マサチューセッツ工科大学マクガバン研究所の科学者らによると、磁気共鳴画像法（MRI）による脳の新しい画像化方法は、最初に報告されているように神経活動を直接検出しないという。 この方法は 2022 年に初めて説明され、変革をもたらす可能性のあるアプローチとして神経科学コミュニティ内で興奮を引き起こしました。 しかし、マクガバン准捜査官アラン・ジャサノフの研究室からの研究は、2024年3月27日に同誌に報告された。 科学の進歩新しい方法によって生成される MRI 信号は、ニューロンの活動ではなく、イメージング プロセス自体によって大部分が生成されることを示しています。
ジャサノフ氏は、脳内の神経活動を非侵襲的に観察できる手段を持つことは、神経科学者にとって長年の目標であると説明する。 研究者が脳活動を監視するために現在使用している機能的 MRI 法は、実際には神経信号伝達を検出しません。 代わりに、脳の活動によって引き起こされる血流の変化を代理として使用します。 これにより、イメージング中に脳のどの部分が活動しているかが明らかになりますが、神経活動を正確な位置に特定することはできず、また、ニューロンの高速通信を実際に追跡するには遅すぎます。
そこで科学者チームが報告したとき、 科学 「神経活動の直接画像化」を目的とした DIANA と呼ばれる新しい MRI 法に神経科学者たちが注目しました。 著者らは、DIANAがニューロンの電気信号に対応する脳内のMRI信号を検出し、現在機能的MRIに使用されている方法よりもはるかに速く信号を取得したと主張した。
誰もがこれを望んでいます。 もし脳全体を観察してその活動をミリ秒の精度で追跡でき、目に見えるすべての信号が細胞の活動に関係していることがわかれば、それはまさに素晴らしいことでしょう。 それは、脳がどのように機能するのか、そして病気で何が問題になるのかについて、あらゆる種類のことを教えてくれるかもしれません。」
アラン・ジャサノフ、マサチューセッツ工科大学マクガバン研究所准研究員
ジャサノフ氏は、最初の報告では、DIANAがどのような脳の変化を検出して神経活動をこれほど迅速に読み取るのかは明らかではなかったと付け加えた。 興味を持った彼と彼のチームは、その方法を実験し始めました。 「私たちはそれを再現したかったし、それがどのように機能するかを理解したかったのです」と彼は言います。
DIANA の開発者によって報告された MRI 手順を再現し、ポスドク研究員の Valerie Doan Phi Van 氏は、片方の足に電気刺激を与えた際のラットの脳を画像化しました。 ファイ・ヴァンさんは、ニューロンが足の感覚に反応すると予想される正確なタイミングと場所で、脳の感覚皮質にMRI信号が現れるのを見て興奮したと語る。 「それを再現することができました」と彼女は言います。 「信号が見えました。」
しかし、システムをさらにテストするうちに、彼女の熱意は薄れていきました。 信号の発生源を調査するために、彼女は動物の足を刺激するために使用された装置を取り外し、画像化を繰り返しました。 再び、信号は脳の感覚処理部分に現れました。 しかし今回は、その領域のニューロンが活性化される理由はありませんでした。 実際、ファイ・ヴァン氏は、スキャナー内の動物を水の入ったチューブに置き換えたときに、MRI が同じ種類の信号を生成することを発見しました。 DIANA の機能信号が神経活動から生じたものではないことは明らかでした。
ファイ・ヴァン氏は、不審な信号の発生源を、DIANA の画像処理を指示するパルス プログラムにあることを突き止め、MRI スキャナーがデータ収集に使用する一連の手順を詳述しました。 DIANA のパルス プログラムには、スキャナー内の動物に感覚入力を伝達するデバイスのトリガーが組み込まれていました。 これにより 2 つのプロセスが同期されるため、データ収集中の正確な瞬間に刺激が発生します。 このトリガーは、DIANA の開発者が神経活動を示すと結論付けた信号を引き起こしているようでした。
ファイ・ヴァンはパルスプログラムを変更し、刺激装置のトリガー方法を変更しました。 更新されたプログラムを使用すると、MRI スキャナーは、以前に信号を生成したのと同じ足の刺激に応じた脳内の機能信号を検出しませんでした。 「コードのこの部分を削除すると、信号も消えてしまいます。つまり、私たちが見ている信号はトリガーのアーティファクトであることを意味します」と彼女は言います。
ジャサノフ氏とファイ・ヴァン氏は続けて、他の研究者がオリジナルのDIANA報告書の結果を再現するのに苦労している理由を探り、トリガーで生成された信号はイメージングプロセスのわずかな変化で消失する可能性があると指摘した。 彼らは博士研究員の同僚であるサジャル・セン氏とともに、DIANAの開発者らが提案していた細胞の変化が機能的なMRI信号を生じさせる可能性があるという証拠も発見した。
ジャサノフ氏とファイ・ヴァン氏は、特に新しい神経画像法の開発に向けた努力が続けられている中で、研究結果を研究コミュニティと共有することが重要であると述べた。 「人々が研究の一部を繰り返したり、このようなアプローチを実行しようとする場合、こうした落とし穴にはまらないようにしなければなりません」とジャサノフ氏は言う。 同氏は、彼らは元の研究の著者たちの野心を称賛していると付け加えた。「コミュニティは、この分野を前進させるためにリスクを負うことを厭わない科学者を必要としている」。
ソース：
参考雑誌:
ピ・ヴァン、バージニア州、 他。 (2024) DIANA fMRI 信号の異なる解釈。 科学は進歩します。 doi.org/10.1126/sciadv.adl2034。
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2024-03-28 02:14:00