پروژه ارتباط انسانی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

پروژه نقشه اتصالات عصبی مغز انسان (به انگلیسی: Human Connectome Project)، به اختصار HCP، پروژه ای ۵ ساله بود که در سال ۲۰۰۹ توسط ۱۶ عضو موسسه ملی بهداشت ایالات متحده صورت گرفت. HCP پروژه‌های تحقیقاتی خود را در قالب دو کنسرسیوم جدا دنبال می‌کند. این پروژه در ژوئیه سال ۲۰۰۹ میلادی به عنوان اولین چالش بزرگ سازمان NIH در زمینه علوم عصبی (neuroscience) آغاز شد.[۱][۲] در تاریخ ۱۵ سپتامبر سال ۲۰۱۰، سازمان NIH اعلام کرد که اعتباراتی برای دو کنسرسیوم در نظر گرفته‌است. اعتباری به ارزش ۳۰ میلیون دلار در طول ۵ سال به کنسرسیومی اهدا شد که توسط دانشگاه واشینگتن در سنت لوئیس و دانشگاه مینه‌سوتا با همکاری دانشگاه آکسفورد (FMRIB) اداره می‌شد. همچنین اعتباری به ارزش ۸٫۵ میلیون دلار و در مدت ۳ سال به کنسرسیومی اهدا شد که توسط دانشگاه هاروارد، بیمارستان عمومی ماساچوست و دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس اداره می‌شد.[۳]

هدف پروژه HCP تهیه نقشه شبکه ای از اتصالات مغزی بود که حقایقی را در زمینه اتصالات ساختاری و عملکردی نواحی مختلف مغز انسانهای سالم آشکار می‌کند. همچین داده‌های حاصل از این پروژه، تحقیقات موجود در زمینه اختلالات مغزی ناشی از اوتیسم، آلزایمر، اسکیزوفرنی و خوانش پریشی را تسهیل کرد.[۴][۵]

این پروژه در ۲۸ نوامبر ۲۰۱۷ به‌طور رسمی مختومه اعلام شد.

کنسرسیوم WU-Minn-Oxford[ویرایش]

این کنسرسیوم مقادیر زیادی از داده‌های رفتاری و MRI را روی ۱٫۲۰۰ فرد مختلف جمع‌آوری کرده که شامل دوقلوها و برادارن و خواهران آن‌ها از بین ۳۰۰ خانواده بوده‌است. داده‌های بدست آمده آنالیز شده و ارتباطات ساختاری و عملکردی مغر هر فرد استخراج شده‌است. این ارتباطات توسط داده‌های رفتاری جمع‌آوری شده نیز تطبیق داده خواهند شد. مقایسه داده‌های اتصالات مغزی و داده‌های ژنتیکی، میان دوقلو‌هایی که از نظر ژنتیکی همسان هستند و دوقلوهای ناهمسان، نشان می‌دهد که هم ژن و هم محیط در تشکیل مدارات مغزی و تغییرات ژنتیکی مرتبط مشارکت می‌کنند.

این کنسرسیوم توانست، با استفاده از تکنولوژی‌های تصویربرداری غیرتهاجمی، از جمله تصویر برداری rfMRI، tfMRI, MEG، EEG و DWI نقشه اتصالات مغزی را در سطح ماکرو بررسی کند. در این شیوه، بجای تک تک نورون‌ها، تصویربرداری از ناحیه‌های مجزای مغزی در حالت ساختاری و عملکردی صورت می‌گیرد.

ده‌ها بازرس و پژوهشگر از ۹ مؤسسه در انجام این پروژه مشارکت کرده‌اند. دانشگاه واشینگتن در سنت لوییس، مرکز تحقیقات تشدید مغناطیسی در دانشگاه مینه سوتا، دانشگاه آکسفورد، دانشگاه سنت لوئیس، دانشگاه ایندیانا، دانشگاه آنونزیو پسکارا، مؤسسه ارنست استرانگمن، دانشگاه واریک، تکنولوژی‌های پیشرفته MRI و دانشگاه برکلی کالیفرنیا از جمله موسسات تحقیقاتی شرکت‌کننده بودند.[۶]

داده‌های بدست آمده از این تحقیقات به صورت عمومی و متن باز توسط پلتفرم تحت وب قابل دسترس است.[۷][۸]

کنسرسیوم MGH/Harvard-UCLA consortium[ویرایش]

تمرکز این کنسرسیوم بیشتر بر روی بهینه‌سازی تکنولوژی MRI برای ثبت تصاویر هرچه بهتر از مغز و ارتباطات ساختاری قسمت‌های مختلف آن با استفاده از MRI بود. هدف HCP افزایش رزولوشن مکانی، کیفیت و سرعت تصویربرداری است. تصویربرداری MRI که در هر دو پروژه استفاده می‌شود، ارتباطات فواصل طولانی فیبروزهای مغزی را با استفاده از مسیر یابی حرکت آب بدست می‌آورد (ترکتوگرافی). الگوی انتشار آب در انواع مختلف سلول‌ها، شناسایی انواع مختلف بافت‌ها را ممکن می‌سازد. با استفاده از این روش تصویربرداری، مسیرهای طولانی نورون که ماده سفید مغز نام دارند، به وضوح مشخص می‌شوند.[۹][۱۰]

اسکنر جدیدی که مخصوص این پروژه در مرکز MGH Martinos ساخته شده‌است، ۴ تا ۸ برابر بهتر از اسکنرهای عادی است که تصویربرداری از آناتومی دستگاه عصبی را با حساسیت بیشتری نسبت به گذشته ممکن می‌سازد.[۳] اسکنر فوق توان گرادیانی برابر با ۳۰۰ میلی‌تسلا بر متر و سرعت چرخش برابر با ۲۰۰ تسلا بر متر بر ثانیه دارد. مقدار b-value برای این اسکنر تا مقدار ۲۰٫۰۰۰ نیز تست شده‌است. جهت انجام مقایسه بهتر بین این اسکنر و اسکنرهای عادی لازم بذکر است که مقدار حداکثر گرادیان اسکنرهای عادی ۴۵ میلی تسلا بر متر است و b-value آن‌ها در حدود ۷۰۰ می‌باشد.[۱۱][۱۲][۱۳]

تست‌ها و اندازه‌گیری‌های رفتاری[ویرایش]

برای درک بهتر ارتباط میان اتصالات مغزی و رفتار فرد، پروژه HCP از برخی از تست‌ها و اندازه‌گیری‌های قابل اطمینان و معتبر استفاده خواهد کرد تا محدوده گسترده‌ای از کارکردها و توانایی‌های انسان را ارزیابی کند. هسته مرکزی این تست‌ها ابزار و روش‌هایی است که توسط تولباکس NIH برای ارزیابی عملکردهای رفتاری و عصبی، ابداع شده‌اند.[۱۴]

پژوهش[ویرایش]

پروژه HCP از گروه‌های بزرگی از تیم‌های تحقیقاتی بهره می‌برد. این تیم‌ها از اسکن و تحلیل‌های مختلف مغز که توسط پروژه ابداع شده‌است، استفاده می‌کند.[۱۵] این مطالعه معمولاً از گروه‌های بزرگی از شرکت کنندگان نیز بهره برده، زوایای مختلفی از مغز آنان را اسکن کرده و با دقت بالایی محل ساختارهای مختلف داخل مغز هر فرد را ثبت می‌کنند.[۱۶] مطالعاتی که در پروژه HCP انجام گرفته، هم‌اکنون توسط تسهیلات هماهنگی کونکتوم دسته‌بندی شده‌اند. این مطالعات به ۳ دسته تقسیم‌بندی می‌شوند: اتصالات مغزی افراد سالم، داده‌های اتصالات مغزی ثبت شده در طول عمر افراد، اتصالات مغزی مرتبط به بیماری‌های انسان. گروه‌های تحقیقاتی مختلفی تحت این ۳ دسته کار کرده و به دنبال پاسخگویی به سوالات خاصی در این زمینه‌ها هستند.

اتصالات مغزی میان افراد سالم[ویرایش]

[۱۷] مطالعات HCP روی افراد جوان، اتصالات مغزی را میان ۱۱۰۰ فرد جوانی که در دسترس گروه تحقیقاتی بودند، ثبت کرده‌است.[۱۸] دانشمندان، داده‌های بدست آمده از این پروژه را برای اثبات این تئوری استفاده کرده‌اند که کدام نواحی مغزی با یکدیگر در ارتباط هستند.[۱۹] به عنوان مثال یکی از مطالعات صورت گرفته توسط داده‌های بدست آمده از پروژه، نشان داد که آمیگدال (یکی از نواحی ضروری مغز در پردازش احساس) به آن قسمت‌هایی از مغز متصل است که اطلاعات حسی و جابجایی را دریافت می‌کند. مطالعه دیگری که انجام گرفت نشان داد، افرادی که بیشتر مستعد اضطراب و افسردگی هستند، اتصالات کمتری بین آمیگدال و نواحی دیگر مغزی مربوط به تمرکز و توجه دارند.[۱۹]

داده‌های اتصالات مغزی ثبت شده در طول عمر افراد[ویرایش]

در حال حاضر ۴ گروه مختلف تحقیقاتی وجود دارند که داده‌های مربوط به اتصالات مغزی افرادی غیر از افراد جوان را جمع‌آوری می‌کنند. هدف این گروه‌ها تعیین اتصالات عادی مغز در بین نوزادان، کودکان، نوجوانان و افراد میانسال و سالخورده است. دانشمندان داده‌های بدست آمده توسط این ۴ گروه تحقیقاتی را با همان روش‌های موجود در دستهٔ اتصالات مغزی افراد سالم تحلیل خواهند کرد.[۲۰]

اتصالات مغزی مرتبط با بیماری‌های انسان[ویرایش]

۱۴ گروه تحقیقاتی مختلف، چگونگی تغییرات اتصالات مغزی، طی بیماری‌های خاص را بررسی می‌کنند. ۴ گروه از این تعداد بر روی آلزایمر یا زوال عقل تمرکز کرده‌اند. آلزایمر و زوال عقل بیماری‌هایی هستند که در اثر افزایش سن ظهور می‌کنند. از دست دادن حافظه و نقص‌های شناختی افراد از جمله نشانه‌های پیشرفت این بیماری‌ها هستند. دانشمندان معتقدند آلزایمر نوعی بیماری است که دلیل و منشأ مشخصی دارد، درحالیکه زوال عقل نشانه‌هایی دارد که به چندین دلیل و منشأ نسبت داده می‌شود. ۲ گروه دیگر تحقیقاتی بیماری‌هایی را بررسی می‌کنند که منجر به مختل شدن اتصالات دیداری (ویژن) مغز می‌شوند. ۴ گروه تحقیقاتی دیگر نیز بر روی اختلالات اضطراب و اختلالات افسردگی تمرکز کرده‌اند. این بیماری‌ها نوعی اختلالات روانشناسی هستند که منجر به حالات نامناسب احساسی در فرد بیمار می‌شوند. ۲ گروه دیگر نیز بر روی تأثیرات روان‌پریشی تمرکز کرده‌اند. روان پریشی یکی از علائم اختلالات روانی است که در آن، فرد بیمار، واقعیت را متفاوت با آنچه که دیگران درک می‌کنند، درک می‌کند. یکی از تیم‌ها نیز تحقیقاتی در زمینه صرع انجام می‌دهد. صرع، بیماری‌ای است که توسط تشنج‌های متعدد شناسایی می‌شود. در نهایت، یکی از تیم‌ها نیز اتصالات مغزی آمیش‌ها را ثبت می‌کنند. آمیش‌ها گروهی از افراد قومی و مذهبی که نرخ بالایی از اختلالات روانی دارند.[۲۱]

اگرچه که تئوری‌های موجود در رابطه با نحوه اتصالات مغزی، در بیماری‌های مختلفی که بررسی می‌شود، تغییر می‌کند، اما داده‌های بدست آمده از افراد سالم، بسیاری از این تئوری‌ها را پشتیبانی می‌کنند.خطای یادکرد: برچسب <ref> غیرمجاز؛ نام‌های غیرمجاز یا بیش از اندازه (). برای مثال، آنالیزی که بر روی مغز افراد سالم صورت گرفت، این تئوری را که افراد دارای اختلالات خشم و افسردگی، اتصالات کمتری میان مراکز احساسی و نواحی تمرکز و توجه دارند، ثابت نمود. پژوهشگران امیدوارند تا از طریق جمع‌آوری داده‌های این بیماران، به چگونگی تغییر اتصالات مغزی این افراد در طول زمان، پی ببرند.

لینک‌های کاربردی[ویرایش]

HCP wiki - Human Connectome Project wiki

ICA-FIX - Documentation on ICA-FIX algorithm used on resting state fMRI dataخطای یادکرد: برچسب <ref> غیرمجاز؛ نام‌های غیرمجاز یا بیش از اندازه (). خطای یادکرد: برچسب <ref> غیرمجاز؛ نام‌های غیرمجاز یا بیش از اندازه (). خطای یادکرد: برچسب <ref> غیرمجاز؛ نام‌های غیرمجاز یا بیش از اندازه ().

مناسب برای مطالعه[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. ↑ NIH Launches the Human Connectome Project to Unravel the Brain’s Connections, National Institutes of Health, 2009-07-15, retrieved 2013-02-16
  2. ↑ "The Human Connectome Project", NIH Blueprint for Neuroscience Research, National Institutes of Health, retrieved 2013-02-16
  3. ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ $40 million awarded to trace human brain's connections, National Institutes of Health, 2010-09-15, retrieved 2013-02-16, Souped-up scanners to reveal intricate circuitry in high resolution
  4. ↑ Ghosh, Pallab; Van Wedeen, M.D. (2013-02-16). "Inside the brain's wiring" (video). Boston: BBC News Online. Retrieved 2013-02-16.
  5. ↑ Geddes, Linda (2016). "Human brain mapped in unprecedented detail". Nature. doi:10.1038/nature.2016.20285.
  6. ↑ "$40 Million Awarded to Trace Human Brain's Connections". NIMH. September 15, 2010. Archived from the original on 10 January 2012. Retrieved March 12, 2018.
  7. ↑ https://www.humanconnectome.org/
  8. ↑ https://db.humanconnectome.org
  9. ↑ "Sample diffusion MRI image of brain", Laboratory of Neuro Imaging, UCLA, archived from the original on 2012-03-05, retrieved 2013-02-16
  10. ↑ Fan, Qiuyun; Witzel, Thomas; Nummenmaa, Aapo; Van Dijk, Koene R. A.; Van Horn, John D.; Drews, Michelle K.; Somerville, Leah H.; Sheridan, Margaret A.; Santillana, Rosario M. (2016-01-01). "MGH-USC Human Connectome Project datasets with ultra-high b-value diffusion MRI". NeuroImage. 124 (Pt B): 1108–1114. doi:10.1016/j.neuroimage.2015.08.075. ISSN 1095-9572. PMC 4651764. PMID 26364861.
  11. ↑ Improving SNR in high b-value diffusion imaging using Gmax = 300 mT/m human gradients, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 20 (2012) 2738
  12. ↑ http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/aboutUs/facilities.php%7B%7Bfull citation needed|date=May 2018}}
  13. ↑ Fan, Qiuyun; Nummenmaa, Aapo; Witzel, Thomas; Zanzonico, Roberta; Keil, Boris; Cauley, Stephen; Polimeni, Jonathan R.; Tisdall, Dylan; Van Dijk, Koene R. A. (2014-11-21). "Investigating the capability to resolve complex white matter structures with high b-value diffusion magnetic resonance imaging on the MGH-USC Connectom scanner". Brain Connectivity. 4 (9): 718–726. doi:10.1089/brain.2014.0305. ISSN 2158-0022. PMC 4238244. PMID 25287963.
  14. ↑ http://humanconnectome.org/about/project/behavioral-testing.html, Retrieved 2013-03-08
  15. ↑ Glasser, Matthew F; Smith, Stephen M; Marcus, Daniel S; Andersson, Jesper L R; Auerbach, Edward J; Behrens, Timothy E J; Coalson, Timothy S; Harms, Michael P; Jenkinson, Mark; Moeller, Steen; Robinson, Emma C; Sotiropoulos, Stamatios N; Xu, Junqian; Yacoub, Essa; Ugurbil, Kamil; Van Essen, David C (2016). "The Human Connectome Project's neuroimaging approach". Nature Neuroscience. 19 (9): 1175–87. doi:10.1038/nn.4361. PMID 27571196.
  16. ↑ UpAndRunning. "Connectome - Homepage". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-11-28.
  17. ↑ UpAndRunning. "HCP Young Adult - Connectome - Publications". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-11-29.
  18. ↑ «نسخه آرشیو شده». بایگانی‌شده از اصلی در ۷ مه ۲۰۱۷. دریافت‌شده در ۲۹ مه ۲۰۱۸.
  19. ↑ ۱۹٫۰ ۱۹٫۱ Toschi, Nicola; Duggento, Andrea; Passamonti, Luca (May 2017). "Functional connectivity in amygdalar-sensory/(pre)motor networks at rest: new evidence from the Human Connectome Project". The European Journal of Neuroscience. 45 (9): 1224–1229. doi:10.1111/ejn.13544. ISSN 1460-9568. PMID 28231395.
  20. ↑ UpAndRunning. "Connectome - HCP Lifespan Studies". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-12-13.
  21. ↑ UpAndRunning. "Connectome - Human Connectome Studies Related To Disease". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-12-13.

پیوند به بیرون[ویرایش]

Related Connectome Projects
Press releases
News reports

الگو:Human connectomics الگو:HCP Research Network

برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=پروژه_ارتباط_انسانی&oldid=34717880»