Neue Karten des Kleinhirns zeigen, wie unser "kleines Gehirn" funktioniert

Gestern Morgen fuhr ich mit eingeschalteter Geschwindigkeitsregelung auf einer eintönigen Autobahnstrecke, als mein Handy klingelte, und auf dem Bildschirm erschien eine zufällige E-Mail mit der Aufschrift "Inquiry via" von "BrainsCAN" der Western University. Auf den ersten Blick erregte mich diese Anfrage und weckte meine Neugier. Glücklicherweise entdeckte ich ein paar Momente später ein Schild mit der Aufschrift „Rastplatz“, also hielt ich an, um genauer zu lesen. In der E-Mail heißt es: „Hallo Christopher, angesichts Ihres Interesses am Kleinhirn dachte ich, dass Sie an einem kürzlich erschienenen Artikel der Western University und der University of California in Berkeley interessiert sind, der Forschern (und allen Interessierten) eine funktionale, aufgabenbasierte Karte liefert des menschlichen Kleinhirns. Unseren Tweet mit den Links finden Sie hier. “

Wie Sie durch Klicken auf diesen Link sehen können, enthält der BrainsCAN-Tweet der Western University vom 22. Juli ein CGI-ähnliches GIF ihrer neuen Gehirnkarte in Aktion (insbesondere der Animationsfilmaufgabe) und sagt: „Das Kleinhirn ist die zweitgrößte Struktur in das menschliche Gehirn. Zum ersten Mal haben Forscher eine funktionale aufgabenbasierte Karte des Kleinhirns, die vom Diedrichsen-Labor der Western University und dem ehemaligen westlichen Studenten Maedbh King (derzeit an der UC Berkeley) entwickelt wurde. “

Nachdem ich die verlinkten Inhalte in diesem Tweet für ein oder zwei Minuten verarbeitet hatte, war es mein Bauchgefühl, sofort über diese atemberaubenden neuen Hirnkarten zu berichten. Leider musste ich Hunderte von Kilometern fahren, bevor ich die Zivilisation erreichte. Ich antwortete also, dass ich unterwegs war, aber unbedingt einen Beitrag über den neuen hochmodernen „Cerebellar Atlas Viewer“ aus Jörn Diedrichsens Labor schreiben wollte, um später einige Fragen an die Forscher zu richten am Tag.

Letzte Nacht habe ich eine Nachricht mit einigen Fragen an die Forscher geschickt. Meine E-Mail sagte:

"Im September schrieb ich einen Beitrag" Mapping the Human Cerebellum Reframes Whole-Brain Functions ". Zu dieser Zeit wurde dieser Artikel von der Veröffentlichung "Functional Gradients of the Cerebellum" (Guell et al.) Inspiriert, die letzten August veröffentlicht wurde.

Wenn ich mir die Pressemitteilung "Die erste aufgabenbasierte Karte des menschlichen Kleinhirns" ansehe und die Referenzen für das kürzlich erschienene Nature Neuroscience Paper (King et al.) Lese, scheint es mir (als Laie) so Die neuen aufgabenbasierten Karten aus Diedrichsens Labor bringen das bisherige "Kleinhirn-Mapping" von Schmahmann, Stoodley, Buckner, Guell usw. voran, indem sie "aufgabenbasierte" Assoziationen mit unterschiedlichen Subregionen der Kleinhirnrinde aufzeigen.

Da ich jedoch ein Wissenschaftsreporter und kein Neurowissenschaftler bin, bin ich mir nicht ganz sicher, wie dieser neue "Cerebellar Atlas Viewer" in das Gesamtbild der "Kleinhirnkartierung im frühen 21. Jahrhundert" passt und die Gesamtgebiet der Kleinhirnkartierung.

Das heißt: Wäre es den Forschern möglich, einen oder zwei kurze Absätze zu verfassen, in denen die Bedeutung ihrer neuen aufgabenbasierten Kleinhirnkarte für den allgemeinen Leser erläutert wird, der Kenntnis von früheren Kleinhirnkarten von Randy Buckner, Xavier Guell, Jeremy Schmahmann, und Catherine Stoodley aus meinen vorherigen Beiträgen? Was macht diesen "Kleinhirnatlas-Betrachter" bemerkenswert? Wie wird der Atlas in Zukunft von Neurowissenschaftlern genutzt? “

Heute Morgen hörte ich von Dr. Jörn Diedrichsen, Professor für Computational Neuroscience bei Western; Unten ist seine E-Mail-Antwort auf die folgenden Fragen:

Inwiefern unterscheidet sich Ihre Karte von der im Artikel Funktionsgradienten des Kleinhirns (Guell et al.,) Beschriebenen Karte?

Der Artikel "Funktionsgradienten des Kleinhirns" versucht etwas Ähnliches wie das Ziel unseres Projekts. Es gibt jedoch zwei wichtige Unterschiede, die unser Papier auszeichnen.

ein. Das obige Papier basiert nur auf Korrelationen des Ruhezustands, während wir einen umfangreichen aufgabenbasierten Datensatz verwenden. Das heißt, wir können das Kleinhirn in einem viel umfangreicheren Spektrum von mentalen Zuständen beobachten und jede Region mit beispiellosen Details mit ihrem Funktionsprofil charakterisieren.

b. Das obige Papier basiert auf „Verläufen“ - das ist die Vorstellung, dass sich die Funktion im gesamten Kleinhirn langsam und gleichmäßig ändert. Unsere Arbeit zeigt (zum ersten Mal), dass dies nicht der Fall ist. Es gibt echte funktionale Grenzen im Kleinhirn, die sich aufgabenübergreifend verallgemeinern. Dies hat wichtige Auswirkungen sowohl auf das Verständnis der Kleinhirnfunktion als auch auf die praktischen Auswirkungen der Durchführung von Analysen.

Was macht diesen "Kleinhirnatlas-Betrachter" bemerkenswert?

Wir haben eine flache Kartendarstellung entwickelt, die einen Überblick über die Aktivitätsmuster des Kleinhirns ermöglicht. Die Verbindung zwischen der flachen Karte und dem herkömmlichen volumenbasierten Display ist jedoch schwer zu verstehen. Der Betrachter ermöglicht nun die verknüpfte Ansicht sowohl der volumen- als auch der oberflächenbasierten Anzeige, um die Funktionsanatomie des Kleinhirns umfassend zu erfassen. Es sammelt auch die relevantesten Funktionsdaten, die wir derzeit über das menschliche Kleinhirn haben.

Es gab eine Reihe überraschender Ergebnisse auf der Karte, einschließlich der Tatsache, dass es im Kleinhirn echte Funktionsgrenzen gibt.

Wir waren auch überrascht zu finden:

ein. die Konsistenz und Stärke von Aktivitätsmustern in Bezug auf kognitive Aufgaben ohne Bewegung - zum Beispiel die Theorie der Beobachtung von Gedanken und Handlungen.

b. die Tatsache, dass die traditionellen lobulären Grenzen sich überhaupt nicht auf funktionale Grenzen beziehen.

Wie wird der Atlas in Zukunft von Neurowissenschaftlern genutzt?

Der Wissenschaftler wird hoffentlich in der Lage sein, den Atlas zu folgenden Zwecken zu verwenden:

ein. interpretieren ihren Befund im Lichte einer vollständigen funktionellen Charakterisierung im Kleinhirn

b. leiten spezifische Hypothesen über klinische Gruppen ab, die getestet werden können

Der Datensatz selbst kann verwendet werden, um bessere Verfahren für neue Methoden zur individuellen Charakterisierung der Kleinhirnorganisation zu entwickeln. Dies ist sehr wichtig, um die Rolle des Kleinhirns bei psychischen Störungen zu bestimmen.

Vielen Dank an Maggie MacLellan von BrainsCAN an der Western University für die Koordination dieser Fragen und an Jörn Diedrichsen für Ihre schnelle Antwort und Ihre aufschlussreichen Antworten.