Ultrasoinuak, entzefaloaren barrualdera begiratzeko

Dibulgazioa · Kolaborazioak

Makako baten gorputz atalen mugimenduak eta begiradaren norabidea aurreikusi daitezke, bere entzefaloaren hainbat eremutako neuronen jarduera zehaztasun espazial eta tenporal handiarekin “ikustea” ahalbidetzen duen teknika nahiko berri baten bidez.

Teknika horren bidez erregistratutako garun jarduera gailu robotikoei edo, oro har, makinei aginduak emateko erabil daiteke, dagokion subjektuak bere kabuz egin ahalko ez lituzkeen gauzak egiteko. Pentsatu, adibidez, elbarritasun baten eraginez besoak mugitu ezin dituen edo, besterik gabe, besorik ez duen pertsona batengan. “Ultrasonika funtzionala” izeneko neuroirudi teknika bat erabiltzen da metodo gisa (edo fUS, ingeleseko functional UltraSound imaging-etik hartua).

ultrasoinuak
Irudia: Zer gertatzen da zure garunean artikulu hau irakurtzeko orrialdea goitik behera mugitzen ari zarela?
Hori da garuna-makina interfazeak helburu dituzten neurozientzialariek jakin nahi dutena: garunaren jarduera irakurri eta interpretatzen duten eta ordenagailu edo makina bati jarraibideak transmititzen dizkioten gailuak garatzeko. (Argazkia: Caltech)

Hau ez da interfaze baten bidez buruko aginduak makina baten ekintza edo mugimendu bihurtzen diren lehenengo aldia. Dagoeneko lortuta zegoen beso robotiko batek garunean elektrodoak ezarrita zituen pertsona paraplegiko baten ahora kopa bat eramatea. Subjektuaren gorputz atalek esku hartu gabe garunak aginduak emateko ahalmena ez da berria, horretarako erabilitako teknika baizik.

Orain arte, entzefaloan neuronen jarduera erregistratzeko zenbait metodo zuzen erabili dira. Elektroentzefalografia da (EEG) zaharrena; garuneko potentzial elektrikoaren aldaketak detektatzen ditu, garezurrean kokatutako elektrodoen bitartez. Ez da inbasiboa, baina bereizmen espazial txikia du. Horren aldaeretako bat elektrokortikografia da (ECoG): neuronen seinale elektrikoetarako irisgarritasun zuzena ematen du; bereizmen tenporal eta espazial handia du. Arazoa da kirurgia eskatzen duela eta arriskuak eragiten dituela, elektrodoak jarri behar direlako, horiek hartzen dituzten ehunak kaltetzen dituztelako eta denborarekin elektrodoak biltzen dituen materiala hondatu egiten delako.

Zeharkako metodoak ere badaude. Erresonantzia magnetiko funtzionala da (FMRi) azken urteetan neuronen jarduera “ikusteko” gehien erabiltzen ari den alternatiba ez inbasiboa. Oxigenoarekin konbinatutako hemoglobinaren maila erlatiboaren aldaketa lokala neurtzen du, maila horrek eremu horretako odol fluxua islatzen duelako eta hori, era berean, neuronen metabolismoaren mende dagoelako. Positroi igorpenezko tomografia (PET) ere ez da inbasiboa; isotopo erradioaktiboak erabiltzen ditu jarduera metabolikoko mailak detektatzeko, adierazle metabolikoen edo odol fluxuaren adierazleen bitartez. Teknika horien arazoa da, batez ere bigarrenarena, ez dutela ez bereizmen espazial ez tenporal handirik eskaintzen eta gailuak ekipo handiak direnez ezin direla erraz lekualdatu; are gutxiago, soinean eraman.

Neuroirudi ultrasoniko funtzionalak, ultrasoinuak erabiliz, odol fluxuaren aldaketak detektatzen ditu, zeinak, adierazi dugun bezala, xede dituen neuronen jarduera metabolikoaren mailaren berri ematen duen. Aurrekoek baino bereizmen tenporal handiagoa du eta bere bereizmen espaziala EEGarenaren eta ECoGarenaren artean dago (FMRi-arenaren antzekoa da). Gainera, gailu eramangarrien bidez erabil daiteke. Desabantaila honako hau da: teknika hori erabiltzeko garunaren zati txiki bat kendu behar dela, entzefaloaren barrura sartzeko “leiho” moduko bat egin behar dela, baina ECoGaren elektrodoen kasuan ez bezala, detektagailua ez da nerbio ehunaren barrura sartzen eta ez ditu berau babesten duten ehun konektiboaren mintzak zeharkatzen ere.

Neuroirudi ultrasonikoko teknikak adibide bikain bat dira; bai desgaitasuna duten pertsonei autonomia funtzionala izateko tresnak emateko bai haien barrura begiratuz entzefaloaren, buruko makinaren, funtzionamenduaren misterioak argitzeko gaur egun dauden teknologia itxaropentsuenen adibide bikaina.

Erreferentzia bibliografikoa:

Sumner L. Norman, David Maresca, Vassilios N. Christopoulos, Whitney S. Griggs, Charlie Demene, Mickael Tanter, Mikhail G. Shapiro, Richard A. Andersen (2021). Single-trial decoding of movement intentions using functional ultrasound neuroimaging. Neuron, 109 (9), 1554-1566.e4. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.03.003


Egileaz:

Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) UPV/EHUko Fisiologiako katedraduna da eta Kultura Zientifikoko Katedraren arduraduna.

1 iruzkina

  • […] Teknologia berriak funtsezkoak dira garuneko zirkuitu eta neurona-sistemaren dinamika ulertzeko. Ultrasoinuetan oinarritutako neuroirudi teknika baten bidez, makako baten gorputz atalen mugimenduak eta begiradaren norabidea aurreikusi dituzte ikerketa baten. Juan Ignacio Pérez Iglesias biologoak azaldu du: Ultrasoinuak, entzefaloaren barrualdera begiratzeko […]

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko. Beharrezko eremuak * markatuta daude