Представьте, что мы хотим считывать импульсы в отдельных нейронах мозга. Можем ли мы сделать это сейчас для одной области мозга? Если нет, то какой наименьший регион можно отслеживать на предмет активности в режиме реального времени? Есть ли более продвинутый метод, чем электроэнцефалография, для сканирования активности мозга в режиме реального времени?
Электроэнцефалография имеет хорошее временное разрешение (миллисекунды), но плохое пространственное разрешение (несколько сантиметров). Обычная расчетная цифра состоит в том, что по крайней мере 50 000 нейронов должны активироваться одновременно, чтобы активность могла быть обнаружена с помощью ЭЭГ.
Ответ, предоставленный @Jeremy Kemball, не очень точен. Причина плохого пространственного разрешения ЭЭГ заключается в том, что сигнал даже от точечного источника на поверхности коры распространяется на каждый датчик вдоль скальпа из-за свойств проводимости мозга, спинномозговой жидкости, черепа и скальпа.
Это означает, что для того, чтобы получить точность в несколько сантиметров, о которой я упоминал выше, нужно решить обратную задачу от датчиков -> коры головного мозга. Обратные задачи математически некорректны и имеют бесконечное число решений, если не добавить некоторые ограничения на решение.
Я приведу практический пример. Скажем, что предмет представлен некоторыми звуками. Вы записываете ЭЭГ. Теперь, если вы посмотрите на данные сенсорного уровня, вы сможете найти активность мозга, связанную со звуками практически любого сенсора, с обеих сторон мозга (каждое ухо проецируется на оба полушария). Если вы хотите узнать, откуда на самом деле пришел сигнал, вам нужно выполнить локализацию источника с помощью некоторого обратного решателя. Некоторыми широко используемыми являются, например, dSPM, sLORETA или MNE.
Наконец, я хочу подчеркнуть, что
Глубокие участки мозга производят «размытый» сигнал, который появляется сразу на нескольких электродах.
что это происходит со всей активностью, регистрируемой ЭЭГ. На самом деле ЭЭГ не слишком хорошо улавливает даже подкорковую активность.
Есть ли более продвинутый метод, чем электроэнцефалография, для сканирования активности мозга в режиме реального времени?
Да, это называется магнитоэнцефалография (МЭГ). МЭГ регистрирует магнитные поля, связанные с электрической активностью. Он достигает точности локализации менее сантиметра, но при этом имеет миллисекундное временное разрешение. Однако теперь это касается только корковой активности; МЭГ почти не видит подкорковой активности. Google для Elekta Neuromag или CTF, чтобы увидеть некоторые системы MEG.
Если вы заинтересованы в изучении какой-либо глубокой структуры, такой как миндалевидное тело, лучшим выбором будет фМРТ с временным разрешением около 2 секунд и пространственным разрешением 1 мм^3.
Наименьшая площадь, которую может измерить ЭЭГ, связана с плотностью электродов. Даже при использовании исследовательских установок с сотнями электродов наименьшая измеряемая область составляет порядка квадратного сантиметра или около того на поверхности черепа. Глубокие участки мозга производят «размытый» сигнал, который появляется сразу на нескольких электродах.
ФМРТ, с другой стороны, может измерять меньшие области в трех измерениях, но не так часто.
мемминг
Ксеос