ساخت اولین اطلس هولوگرافیک مغزی

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشمندان دانشگاه Case Western Reserve با استفاده از پلتفرم Microsoft HoloLens mixed reality اولین سیستم نقشه برداری فعال از مسیرهای آکسونی در مغز انسان را خلق کرده‌اند.

انتظار می‌رود که این پروژه که توسط محققان "ترکیب سخت افزار مصورسازی پیشرفته، توسعه نرم افزاری و داده‌های نوروآناتومی" نام گرفته، کاربردهای فراوانی در امور علمی، بالینی و آموزشی داشته باشد و همکاری‌های مشترک بین متخصصین نوروآناتومی و دانشمندان مختصص در حوزه‌ی تصویربرداری مغزی را افزایش دهد.

کامرون مک اینتایر، محقق ارشد این پروژه می‌گوید که در درجه‌ی اول، این پروژه در ابتدا به عنوان " اساس سیستم‌های مسیریابی جراحی مغزی هولوگرافیک" برای تحریک عمیق مغزی (DBS) شناخته می‌شود، و توسط تیم تحقیقاتی به HoloDBS ملقب شده است.

مک اینتایر می‌گوید:" بیش از صد متخصص تا به حال این شانس را داشته‌اند که نسخه‌ی بتای این برنامه را مورد آزمایش قرار دهند، و هیجانی که این فناوری ایجاد می‌کند، شگفت انگیز است!" او اضافه می‌کند که این روش، در همین ابتدای کار درک دانشمندان از پیچیدگی‌های مرتبط با برخی جراحی‌های هدفمند مغزی را به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش داده است.

این پژوهش جدید داده‌های به دست آمده از ده‌ها سال پژوهش گسسته، از ده‌ها منبع را به کار گرفته و آن را به یک تصویر سه بعدی کاملا فعال و کنشگر، تبدیل کرده است. کسانی که از این فناوری استفاده می‌کنند، از جمله مهندسان عصبی، متخصصین نوروآناتومی، عصب شناسان و جراحان مغز و اعصاب، قادر خواهند بود که هم اطلس مغزی متحرک مورد نظر را از طریق هدست‌های هولو لنز مشاهده کرده، و هم ارتباطات آکسونی را روبروی خود داشته باشند.

مک اینتایر در این پروژه با پروفسور مارک گریزولد همکاری کرده است. گریزولد یکی از اعضای اصلی هیات علمی طرح آموزشی هولولنز مایکروسافت بوده و مدیر Interactive Commons می‌باشد؛ یک واحد دانشگاهی که با هدف کمک به اعضای هیات علمی، کارکنان و دانشجویان در استفاده از گستره‌ی وسیعی از فناوری‌های مصورسازی برای بهبود آموزش و پژوهش تشکیل شده است. گریزولد همچنین رهبری تیم تحقیقاتی که نرم افزار هولوآناتومی HoloAnatomy را توسعه داده، را نیز بر عهده داشته است.

این پروژه بر مصورسازی دقیق مسیرهای آکسونی در مغز متمرکز شده است. مسیریابی آکسونی زیرمجموعه‌ی "توسعه‌ی عصبی" می‌باشد، که هدف آن فهم این نکته است که چگونه نورون‌ها آکسون‌های خود را توسعه می‌دهند که دقیقا به نقطه‌ی هدف در مغز برسند.

محققان روی ناحیه‌ی خاصی در زیر تالاموس در مغز متمرکز شدند. این ناحیه یک هدف جراحی بسیار رایج در تحریک عمیق مغزی محسوب می‌شود، اما در عین حال دسترسی به آن برای پیشرفته‌ترین فناوری امروز، بازسازی ترکتوگرافی، نیز مشکلاتی فراهم می‌کند.

ترکتوگرافی بیست سال است که در بیمارستان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری مسیرهای عصبی را با استفاده از داده‌های دریافت شده از MRI دیفیوژنی پیدا کرده و آن‌ها را در تصاویر دو و سه بعدی به نام ترکتوگرام، نمایش می‌دهد.

تیم تحقیقاتی Case Western Reserve این فناوری را نه تنها با تبدیل آن به یک تصویر سه بعدی واقعی، بلکه با تبدیل آن به یک نقشه‌ی فعال بهبود بخشیده‌اند. منظور از نقشه‌ی فعال نقشه‌ای است که قابلیت برهمکنش با کاربر را دارا می‌باشد. تیم تحقیقاتی از یک گروه متخصص نوروآناتومی خواستند که با استفاده از هدست‌های هولولنز "به طور فعال خط سیر آکسونی سیستم‌های cerebellar، basal ganglia و کورتکسی را تعریف کنند".

مک اینتایر می‌گوید:" با انجام این کار، ما توانستیم اولین مدل واقع گرایانه آناتومیک از مسیرهای آکسونی اصلی ناحیه‌ی تحت تالاموس انسانی را تولید کنیم. این تنها قدم اول بوده و می‌توان آن را برای بقیه نواحی مغزی نیز به کار گرفت."

منبع: مدیکال اکسپرس