra più vantaggiosa. Nel caso dell'utilizzo del biofeedback, il giocatore, avendo padroneggiato le capacità di autoregolamentazione, può controllare questo processo, poiché il feedback adattivo consente non solo di vedere e "mettere in scena" varie strategie comportamentali, ma anche di valutare il grado della loro efficacia . In questo senso, questa tecnologia rappresenta un potente meccanismo per insegnare a una persona nuovi stereotipi comportamentali.

Presso il Centro internazionale di tomografia della SB RAS, insieme all'Istituto di ricerca di biologia molecolare e biofisica della filiale siberiana dell'Accademia russa delle scienze mediche (Novosibirsk), è stato condotto un esperimento sulla neuroimaging del controllo "volitivo" di un gioco virtuale complotto su un gruppo di giovani.

Ai soggetti è stata offerta la storia del gioco “Vira!”, dedicata alla ricerca di tesori sottomarini. Ogni soggetto, trovandosi nell'anello magnetico del tomografo, controllava uno dei subacquei che affondavano fino in fondo. La velocità del giocatore era determinata direttamente dalla sua frequenza cardiaca: più lenta era la frequenza cardiaca, maggiore era la velocità. Durante il gioco, le informazioni sulla frequenza cardiaca venivano trasmesse sotto forma di sequenza visiva sullo schermo di un monitor accessibile al soggetto. Per vincere la partita era necessario imparare a controllare mentalmente la frequenza cardiaca, cioè sviluppare le capacità per rallentare la frequenza cardiaca.

Sulla base dei risultati dei giochi, sono state identificate sei diverse opzioni comportamentali nei soggetti e per ciascuno di essi è stata determinata la principale strategia di autoregolamentazione.

Ad esempio, con la strategia per tentativi ed errori, il soggetto inizialmente ha effettuato diversi tentativi infruttuosi, ma alla fine ha raggiunto l’obiettivo. I soggetti con questa tattica si concentravano non sulla regolazione dei propri indicatori fisiologici (ad esempio la frequenza cardiaca), ma sul controllo dell'azione di gioco immediata. La strategia della “dinamica del pendolo” era caratterizzata dall’alternanza di tentativi riusciti e falliti, e la strategia di “apprendimento sequenziale” era caratterizzata da un miglioramento del risultato da un tentativo all’altro.

L'analisi dei risultati sperimentali indica una certa sequenza di comparsa e sviluppo di zone di attività nel cervello dei soggetti. Il “picco” della trama competitiva si è verificato dal quarto al sesto tentativo, quando un numero crescente di insiemi neurali appena formati sono stati costantemente coinvolti nella lotta per la vittoria.

È interessante notare che sono state localizzate nuove aree di questa attività, anche nel cervelletto. Un'analisi delle dinamiche della loro formazione suggerisce che il cervelletto svolge nel nostro cervello il ruolo non solo di regolatore delle funzioni motorie, ma anche di modificatore delle funzioni cognitive (cognitive), regolando la velocità, la forza, il ritmo e l'accuratezza del pensiero. In questo caso, l'implementazione sequenziale di un programma di operazioni cognitive avviene in una modalità organizzata da feedback adattivo.

Questo è esattamente ciò che accade nel gioco “Vira!” è stata formata una “road map” di controllo cognitivo della trama del gioco, secondo la strategia del “tentativo ed errore”, l'opzione più comune di autoregolamentazione.

Una bugia è diversa dalla verità

La realtà virtuale, presentata sotto forma di una trama di gioco competitiva, controllata attraverso la regolazione volitiva di una caratteristica fisiologica, offre a una persona un'opportunità unica per dimostrare tratti comportamentali solitamente bloccati. E in questo senso, non solo un gioco virtuale, ma qualsiasi allenamento di gioco in generale ci consente di identificare abilità nascoste che possiamo utilizzare con successo nella vita reale.

In questo contesto è interessante analizzare i dati di un esperimento di gioco condotto presso l’ITC SB RAS, in cui, oltre al biofeedback “reale”, è stato utilizzato il cosiddetto biofeedback “imitazione” (falso). In altre parole, quando lo sviluppo della trama del gioco era del tutto casuale e non dipendeva dalle azioni del soggetto. Allo stesso tempo, i soggetti stessi non sapevano che in una delle serie di corsi di formazione virtuale non c'era alcun feedback reale.

In base alla valutazione dell'efficacia dei risultati ottenuti in questo gioco, i soggetti possono essere divisi in due gruppi. Il primo di essi ha dimostrato strategie di autoregolazione più efficaci in presenza di feedback reale rispetto al caso di biofeedback “falso”. Inoltre, anche in quest'ultimo caso, i soggetti sono riusciti, dopo diversi tentativi infruttuosi, a rallentare la frequenza cardiaca.

Il secondo gruppo ha dimostrato una strategia di autoregolamentazione meno efficace: anche nella fase “reale”, questi soggetti hanno raggiunto solo parzialmente il loro obiettivo. In assenza di feedback si è osservata una ricerca intensa e “caotica” di una soluzione, che si è espressa in un aumento della diffusione dei valori degli intervalli di pulsazione.

Eppure, entrambi questi gruppi di soggetti hanno mostrato una maggiore efficienza di autoregolazione durante il biofeedback reale che durante la simulazione: il cervello ha distinto con successo la “verità” dalle “bugie”.

Va detto che sia il vero biofeedback che la sua imitazione erano accompagnati da un quadro dinamico espressivo del lavoro di alcune formazioni cerebrali, espresso in un cambiamento nel volume di attivazione e nella ridistribuzione delle zone di attività. L'intera superficie della corteccia cerebrale è stata infatti coinvolta nel processo, e la stragrande maggioranza delle aree corticali coinvolte nell'allenamento simulato e reale si sovrapponevano ed in entrambi i casi erano caratterizzate da valori massimi di attivazione. Eppure, va notato che nella modalità di biofeedback simulato, un certo numero di strutture cerebrali sono state attivate in modo molto più forte che durante il biofeedback reale: nuovi insiemi neurali sono comparsi nel cervelletto, nel giro fusiforme e in altre parti del cervello.

GIOCHI VINCENTI Gli specialisti dell'Istituto di biologia molecolare e biofisica della filiale siberiana dell'Accademia russa delle scienze mediche (Novosibirsk) e della società di ricerca e produzione di Novosibirsk "Computer Biocontrol Systems" creano un prodotto unico: giochi per computer, la cui trama competitiva è controllata dalle caratteristiche fisiologiche del corpo umano (temperatura, polso, respirazione, biocorrenti del cervello e dei muscoli).

La tecnologia del “biocontrollo dei giochi per computer” si basa sui meccanismi naturali di autoregolazione delle funzioni del corpo umano. Allo stesso tempo, grazie alla natura competitiva, viene eliminata la monotonia della procedura di apprendimento: una trama affascinante motiva il soggetto, suscitando in lui un interesse emotivo per il risultato e contribuendo così ad un apprendimento più efficace delle capacità di autoregolamentazione.
Poiché per ottenere una vittoria è necessario che il soggetto prenda decisioni non banali, un gioco del genere può essere qualificato come un'attività di apprendimento creativo, la cui attrattiva risiede nell'imprevedibilità del risultato finale. Poiché ogni successivo tentativo di gioco si basa sul risultato di quello precedente, il biofeedback di gioco diventa la chiave per l'automiglioramento del soggetto, un impulso alla ricerca di nuove efficaci strategie di autoregolamentazione. E poiché il giocatore è motivato dal desiderio di vincere, è costretto a restare entro i limiti prescritti dal gioco e mantenere la calma.
I giochi creati sulla base della tecnologia del biofeedback possono essere utilizzati per risolvere un'ampia gamma di problemi terapeutici e riabilitativi. Con il loro aiuto, puoi valutare l'attuale stato psicofisiologico di una persona, inoltre, tale attività di gioco stessa ha un pronunciato effetto antistress. Ma soprattutto, con l'aiuto di questa tecnologia è possibile rivelare le potenziali risorse del corpo che non sappiamo come utilizzare nella nostra vita ordinaria.

Se proviamo a descrivere il "percorso" più generale di attivazione delle strutture cerebrali durante un gioco, allora possiamo dire che dopo l'inizio, gli ampi campi corticali del cervello vengono inizialmente coinvolti nel lavoro, e questo "percorso cognitivo" termina nel cervelletto. Il coinvolgimento coerente delle strutture cerebrali nell'organizzazione di nuove reti neurali durante l'allenamento virtuale garantisce l'emergere di una nuova abilità e il suo successivo consolidamento nel cervello. E in questo senso, tali opere sono in linea con una nuova tendenza nello sviluppo della società moderna, chiamata “gamification”.

Efficiente o giusto?

La psicologia è una delle aree più promettenti per l'utilizzo della tecnologia di neuroimaging mediante fMRI, perché questo campo scientifico è praticamente privo di idee sulla localizzazione (in senso anatomico) delle funzioni cognitive. Dopotutto, gli psicologi di solito traggono informazioni di base sulla loro "ubicazione territoriale" dalla comunicazione con pazienti che hanno rilevato strumentalmente danni cerebrali locali o a cui sono stati impiantati elettrodi intracerebrali per molto tempo.

In uno dei lavori di ricercatori americani, si è tentato di rispondere alla questione della localizzazione delle strutture cerebrali progettate per classificare categorie cognitive come uguaglianza ed efficienza (Hsu Ming et al., 2008). In altre parole, strutture progettate per risolvere l’annoso dilemma: dobbiamo agire in modo efficace o equo?

In un esperimento di gioco, i soggetti erano “seduti” al volante di un camion che trasportava cibo in una regione “affamata” del Sud Africa. Le condizioni erano le seguenti: se il soggetto segue rigorosamente le istruzioni e distribuisce il cibo equamente a ogni persona affamata, parte del carico andrà sicuramente a male lungo il percorso. Se trascuriamo la metà delle persone bisognose, la perdita di cibo diminuirà in modo significativo, ma, naturalmente, andrà a meno persone. Cosa fare? Dovremmo sacrificare la perdita di cibo o, guidati da una scelta “ragionevole”, lasciare la metà dei bisognosi senza speranza di aiuto?

Si è scoperto che la valutazione emotiva dell’“efficacia”, dell’“equità” e del “beneficio complessivo” di una decisione viene effettuata da tre diverse strutture cerebrali. La parte del cervello chiamata “guscio” (lat. putamen), è responsabile dell'efficienza, la corteccia “isola” (lat. insula) tutela gli interessi della giustizia, mentre la misura complessiva di efficienza e disuguaglianza, cioè l'utilità, è valutata dall'organo settale (lat. setto).

Questi risultati sono coerenti con le prove esistenti secondo cui sono le strutture cerebrali sopra menzionate a integrare le varie “variabili” mentali nell’emettere giudizi e valutazioni finali “socialmente orientati”. Si può presumere che la soluzione finale al problema etico posto venga ottenuta confrontando segnali provenienti da diverse fonti e confrontandoli con l'esperienza retrospettiva, mentre anche altre aree del cervello sono coinvolte nel processo cognitivo.

Il numero di pubblicazioni dedicate a vari aspetti fondamentali e applicati della risonanza magnetica funzionale e ai problemi dell '"interfaccia cervello-computer" è cresciuto costantemente negli ultimi anni (soprattutto all'estero; praticamente non ci sono lavori nazionali in questo elenco). Lo sviluppo di tecnologie pertinenti apre diverse aree applicative promettenti. Ad esempio, è diventato possibile osservare le caratteristiche della circolazione sanguigna in un segmento cerebrale attivato - questo può essere utilizzato per monitorare determinate strutture cerebrali in caso di incidente cerebrovascolare (ictus) o quando si scelgono farmaci vascolari.

Grandi prospettive apre anche lo sviluppo delle scienze cognitive, branca delle neuroscienze che studia i meccanismi di base del cervello: le “strategie mentali”, la loro localizzazione, la dinamica, le modalità di utilizzo e di miglioramento nella vita di tutti i giorni. La cosiddetta “stimolazione interattiva” consente di organizzare il feedback educativo (terapeutico) direttamente attraverso la struttura cerebrale “interessata”. Visualizzando, ad esempio, il giro del cingolo o l'ippocampo, si ha la possibilità di avere una "conversazione diretta" con il cervello.

La risonanza magnetica funzionale è un potente strumento per raggiungere una comprensione qualitativamente nuova dell'organizzazione del cervello e delle caratteristiche dell'attività nervosa superiore dell'uomo e degli animali. L'introduzione delle tecnologie fMRI in varie aree dell'attività umana - neuromarketing, casting professionale, valutazione dell'efficacia dei programmi educativi, "rilevamento" di bugie, ecc., avrà un enorme impatto sull'ulteriore sviluppo non solo delle neuroscienze stesse, ma l'intera società nel suo insieme.

Letteratura

Kaplan A. Ya. Simbiosi neurocomputer: movimento con la forza del pensiero // SCIENZA in prima persona. 2012. N. 6 (48).

Shtark M. B., Korostyshevskaya A. M., Rezakova M. V., Savelov A. A. Risonanza magnetica funzionale e neuroscienze // Progressi nelle scienze fisiologiche, 2012. V. 43, n. 1. pp. 3-29.

Nella pubblicazione sono state utilizzate le foto di M. A. Pokrovsky

YEREVAN, 13 ottobre. Notizie-Armenia. Se alle persone viene data l'opportunità di osservare in tempo reale ciò che sta accadendo nel loro cervello, impareranno rapidamente ad alleviare il dolore, migliorare il loro umore e padroneggiare capacità mentali senza precedenti. L’accesso a questo metodo può trasformare il mondo.

Come funziona

Le notizie sono in caricamento..."Levo"

Secondo la BBC, ognuno di noi ha il proprio modo di affrontare sentimenti ed emozioni negative. Alcune persone si concentrano sulla respirazione per calmare i nervi. Alcune persone usano la meditazione per sbarazzarsi del mal di denti. Qualcuno, per scacciare il cattivo umore, cerca di trasportarsi mentalmente in quei luoghi dove un tempo si sentiva particolarmente bene...

Tutti questi metodi funzionano in un modo o nell'altro, anche se con diversi gradi di successo. Ora immagina di vedere tutto ciò che accade nella tua testa, nel tuo cervello, quando provi dolore, ansia, malinconia, paura o piacere. E puoi guardarlo in tempo reale! Impari a controllare la tua mente, più o meno allo stesso modo in cui un bodybuilder allena i singoli gruppi muscolari

All'improvviso ti diventa chiaro che le tue emozioni non sono un segreto. Puoi monitorare come funzionano quei piccoli trucchi psicologici con l'aiuto dei quali disperdi la noia, puoi scegliere i metodi più efficaci e controllarne il lavoro in tempo reale.

fMRI in tempo reale

Probabilmente hai già capito l'idea principale alla base della nuova tecnica, che si chiama "fMRI in tempo reale" (fMRI - risonanza magnetica funzionale).

Impariamo a controllare emozioni, sentimenti e desideri ricevendo una risposta visiva sullo schermo alle nostre azioni, a come applichiamo esattamente tecniche e trucchi psicologici. Alla fine, diventa semplice quasi quanto abbassare il volume dello stereo.

Questo ci apre la strada a un futuro in cui, con l’aiuto della “fMRI in tempo reale”, potremo allenare le nostre capacità mentali a un livello senza precedenti.
Concentrandosi sul controllo della fiamma virtuale, le persone sono in grado di ridurre il dolore che provano.

Questo metodo è stato dimostrato per la prima volta nel 2005 durante uno studio in cui le persone venivano addestrate a controllare il dolore.

Otto volontari sono stati inseriti in uno scanner MRI e sulla loro pelle è stata creata una sensazione simile a un bruciore. In questo momento, è stata mostrata loro una fiamma sul monitor, che rappresentava un processo nell'area del cervello responsabile delle reazioni dolorose.

Utilizzando varie tecniche cognitive, i partecipanti all'esperimento hanno imparato rapidamente a controllare la dimensione della fiamma, cosa che li ha aiutati a regolare il grado di stimolazione elettrica della zona dolorante sulla loro pelle.

Sorprendentemente, in soli 13 minuti dell'esperimento, i partecipanti hanno acquisito la capacità di modificare facilmente la dimensione della fiamma e, di conseguenza, sono stati in grado di ridurre il dolore di oltre il 50%.

Le capacità acquisite durante la formazione vengono mantenute dopo 11 mesi, il che conferma l'effetto duraturo della formazione.

Da allora, il numero di studi simili che utilizzano la fMRI in tempo reale è cresciuto in modo esponenziale. Quasi ogni mese vengono segnalati sempre più nuovi metodi di applicazione clinica e sperimentale.

La scienza non si ferma

Le notizie sono in caricamento..."Giusto"

Ai soggetti di ricerca viene ora offerta l'opportunità di valutare ciò che accade nel loro cervello non solo con l'aiuto di immagini, ma anche di suoni e persino di temperatura (attraverso occhiali per realtà virtuale). Il metodo ha già ricevuto un altro nome: neurofeedback.

Uno studio del 2017 pubblicato sulla rivista Appetite ha dimostrato come la fMRI in tempo reale potrebbe combattere l’obesità.

Nel corso di quattro giorni, gli uomini in sovrappeso hanno imparato a controllare le aree del cervello associate ai sentimenti di appagamento e ricompensa, allenando il loro cervello a fare scelte alimentari più sane e a mangiarne di meno.

Un altro studio di quest'anno ha scoperto che, imparando a controllare una parte specifica della corteccia prefrontale del cervello (l'area associata al comportamento dei pazienti con ADHD, disturbo da deficit di attenzione e iperattività), gli adolescenti che hanno completato la formazione potrebbero ridurre autonomamente i sintomi dell'ADHD e sviluppare la capacità concentrarsi. .

Inoltre, le capacità acquisite durante l'allenamento vengono mantenute 11 mesi dopo, il che conferma l'effetto duraturo dell'allenamento e i cambiamenti nel cervello che si sono verificati in relazione ad esso.

Uno studio del 2016 ha scoperto che gli anziani possono utilizzare questa tecnica per migliorare le proprie capacità cognitive indebolite dall’età. Allo stesso modo, i giovani possono stimolare il loro cervello.

Uno studio del 2015 su adulti sani ha scoperto che l’allenamento attraverso il cosiddetto neurofeedback aiuta a migliorare la capacità di concentrazione e a ridurre le distrazioni.

Altri studi recenti hanno trovato l’uso di questa tecnica nel trattamento della depressione, dell’ansia, del disturbo da stress post-traumatico nei veterani militari e persino nella dipendenza dal fumo.

Una ricerca condotta da James Sulzer dell'Università del Texas ad Austin ha dimostrato che le persone possono imparare a regolare i livelli del neurotrasmettitore dopamina, che potrebbe essere usato per trattare la malattia di Parkinson.

Un vasto mondo di nuove possibilità

Quanto sarebbe grande il potenziale di apprendimento attraverso il neurofeedback se ognuno di noi fosse in grado di controllare completamente il proprio cervello?

Nel complesso, la ricerca dimostra chiaramente che questa tecnologia ha milioni di usi. Ma quanto durerà il suo effetto e quanto è pratico? È impossibile dirlo con certezza ancora.

La fMRI in tempo reale richiede apparecchiature costose e ingombranti, che attualmente vengono utilizzate principalmente in casi urgenti e gravi. Tuttavia, come sappiamo, la tecnologia non si ferma. È del tutto possibile che molto presto appariranno scanner fMRI più economici e più piccoli.

Se anche poche sessioni da 10 minuti portano ad un risultato statisticamente significativo, cosa accadrà dopo 10mila ore di allenamento?

E poi un enorme mondo di nuove opportunità si aprirà davanti all'umanità.
Immagina un atleta che si allena senza vedere il proprio corpo e non avere idea del peso del bilanciere.

Adesso ci troviamo più o meno nella stessa posizione, non vediamo cosa succede nel nostro cervello quando soffriamo, quando abbiamo freddo, quando siamo di cattivo umore, quando siamo disperati, quando piangiamo o siamo felici. .

Quanto è grande il potenziale per l'apprendimento fMRI in tempo reale? Cosa otterremo se ognuno di noi potrà dedicare del tempo ogni giorno all'allenamento della propria coscienza - e così via per mesi e anni?

Il metodo “fMRI in tempo reale” può essere una scorciatoia per ottenere, ad esempio, ciò che i monaci tibetani trascorrono anni di duro lavoro con la mente, asciugando un asciugamano bagnato con il calore dei loro corpi nel vento gelido, o gli yogi indiani, che può bloccare completamente la sensazione di dolore nel corpo

Naturalmente, non si può ancora dire nulla con certezza, ma è del tutto possibile che stiamo parlando di raggiungere superpoteri mentali. -0-

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I cambiamenti nell'attività del flusso sanguigno vengono registrati mediante risonanza magnetica funzionale (fMRI). Il metodo viene utilizzato per determinare la localizzazione delle arterie, per valutare la microcircolazione dei centri della vista, della parola, del movimento e la corteccia di alcuni altri centri funzionali. Una caratteristica della mappatura è che al paziente viene chiesto di svolgere determinati compiti che aumentano l'attività del centro cerebrale desiderato (leggere, scrivere, parlare, muovere le gambe).

Nella fase finale, il software genera un'immagine sommando i tomogrammi convenzionali strato per strato e le immagini del cervello con carico funzionale. Il complesso delle informazioni mostra un modello tridimensionale. La modellazione spaziale consente agli specialisti di studiare l'oggetto in dettaglio.

Insieme alla spettroscopia MRI, lo studio rivela tutte le caratteristiche metaboliche delle formazioni patologiche.

Principi di risonanza magnetica cerebrale funzionale

La risonanza magnetica si basa sulla registrazione della radiofrequenza alterata degli atomi di idrogeno nei mezzi liquidi dopo l'esposizione a un forte campo magnetico. La scansione classica mostra le componenti dei tessuti molli. Per migliorare la visibilità dei vasi sanguigni, viene eseguito il contrasto endovenoso con il gadolinio paramagnetico.

La risonanza magnetica funzionale registra l'attività delle singole aree della corteccia cerebrale tenendo conto dell'effetto magnetico dell'emoglobina. Dopo aver rilasciato molecole di ossigeno ai tessuti, la sostanza diventa paramagnetica, la cui radiofrequenza viene captata dai sensori del dispositivo. Quanto più intenso è l'afflusso di sangue al parenchima cerebrale, migliore è il segnale.

La magnetizzazione dei tessuti è ulteriormente aumentata dall’ossidazione del glucosio. La sostanza è necessaria per garantire i processi di respirazione tissutale dei neuroni. I cambiamenti nell’induzione magnetica vengono registrati dai sensori del dispositivo ed elaborati da un’applicazione software. I dispositivi ad alto campo creano una risoluzione di alta qualità. Il tomogramma mostra un'immagine dettagliata di parti con un diametro fino a 0,5 mm di diametro.

Gli studi di risonanza magnetica funzionale registrano segnali non solo provenienti dai gangli della base, dalla corteccia cingolata e dal talamo, ma anche da tumori maligni. Le neoplasie hanno una propria rete vascolare, attraverso la quale il glucosio e l'emoglobina entrano nella formazione. Il tracciamento del segnale consente di studiare i contorni, il diametro e la profondità della penetrazione del tumore nella sostanza bianca o grigia.

La diagnostica funzionale della risonanza magnetica del cervello richiede le qualifiche di un medico di radiologia. Diverse zone della corteccia sono caratterizzate da diversa microcircolazione. La saturazione di emoglobina e glucosio influisce sulla qualità del segnale. Dovrebbero essere prese in considerazione la struttura della molecola di ossigeno e la presenza di atomi sostitutivi alternativi.

Un forte campo magnetico aumenta il tempo di dimezzamento dell'ossigeno. L'effetto funziona quando la potenza del dispositivo è superiore a 1,5 Tesla. Le installazioni più deboli non possono non studiare l'attività funzionale del cervello.

È meglio determinare l'intensità metabolica dell'afflusso di sangue al tumore utilizzando apparecchiature ad alto campo con una potenza di 3 Tesla. L'alta risoluzione ti consentirà di registrare una piccola lesione.

L’efficacia del segnale è scientificamente chiamata “risposta emodinamica”. Il termine è usato per descrivere la velocità dei processi neurali con un intervallo di 1-2 secondi. L'apporto di sangue ai tessuti non è sempre sufficiente per gli studi funzionali. La qualità del risultato è migliorata dalla somministrazione aggiuntiva di glucosio. Dopo la stimolazione, il picco di saturazione si verifica dopo 5 secondi, quando viene eseguita la scansione.

Caratteristiche tecniche di uno studio MRI funzionale del cervello

La diagnostica MRI funzionale si basa su un aumento dell'attività neuronale dopo la stimolazione dell'attività cerebrale da parte di una persona che esegue un compito specifico. Uno stimolo esterno provoca la stimolazione dell'attività sensoriale o motoria di un centro specifico.

Per tracciare l'area, è abilitata una modalità gradient echo basata su una sequenza eco-planare pulsata.

L'analisi del segnale della zona attiva sulla MRI viene eseguita rapidamente. La registrazione di un tomogramma viene eseguita ad un intervallo di 100 ms. La diagnostica viene eseguita dopo la stimolazione e durante il periodo di riposo. Il software utilizza i tomogrammi per calcolare i fuochi dell'attività neuronale, sovrapponendo aree di segnale amplificato su un modello tridimensionale del cervello a riposo.

Per i medici curanti, questo tipo di risonanza magnetica fornisce informazioni sui processi fisiopatologici che non possono essere monitorati con altri metodi diagnostici. Lo studio delle funzioni cognitive è necessario ai neuropsicologi per differenziare le malattie mentali e psicologiche. Lo studio aiuta a verificare i focolai epilettici.

La mappa di mappatura finale non mostra solo le aree di maggiore stimolazione funzionale. Le immagini visualizzano zone dell'attività sensomotoria e del linguaggio uditivo attorno al focus patologico.

La mappatura della posizione dei canali cerebrali è chiamata trattografia. Il significato funzionale della posizione del tratto piramidale ottico prima di pianificare l'intervento chirurgico consente ai neurochirurghi di pianificare correttamente la posizione delle incisioni.

Cosa mostra la fMRI?

La risonanza magnetica ad alto campo con test funzionali è prescritta secondo le indicazioni quando è necessario studiare le basi fisiopatologiche del funzionamento delle aree motorie, sensoriali, visive e uditive della corteccia cerebrale. I neuropsicologi utilizzano la ricerca su pazienti con disturbi della parola, dell'attenzione, della memoria e delle funzioni cognitive.

Utilizzando la fMRI, vengono rilevate numerose malattie nella fase iniziale: Alzheimer, Parkinson, demielinizzazione nella sclerosi multipla.

La diagnostica funzionale in diversi centri medici viene eseguita utilizzando diverse installazioni. Il diagnostico sa cosa mostra una risonanza magnetica del cervello. Prima dell'esame è necessaria una consultazione con uno specialista.

Risultati di alta qualità si ottengono scansionando con un forte campo magnetico. Prima di scegliere un centro medico, ti consigliamo di informarti sul tipo di dispositivo installato. Sono importanti le qualifiche di uno specialista che deve avere conoscenza delle componenti funzionali e strutturali del cervello.

Il futuro della diagnostica MRI funzionale in medicina

Gli studi funzionali sono stati recentemente introdotti nella medicina pratica. Le capacità del metodo non vengono utilizzate sufficientemente.

Gli scienziati stanno sviluppando tecniche per visualizzare i sogni e leggere la mente utilizzando la risonanza magnetica funzionale. Si propone di utilizzare la tomografia per sviluppare un metodo di comunicazione con le persone paralizzate.

Eccitabilità neuronale;
Attività mentale;
Grado di saturazione della corteccia cerebrale con ossigeno e glucosio;
La quantità di emoglobina desossilata nei capillari;
Aree di espansione del flusso sanguigno;
Livello di ossiemoglobina nei vasi sanguigni.

Vantaggi dello studio:

Immagine temporanea di alta qualità;
Risoluzione spaziale superiore a 3 mm;
Possibilità di studiare il cervello prima e dopo la stimolazione;
Innocuità (rispetto al PET);
Mancanza di invasività.

L'uso diffuso della risonanza magnetica funzionale del cervello è limitata dall'alto costo delle attrezzature, di ogni singolo esame, dall'impossibilità di misurare direttamente l'attività neuronale e non può essere eseguita su pazienti con inclusioni metalliche nel corpo (clip vascolari, impianti auricolari).

La registrazione del metabolismo funzionale della corteccia cerebrale ha un grande valore diagnostico, ma non è un indicatore accurato per la valutazione dinamica dei cambiamenti nel cervello durante il trattamento, dopo l'intervento chirurgico.

La risonanza magnetica fornisce immagini chiare di tutti i tessuti del corpo, in particolare dei tessuti molli, della cartilagine, dei dischi intervertebrali e del cervello. Utilizzando la risonanza magnetica, è possibile rilevare anche i processi infiammatori più lievi nel corpo.

Permette di ottenere immagini di quasi tutti i tessuti del corpo
L'esame RM viene eseguito senza l'utilizzo del mezzo di contrasto
Si ottiene un'immagine tridimensionale della zona o dell'organo esaminato, la cosiddetta endoscopia virtuale
Permette di ottenere immagini in qualsiasi proiezione: assiale, frontale, sagittale
Ti permette di guardare non solo "dentro" il corpo, ma di farlo in modo dinamico, ad esempio, guarda come batte il cuore sullo schermo del monitor.

La risonanza magnetica viene eseguita per tutti gli organi e tessuti:

risonanza magnetica del cervello;
RM della ghiandola pituitaria;
RM dei tessuti molli;
RM della colonna vertebrale e del midollo spinale;
RM degli organi addominali;
Trattografia MRI del cervello e del midollo spinale;
RM degli organi pelvici;
risonanza magnetica delle articolazioni;
RM dell'ippocampo;
RM delle articolazioni temporo-mandibolari;
Angiografia MRI.

Per aumentare la precisione dei risultati, i centri conducono studi utilizzando un agente di contrasto, come indicato dal medico curante o dal radiologo.

La risonanza magnetica si divide in:

Secondo il metodo di conduzione della ricerca:

Semplice (senza contrasto): questo metodo viene utilizzato nella maggior parte degli studi; RM con mezzo di contrasto: iniezione nel paziente di un mezzo di contrasto a base di gadolinio. Tipicamente utilizzato per la diagnostica vascolare;
Per area di studio:
- Angiografia MRI – esamina i vasi sanguigni, lo stato del flusso sanguigno e determina patologie nelle pareti delle arterie e delle vene. Tale esame viene solitamente effettuato con mezzo di contrasto;
- fMRI - risonanza magnetica funzionale - studio del cervello, attività delle aree cerebrali (neuroimaging).
- Diffusione MR: determinazione del movimento delle molecole d'acqua intracellulari nei tessuti
- RM - perfusione - valutazione del passaggio del sangue attraverso i tessuti corporei. Ad esempio, il passaggio del sangue attraverso il fegato, attraverso il cervello.
- Spettroscopia MR: osservazione dei cambiamenti biochimici nei tessuti. Come risultato della diagnosi di tali cambiamenti, la malattia può essere rilevata nelle fasi iniziali. Si distinguono i seguenti tipi di spettroscopia MR:
  - Spettroscopia RM degli organi interni
  - Spettroscopia RM di fluidi biologici

Tamografia computerizzata

La diagnostica computerizzata consente di studiare il corpo nel suo insieme, i suoi singoli sistemi, organi e persino elementi tissutali. La TC è un metodo che utilizza i raggi X per ottenere un'immagine strato per strato del corpo.

Vantaggi del metodo:

Informazioni sulla dimensione e sulla posizione degli organi
Informazioni su densità, struttura interna, presenza di sigilli

Svantaggio del metodo:

Dipendenza della qualità dell'immagine risultante dai movimenti del paziente durante l'esame.

Ambito di applicazione della tomografia computerizzata

La tomografia computerizzata viene utilizzata per studiare sia il corpo nel suo insieme che le sue singole aree e parti:

Ossa del cervello e del cranio: tumori, emorragie, infezioni dei seni, disturbi delle strutture ossee del cranio, ecc.
Tomografia computerizzata del cervello
Tomografia computerizzata del naso
Tomografia computerizzata dei denti
Organi del torace - malattie dei polmoni, del cuore, dell'esofago, dei grandi vasi (aorta), dello spazio mediastinico, neoplasie, infezioni.
Tomografia computerizzata dei polmoni
Cavità addominale - cisti, ascessi, tumori, aneurismi, linfonodi ingrossati, sanguinamento nella cavità addominale, calcoli, corpi estranei.
Organi pelvici: diagnostica i problemi negli organi riproduttivi di uomini e donne
Articolazioni e ossa – lesioni, processi infiammatori.
Colonna vertebrale - patologia degli arti, delle articolazioni e della colonna vertebrale, ernie, metastasi, problemi di afflusso di sangue.

Attiriamo l'attenzione dei pazienti sul fatto che la clinica Semeynaya non dispone di attrezzature per la risonanza magnetica e la TC, i nostri specialisti forniscono riferimenti ai nostri partner, che offrono uno sconto speciale per i nostri pazienti. Per la risonanza magnetica in "Ramsey" e per la TC in "Medscan"