Верхлютов В.М., Соколов П.А., Стрелец В.Б., Ушаков В.Л. Лаборатория психофизиологии, ИВНД и НФ РАН

1. ДИНАМИКА ФМРТ - АКТИВАЦИИ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ПРОСМОТРЕ И ПРИПОМИНАНИИ ВИДЕОСЮЖЕТОВ Верхлютов В.М., Соколов П.А., Стрелец В.Б., Ушаков В.Л. Лаборатория психофизиологии, ИВНД и НФ РАН Москва, 2012

2. Методика • 21 здоровых праворуких испытуемых (13 мужчин и 8 женщин) от 20 до 38 лет • 9 экспериментов (э) из 3 блоков(б) . 1б = 1 мин = 20 наборов фМРТ. • 1б = 30 сек базовое условие + 30 сек условие активации/деактивации • 1 э, б = точка фиксации + вообразить сюжет «прыжок с парашютом» • 2 э, б = точка фиксации + вообразить сюжет «лекция» • 3 э, б = точка фиксации + просмотр сюжета «прыжок с парашютом» • 4 э, б = точка фиксации + просмотр сюжета «лекция» • 5 э, б = просмотр сюжета «лекция» + просмотр сюжета «прыжок» • 6 э, б = просмотр сюжета «прыжок» + представить сюжет «прыжок» • 7 э, б = просмотр сюжета «лекция» + представить сюжет «лекция» • 8 э, б = точка фиксации + вспомнить сюжет «прыжок с парашютом» • 9 э, б = точка фиксации + вспомнить сюжет «лекция» • МР томогарафPHILIPSACHIEVA (Голландия) B=3.0 Тл, dB\dl=80 мТл\м • фМРТ:FE-EPI,TR=3000 мсек,TE=35 мсек, ST=4 мм, MX=128x128,PX=1,8х1,8 мм (пиксел) • МРТ : FE-Т1(3D), VX=1х1х1 мм (воксель) • Анализ-Matlab, SPM8, CARET, Mialab.

3. 1) Представить «прыжок» (полушария)

4. 1) Представить «прыжок» (плоская проекция, распределение t - критерия)

5. 2) Представить «лекция» (полушария)

6. 2) Представить «лекция» (плоская проекция, распределение t - критерия)

7. 3) Просмотр «прыжок» (полушария)

8. 3) Просмотр «прыжок» (плоская проекция , распределение t - критерия) Линиями и цифрами обозначены корковые поля по Бродману

9. 4) Просмотр «лекция» (полушария)

10. 4) Просмотр «лекция» (плоская проекция , распределение t - критерия) Белыми линиями и цифрами обозначены корковые поля по Бродману

11. 5) Просмотр «лекция»,«прыжок» (полушария)

12. 5) Просмотр «лекция»,«прыжок» (плоская проекция , распределение t - критерия) Белыми линиями и цифрами обозначены корковые поля по Бродману

13. 6) Просмотр, вспомнить «прыжок» (полушария)

14. 6) Просмотр, вспомнить «прыжок» (плоская проекция , распределение t - критерия) Белыми линиями и цифрами обозначены корковые поля по Бродману

15. 7) Просмотр, вспомнить «лекция» (полушария)

16. 7) Просмотр, вспомнить «лекция» (плоская проекция , распределение t - критерия) Белыми линиями и цифрами обозначены корковые поля по Бродману

17. 8) Вспомнить «прыжок» (полушария)

18. 8) Вспомнить «прыжок» (плоская проекция , распределение t - критерия) Белыми линиями и цифрами обозначены корковые поля по Бродману

19. 9) Вспомнить «лекция» (полушария)

20. 9) Вспомнить «лекция» (плоская проекция , распределение t - критерия) Линиями и цифрами обозначены корковые поля по Бродману

21. Ретинотопическая проекция на зрительную кору человека по данным фМРТ Tootell R.B.H., Hadjikhani, Hall E.K.,Marrett S., Vanuffel W. The retinotopy of visual spatial attention Neuron, V.21, P.1409-1422, 1998

22. Нейронные сети состояния покоя (Resting state networks - RSN) Default Mode Network (DMN),Frontoparietal control network (FPCN), Frontal Attention Network (FAN), Left Working Memory Network (LWMN), Right Working Memory Network (RWMN), Somato-Motor Network (SMN), Auditory Cortex Network (ACN), Occipital Visual Network (OVN), Ventral Visual Network (VVN), Dorsal Visual Network (DVN). [Jann K., et al., 2010]

23. Динамика активации нейронной сети по умолчанию (DMN) и центральной (VCN) и периферической (VPN) частей зрительной сети при предъявлении видеосюжета «прыжок»

24. Динамика активации нейронной сети по умолчанию (DMN) и центральной (VCN) и периферической (VPN) частей зрительной сети при предъявлении видеосюжета «лекция»

25. Динамика активации нейронной сети по умолчанию (DMN) и центральной (VCN) и периферической (VPN) частей зрительной сети во время припоминания сюжета «прыжок»

26. Динамика активации теменной порции нейронной сети по умолчанию (DMN) и центральной (VCN) части зрительной сети во время припоминания сюжета «лекция»

27. Динамика активации лобной порции нейронной сети по умолчанию (DMN) и центральной (VCN) части зрительной сети во время припоминания сюжета «лекция»

28. Динамика центра и периферии зрительной сети при просмотре и воображении/припоминании видеосюжета Центр (А) и периферия (Б) зрительной сети выделены черными линиями. Значения сигнала фМРТ в относительных единицах.

29. Выводы • Подтверждены данные о снижении активации нейронной сети по умолчанию (DMN)при зрительной стимуляции. • Показаны особенности динамики лобной и теменной порций нейронной сети по умолчанию (DMN) во время припоминания зрительной сцены. • При восприятии наблюдается синхронная активация центральной (VCN)и периферической (VPN) частей зрительной сети. • Во время припоминания не наблюдается активации в центре зрительной сети при сохранении активности периферии.

30. Спасибо за внимание !

31. Литература • Первым описал RSN Biswal B. et al.,1995 • Моторная и зрительная сети - Lowe M.J. et al.,1998 • DMN - Raichle M.E. et al.,2001 (ПЭТ) • DMN - Greicius M.D. et al., 2003 (фМРТ) • Слуховая сеть - Damoiseaux J.S., et al., 2006 • Независимая динамика отдельных частей различных сетей - Wangetal., 2010 • Jann K., et al., 2010 выделили 10 крупномасштабных сетей (DMN, FPCN, FAN, WMN, SMN, ACN, OVN, VVN, DVN ) и установили их связь с ЭЭГ • Мультифрактальная динамика сетей - Ciuciu P., Varoquaux G., Abry P., Sadaghiani S., Kleinschmidt A.,Scale-free and multifractal time dynamics of fMRI signals during rest and task, Frontiers in Physiology,V.3, N186, P.1-18, 2012 (www.frontiersin.org)

32. Классический фрактал

33. Фрактал «брокколи» и ЭЭГ

34. Мультифрактал

35. Мультифракталы - простые формы организмов

36. Что отражают эти мультифракталы?