В основном используются два типа методов визуализации мозга, чтобы определить, какие области головного мозга стимулируются во время данной активности. Один из них — функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), которая отражает изменение уровня кислорода и вариации кровотока в возбужденных областях.
Локализация этих областей основана на явлении, называемом «BOLD» (зависимость от уровня кислорода в крови), связанном с магнитными свойствами гемоглобина, которые варьируются в зависимости от его состояния оксигенации.
Другой метод, называемый визуализацией внутренних оптических сигналов (IOS), обнаруживает изменения преломления света на клетках головного мозга в действии, регистрируя меньшую силу света в активированных зонах. Этот метод используется как альтернатива функциональной МРТ, в частности, когда магнитное поле может помешать обследованию.
До сих пор ученые думали, что эта модификация светового поведения также связана с гемодинамическими изменениями.
Эффект вне линии. «Мы получаем резко контрастирующие изображения в ответ на запах, потому что тысячи сенсорных клеток носа, экспрессирующие один и тот же обонятельный рецептор, сходятся в очень небольшом объеме в головном мозге. Однако мы были удивлены, обнаружив, что, если сигналы видны сразу после излучения сенсорного стимула, поток крови изменяется только спустя более чем одну секунду », — объясняет ученый.
Временной промежуток достаточно важен, чтобы подтвердить, что, вопреки общепринятому мнению, обнаруженный сигнал не имеет гемодинамического происхождения.
Каково клеточное происхождение сигналов?
В сотрудничестве с командой Ивана Родригеса, профессора кафедры генетики и эволюции факультета естественных наук UNIGE, была изучена электрическая активность различных клеток, участвующих в реакции на запахи. Это было сделано с генетически модифицированными мышами, так что каждый тип клеток обонятельной луковицы становится флуоресцентным при стимуляции. «Мы не обнаружили никаких сигналов, связанных с изменением оксигенации гемоглобина.
Однако мы наблюдали сигнал, излучаемый самими сенсорными нейронами в ответ на их собственную электрическую активность », — говорит исследователь.
Сигнал воды Что отражает этот сигнал?
Исследователи обнаружили, что это на самом деле вызвано попаданием воды в активированный нейрон на уровне его аксона, «кабеля», по которому электрический импульс распространяется к другой клетке.
Кроме того, они продемонстрировали, что визуализирующий сигнал — поток воды в аксоны — напрямую связан с электрической активностью. «Мы наблюдаем механический и немедленный эффект активации нейронов, а не изменение кровотока впоследствии, — отмечает Алан Карлтон. Таким образом, мы избегаем неопределенностей интерпретации сигналов, связанных с потоками крови, которые, будучи задержанными и действующими более глобально на изучаемую область мозга, не точно отражают активированную область.
Движение воды, наблюдаемое благодаря визуализации IOS, также может быть обнаружено с помощью функциональной МРТ. Отныне женевские ученые предоставляют доказательства работы клеточного механизма, демонстрируя тем самым потенциал этого метода. «Оба типа техники визуализации сходятся воедино: наблюдение за движением воды, а не исследование оксигенации крови, улучшает локализацию активных нейронов и позволяет обнаруживать потенциальные патологии.
Проблема заключается не в факте наблюдения сигнала, а в том, чтобы определить его источник, чтобы иметь возможность интерпретировать то, что мы видим », — заключает Иван Родригес.