你大脑的美丽以及如何看待它

“你的存在,你的个性,你所做的一切,你想到的一切,你所做的一切 - 只有少数几种东西都存在。”

Woman's eyes and f要么ehead Woman's eyes and f要么ehead

在ag8大脑研究成像中心阳光普照的角落里,derek jones教授办公室墙上挂着一系列科幻电影海报。

琼斯是该中心的主任,也是脑成像领域的领先专家。 

“大脑有一些诱人的东西,”他说。 “你不会 不会死的肝脏 要么 原子胰腺的生物。大脑似乎有特色 恐怖故事可能是因为它是一个未知的 - 它有一些神秘的东西。“

一张海报,描绘1981年的电影 扫描仪, 特别引人注目:

'10秒,疼痛开始了。 15秒,你无法呼吸。 20秒,你爆炸了。扫描仪......他们的想法可以杀死!“

琼斯开玩笑说要把它搬到楼下欢迎志愿者,但是他很想知道mri扫描的现实更加轻松。 

德里克琼斯教授。

进入扫描仪

Scientist prepares a female patient f要么 an MRI scan Scientist prepares a female patient f要么 an MRI scan

志愿者被要求换成一套定制刺绣紫色磨砂膏,以消除任何金属物质进入扫描仪的可能性。

“这些磁铁的强度比你在垃圾场中提升的磁铁强三到七倍,”琼斯解释道。 “如果它可以举起一辆汽车,你可以想象它会在你的口袋里掏出多少硬币。”

他们躺在扫描仪中,并被要求保持静止。

毯子提供额外的舒适感,耳塞可以保护耳朵免受嘈杂的节奏脉冲和扫描仪的砰砰声。最后,一个类似天线的接收器线圈滑过志愿者的头部。

“我无法在扫描仪中保持清醒状态,”琼斯说,他的大脑扫描得比大多数人都大。 “它们太舒服了 - 它就像一个温暖的茧,你只是飘走了。人们看到医疗设备 作为一种严肃和令人生畏的东西。这是极端的反面。“

在脑研究中,mri(磁共振成像)大致分为两类 - 功能性和结构性。功能成像通常涉及完成某种任务。记住屏幕上的数字或参与其中 例如,情绪化的面孔。有时候,志愿者会被要求尽量不去想任何东西,并且在“休息状态”下观察大脑。

在一组实验中,他们实时显示了他们大脑的图像。然后他们试图通过操纵大脑活动来训练他们的思维,就像他们在投影中看到的那样。希望这可以帮助有瘾的人 或运动问题学习在日常生活中使用的技能。

结构扫描,研究人员对大脑如何组合起来更感兴趣,不那么繁重。志愿者可以选择观看电影,但避免喜剧和恐怖,以尽量减少任何突然运动的风险 可以破坏图像。

大多数人选择在大卫摄影纪录片前放松。

当他们躺在扫描仪中时,强大的磁铁会对大脑产生影响。

大脑充满了水,由氧和氢原子组成。氢原子各自表现得像一个小磁铁。在正常情况下,那些小磁铁都会随意指向。但是他们来了 在扫描仪磁铁的影响下,它们开始排列。 

现在他们都在关注,下一步是让他们感动。

“这就像一位歌剧演唱家在酒杯上唱歌,”琼斯说。 “如果你把能量投入并唱出正确的音符,它就会开始振动。这是共鸣部分。“

而不是唱歌,mri扫描仪使用射频波。在mri中,正确的说明是关于bbc radio 2的频率。

当波浪被带走时,氢原子重新回到它们的平衡位置,再次与磁场对齐。当他们这样做时,他们会发出自己的无线电信号。通过检测这个信号来实现 扫描仪能够构建大脑的图像。

看到个人

A female volunteer wears a headset with several wires attached as a scientist watches from behind a screen A female volunteer wears a headset with several wires attached as a scientist watches from behind a screen

大脑研究成像中心是英国独有的脑部扫描仪的结合。

在特斯拉测量磁强度,标准医院扫描仪为1.5特斯拉,或比普通冰箱磁铁强约1500倍。该中心有四个扫描仪 - 三个3特斯拉和一个7特斯拉扫描仪,称重 大约40吨。

mri图像由小立方体组成,类似于电视图像由小方块或像素组成的方式。磁铁越强,立方体越小,因此定义越高,细节水平越高。 和细节问题。

“如果你看一下大脑,你就会得到外面的灰质,皮质,然后是内部的白质。皮质实际上有多层,但在医院扫描仪的分辨率和 大多数大学扫描仪,你只有两到三个像素穿过整个区域。

“如果你可以使这些像素更小,你可以开始查看单个图层。这很重要,因为不同的层包含不同的连接。所以你开始更好地理解 大脑是如何运作的。“

这种更高的分辨率有助于神经科学家更加个性化地看待患者。

“多年来,神经影像学已经采取了一组精神分裂症患者,以及一群健康的人,平均说,这两组人之间有什么区别?

“对于关于精神分裂症患者大脑差异的统计推断,这是可以接受的。但对于出席诊所的人,他们不想知道一组患者的平均大脑特征。 他们想知道,我作为个人怎么样?“

布线内部

Visualisation showing the stringy microstructure of the brain. Visualisation showing the stringy microstructure of the brain.

这是中心的微结构扫描仪自成一体的地方。这是一款3特斯拉扫描仪,专门用于检测大脑中一些最微小的特征。

轴突是一种微小的弦状结构,它将信息从一个地方传递到另一个地方。当他从头上拔出一根头发时,琼斯畏缩了一下。

“从透视角度来看,我们可以将超过600个轴突粘在一根人的头发上。我们正在测量其中一个轴突内的水的运动,我们正在为整个大脑的任何地方进行测量。 当你这样看时,你认为,这可能吗?

“我们所看到的规模远远超出我们实际想象的范围。我们需要小一千倍。

“你可以得到这样的测量结果,但这意味着要把大脑拿出来切片,这样即使是高学历的学生也不乐意这样做。”

所以他们找到了另一种方式。通过显着改变大脑周围磁场的强度,它们可以检测水分子何时从一个磁场强度移动到另一个磁场强度。  

水分子沿纤维更容易移动而不是穿过纤维。因此,通过检测来自这些运​​动的信号,他们可以开始看到轴突在大脑中的结构,即使扫描仪的分辨率不是 很好,可以单独看到它们。

“如果我有三个饼干,我用米饭填一个,一个用沙子,一个用面食壳然后摇动它们,我可以听到那些沙粒比米饭和面食壳更精细。我无法确切地说出来 你知道它们中的任何一个的大小,但我可以肯定地说,有些更小,有些更大,有些更大。这就是我们正在做的事情。 

“我们得到了一系列受微观结构影响很大的信号。我们不直接对微结构本身进行成像。我们正在测量它对mri信号的影响,然后用它来构建 可视化。“

诊断心理健康

Derek Jones assesses a brain image on a computer screen as a colleague looks over his shoulder Derek Jones assesses a brain image on a computer screen as a colleague looks over his shoulder

这些属性被认为在许多条件下起着至关重要的作用。在精神分裂症中,可能是连接模式出错了。多发性硬化症被认为是攻击髓鞘,脂肪层的绝缘物 在轴突周围,减缓生产并导致运动困难。痴呆与通路的一般恶化有关。 

了解这些疾病的原因是改善受其影响的人们生活的关键一步。它可能意味着更早的检测和更个性化的治疗方法。

琼斯认为有机会将改进的成像技术与机器学习等新兴技术相结合,以识别数据中的模式。

“如果我们能将这与遗传学相结合,我们就可以识别处于危险中的人,并开始根据不同的治疗方案对人进行分层。

“你有 体外 诊断,这是你的血液,尿液和组织。你有 体内 诊断,这是成像。以及人工智能和机器学习, 你有 电子计算机 诊断。如果把它们放在一起,你就可以了 在托托 诊断,我认为这可能是要走的路。“

他是否曾经看到我们可能会像对某些癌症一样筛查心理健康问题?

“如果你能降低成本,是的。我认为,由于保险后果和心理缺点,我们已经超过十年了。

“我没有一个水晶球来说明我们将来能够准确预测事情,但它将基于概率,所以我们可以说你有x%的机会发展 一个条件。

“如果我对你说,你有70%的机会患上老年痴呆症,你会对这些信息做些什么?这有点令人沮丧,但你会怎么做?

“乳腺癌的可能性极高,你有双乳房切除术。选项有明显的选择。对于那些被认为很有可能患有精神疾病的人来说,选择的目的是不明确的。“

这些是我们可能很快需要做出的选择。自20世纪70年代发展以来,mri已经走过了漫长的道路。

“我们现在离开说好,信号在那里更大,或者结构更有条理,或者活动似乎更少。这些只是描述性词语,实际上并不是非常重要。我们 现在开始研究潜在的生物学。“

这种方法的好处已经实现。癫痫的常见治疗方法是进入大脑并切除颞叶的一部分。问题是连接到大脑视觉中心的通路 穿过同一个区域。

在大脑研究成像中心,他们正在与脑外科医生合作,以显示这些途径在个体患者中的位置,以便他们可以在手术中幸免。

正是这些类型的合作,汇集了来自不同学科的专家,激发了该中心背后的理念。

基本上围绕着一条巨大的走廊组织,从大型扫描仪到专业睡眠实验室,设备的多样性吸引了各种各样的专家。

该中心的理念是没有明确的研究小组。相反,来自不同学科的人们分散在整个建筑物中,以最大化人与思想的混合。

“有一位临床心理学家为癫痫团队工作,我在厨房碰到了她。我们开始谈论,现在我们一起设计了一个整体项目,她设计了一个虚拟迷宫 让人们四处走动,我们将会看到大脑的反应。“

“这就是这里发生的事情。厨房是个很棒的地方。“

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