חוקרי MIT קבעו ששיטת DIANA MRI, שנטען בתחילה לזהות פעילות עצבית ישירה, למעשה מפיקה אותות מתהליך ההדמיה שלה, לא מפעילות מוחית. ניסויים הראו שאותות אלו היו חפצים של מערך מערכת ההדמיה, מאתגרים את יעילות השיטה ומעוררים דאגות לגבי מהימנותה במחקר נוירו-מדעי. קרדיט: twoday.co.il.com
מחקר שנערך לאחרונה ב MIT הפריך את היעילות של שיטת MRI חדשה בשם DIANA, שנחשבה בתחילה לזיהוי ישיר של פעילות עצבית.
במקום זאת, האותות שזוהו הם חפצים שנוצרו על ידי תהליך ההדמיה עצמו, המדגישים את המורכבות והאתגרים בפיתוח טכניקות דימות עצביות מדויקות.
לדברי מדענים ממכון מקגוברן לחקר המוח של MIT, דרך חדשה להדמיית המוח באמצעות הדמיית תהודה מגנטית (MRI) אינה מזהה באופן ישיר פעילות עצבית כפי שדווח במקור.
השיטה, שתוארה לראשונה בשנת 2022, יצרה התרגשות בקרב קהילת מדעי המוח כגישה בעלת פוטנציאל שינוי. עם זאת, מחקר ממעבדתו של פרופסור MIT אלן ג'סנוף, דיווח בכתב העת התקדמות המדעמדגים שאותות MRI המיוצרים בשיטה החדשה נוצרים בחלקם הגדול בתהליך ההדמיה עצמו, לא מפעילות נוירונית.
המציאות של MRI פונקציונלי
ג'סנוף, פרופסור להנדסה ביולוגית, מדעי המוח והקוגניציה, ומדעי הגרעין והנדסה, וכן חוקר שותף של מכון מקגוברן, מסביר שאמצעי לא פולשני לראות פעילות עצבית במוח הוא מטרה שחיפשה זמן רב עבור מדעני מוח. שיטות ה-MRI הפונקציונליות שבהן משתמשים חוקרים כיום לניטור פעילות המוח אינן מזהות למעשה איתות עצבי. במקום זאת, הם משתמשים בשינויים בזרימת הדם המופעלים על ידי פעילות המוח כפרוקסי. זה חושף אילו חלקים במוח מעורבים במהלך ההדמיה, אבל זה לא יכול לאתר פעילות עצבית למיקומים מדויקים, וזה איטי מכדי לעקוב באמת אחר התקשורת המהירה של נוירונים.
אז כשצוות של מדענים דיווח בשנת 2022 על שיטת MRI חדשה בשם DIANA, ל"הדמיה ישירה של פעילות נוירונית", מדעני מוח שמו לב. המחברים טענו כי DIANA זיהתה אותות MRI במוח התואמים לאותות החשמליים של נוירונים, וכי היא רכשה אותות הרבה יותר מהר מהשיטות המשמשות כיום ל-MRI פונקציונלי.
"כולם רוצים את זה", אומר יאסנוף. "אם היינו יכולים להסתכל על כל המוח ולעקוב אחר הפעילות שלו בדיוק של אלפיות השנייה ולדעת שכל האותות שאנו רואים קשורים לפעילות סלולרית, זה היה פשוט נפלא. זה יכול לספר לנו כל מיני דברים על איך המוח עובד ומה משתבש במחלה".
שתי שורות של סריקות מוח MRI: השורה העליונה היא סדרת זמן המציגה חפץ MRI שנוצר בשיטת DIANA; השורה התחתונה היא סדרת זמן המציגה את התוצאה האמיתית (השלילית). העקיבה הוורודה במרכז תואמת את הפעילות המוצגת בשורה העליונה, ומשקפת את החפץ שנוצר בתהליך ההדמיה עצמו, ולא את הפעילות העצבית הבסיסית. קרדיט: אלן ג'סנוף
ניסוי עם דיאנה
Jasanoff מוסיף כי מהדוח הראשוני, לא היה ברור אילו שינויים מוחיים זיהתה DIANA כדי לייצר קריאה מהירה כל כך של פעילות עצבית. סקרן, הוא וצוותו החלו להתנסות בשיטה. "רצינו לשחזר את זה, ורצינו להבין איך זה עובד", הוא אומר.
בשחזור הליך ה-MRI שדווח על ידי המפתחים של DIANA, הפוסט-דוקטורט ולרי דואן פי ואן צילמה את המוח של חולדה כגירוי חשמלי שהועבר לכף רגל אחת. פי ואן אומרת שהיא התרגשה לראות אות MRI מופיע בקליפת המוח החושית, בדיוק מתי והיכן נוירונים היו צפויים להגיב לתחושה על הכפה. "הצלחתי לשחזר את זה", היא אומרת. "יכולתי לראות את האות."
עם זאת, עם בדיקות נוספות של המערכת, התלהבותה דעכה. כדי לחקור את מקור האות, היא ניתקה את המכשיר ששימש לגירוי כפה של החיה, ואז חזרה על ההדמיה. שוב, אותות הופיעו בחלק העיבוד החושי של המוח. אבל הפעם, לא הייתה סיבה שיופעלו נוירונים באזור זה. למעשה, פי ואן מצא, ה-MRI הפיק את אותם סוגי אותות כאשר החיה בתוך הסורק הוחלפה בצינור מים. היה ברור שהאותות התפקודיים של DIANA לא נבעו מפעילות עצבית.
אלן ג'סנוף הוא חוקר שותף במכון מקגוברן ופרופסור להנדסה ביולוגית, מדעי המוח והקוגניציה, ולמדעי הגרעין והנדסה ב-MIT. קרדיט: סטף סטיבנס
חשיפת החפץ
פי ואן איתר את מקור האותות המופלאים לתוכנית הדופק שמכוונת את תהליך ההדמיה של דיאנה, תוך פירוט רצף השלבים שסורק ה-MRI משתמש בו כדי לאסוף נתונים. בתוך תוכנית הדופק של DIANA היה טריגר למכשיר המספק קלט חושי לבעל החיים בתוך הסורק. זה מסנכרן את שני התהליכים, כך שהגירוי מתרחש ברגע מדויק במהלך רכישת הנתונים. נראה שהטריגר הזה גורם לאותות שהמפתחים של DIANA הגיעו למסקנה שהצביעו על פעילות עצבית.
פי ואן שינתה את תוכנית הדופק, ושינתה את אופן הפעלת הממריץ. באמצעות התוכנית המעודכנת, סורק ה-MRI לא זיהה שום אות תפקודי במוח בתגובה לאותו גירוי כפות שהפיק אות קודם לכן. "אם תוציא את החלק הזה של הקוד, אז גם האות ייעלם. אז זה אומר שהאות שאנחנו רואים הוא חפץ של הדק", היא אומרת.
ג'סנוף ופי ואן המשיכו למצוא סיבות מדוע חוקרים אחרים נאבקו לשחזר את תוצאות הדו"ח המקורי של DIANA, וציינו שהאותות שנוצרו על ידי טריגר יכולים להיעלם עם שינויים קלים בתהליך ההדמיה. עם עמיתם הפוסט-דוקטורט Sajal Sen, הם גם מצאו ראיות לכך ששינויים תאיים שהציעו מפתחי DIANA עשויים להוביל לאות MRI פונקציונלי אינם קשורים לפעילות נוירונית.
ג'סנוף ופי ואן אומרים שהיה חשוב לחלוק את הממצאים שלהם עם קהילת המחקר, במיוחד כשהמאמצים ממשיכים לפתח שיטות דימות עצביות חדשות. "אם אנשים רוצים לנסות לחזור על חלק כלשהו במחקר או ליישם כל סוג של גישה כזו, הם צריכים להימנע מליפול לבורות האלה", אומר ג'סנוף. הוא מוסיף שהם מעריצים את מחברי המחקר המקורי על שאיפתם: "הקהילה זקוקה למדענים שמוכנים לקחת סיכונים כדי להקדים את התחום".
