Bireyleri incelemek, ortalamaları değil. İki kişi, özdeş ikizler durumunda bile mükemmel bir şekilde birbirine benzemez. Bununla birlikte, standart bilimsel ve tıbbi yaklaşımlar genellikle insanları gruplara ayırır. Klinik ve bilişsel sinirbilimde giderek artan bir tanıma var1,2 Onkolojideki son gelişmeleri yineleyen daha kesin bir yaklaşıma ihtiyaç duyulması3 ve kardiyovasküler hastalık4.
Kan-oksijene bağımlı (BOLD) fonksiyonel manyetik rezonans görüntülemedeki (FMRI) bireysel farklılıkları incelemek için bir yaklaşım, bireyin verilerini Connect-tabanlı tanımlama (ID) adlı bir süreçte başkalarıyla karşılaştırmaktır.5. Bu prosedür, bağlantılarını kullanarak bir havuzdaki denekleri tanımlar (bölgeler arası BOLD sinyal senkronlarının veya bağlantı mukavemetlerinin bir özeti). İnsan popülasyonlarında yüksek kimlik oranları tipiktir – o kadar ki, bir bireyin bağlanmasını bir 'parmak izine' benzer şekilde düşünmek yaygındır.5-7.
Mekansal ölçeklerde anlamak. Bununla birlikte, bireyin beyin bağlantısı parmak izi ile ilgili birçok cevaplanmamış soru vardır. Bireysel benzersizlik, gerçek altta yatan beyin farklılıklarından kaynaklanıyor mu, yoksa başka bir şeyden mi kaynaklanıyor? Tüm güçlü yönleri için, Bold-FMRI düşük uzamsal çözünürlük ve özgüllük, ayrıca gürültü ve sahte sinyal yolsuzluğu için bir eğilimden muzdariptir. Bu sorunun ele alınmasına yardımcı olmak için, tamamlayıcı ama daha invaziv kontrastların yanı sıra fMRI'nin erişebileceği hayvan modellerini kullanabiliriz.
Bold sinyal ve altta yatan hücresel aktivite arasındaki ilişkileri daha iyi takdir etmek için, eşzamanlı geniş alan floresan kalsiyum görüntüleme ve Bold-fmri kullanarak fareleri görüntüledik.8. Geniş alan floresan kalsiyum görüntülemenin kullanılması, uyarıcı nöronlar, inhibitör nöronlar ve glial hücreler dahil olmak üzere spesifik hücre tiplerinin kaydını hedeflememizi sağladı. BOLD sinyalindeki bireysel farklılıkların hücresel yönlerini ele almamıza yardımcı olmanın ötesinde, aynı anda ölçülen çoklu görüntüleme yöntemlerinin kullanılması, nöral aktivite ile ilişkili dinamiklerin daha eksiksiz bir resmini sağlayan birden fazla uzaysal ölçekte sonuçları karşılaştırmamıza izin verdi.
Ne bulduk. Her iki WF-CA'yı kullanarak bireysel fareleri önemli ölçüde tanımlayabileceğimizi gördük2+ Veri ve Bold-FMRI verileri9. Ayrıca, her iki WF-CA'da da başarılı bir şekilde tahmin edebileceğimizi bulduk.2+ Veri ve Bold-FMRI verileri, etiketlenmiş hücre tipi ile ilişkili bağlantı imzaları (yani, uyarıcı nöronlarda bir floresan etiketi eksprese eden fareler, uyarıcı nöronlarda bir floresan etiket eksprese eden diğer farelere benzeme eğilimindedir). İlginç bir şekilde, WF-CA kullanılarak elde edilen kimlik oranları2+ Veriler, Bold-FMRI verileri kullanılarak elde edilen kimlik oranlarından istatistiksel olarak anlamlı olarak daha yüksekti. Ayrıca modalite boyunca fareleri kimlik edip edemeyeceğimizi de inceledik (WF-CA'yı kullanarak2+ Bold-Fmri Connectome kimliğine bağlan); Bunun başarılı olmadığını gördük.
Bu neden önemlidir? WF-CA'da yüksek kimlik oranları bulmamız2+ Görüntüleme verileri, BOLD-FMRI'da gözlemlenen bireysel farklılıkların hücresel farklılıklardan kaynaklandığı fikrini desteklemektedir. Bununla birlikte, Bold-FMRI kimlik oranları hala oldukça yüksekti (WF-CA kullananlar kadar yüksek olmasa da2+ veri). Çapraz-modal kimliğin mümkün olmaması, her görüntüleme yönteminin bireysel spesifik bağlantı imzaları hakkında tamamlayıcı bilgi sunduğunu ve verileri uzamsal ölçekler boyunca bağlamaya devam ettiğini güçlendirir. Daha genel olarak, burada yapılan çalışma, bağlantıdaki bireysel farklılıkların sürekli araştırılmasını desteklemektedir. Ayrıca, hayvan çalışmalarında bireysel temelli yaklaşımlara odaklanmanın-sadece gruplara odaklanmanın yerine-bize nörobiyoloji hakkında potansiyel olarak çok şey öğretebilecek geçerli bir yaklaşım olduğunu göstermektedir.
İleriye bakıyorum. Fareleri taramak için hafif anestezi kullanımımız muhtemelen kimlik oranlarını etkiledi. Uyanık farelerde görüntüleme deneyleri yapmak mümkün olsa da, zorlayıcı10. Gelecekteki çalışmalar uyanık farelerde kimlik oranlarını araştırabilir. Ek olarak, gelecekteki çalışmalar, hedeflenen manipülasyonun bir fareyi az ya da çok tanımlanabilir hale getirip getirmediğini değerlendirmek için optogenetik de dahil olmak üzere nöromodülasyon tekniklerini kullanabilir.
Çözüm. Bunu eşsiz, aynı anda edinilmiş bir WF-CA'da bulduk2+ ve Bold-FMRI veri kümesi olan tek tek fareler, insan BOLD-FMRI literatüründen kabul edilen Connect tabanlı bir kimlik çerçevesi kullanılarak tanımlanabilir. WF-CA'da kimlik oranları daha yüksekti2+ veriler, bağlantının benzersizliğinin kısmen bireyler arasındaki nörobiyolojik farklılıklar tarafından yönlendirildiğini doğrulamaya yardımcı olur. Burada tarif edilen bulgular, hem farelerde hem de insanlarda fonksiyonel bağlantılarda gözlenen farklılıkları daha fazla çözmeye çalışırken bize yardımcı olur. Aslında, sonuçlar bizi birey olarak kim olduğumuzu anlamaya çalışan arayışa katkıda bulunuyor.
Referanslar.
1 Dubois, J. & Adolphs, R. FMRI'dan bireysel farklılıklar bilimi inşa etmek. Trendler biliş sci 20425-443 (2016). https://doi.org:10.1016/j.tics.2016.03.014
2 Bergmann E, ki in Dinlenme durumu fonksiyonel MRG'deki gelişmeler: yöntemler, yorumlama ve uygulamalar (Ed Catie Chang Jean Chen) Ch. Bölüm 13, 297-318. (Academic Press, 2023).
3 Schilsky, Onkolojide RL Kişiselleştirilmiş Tıp: Gelecek şimdi. Nat Rev Drug Discov 9363-366 (2010). https://doi.org:10.1038/nrd3181
4 Leopold, JA & Loscalzo, J. Kardiyovasküler hastalıkta hassas tıbbın ortaya çıkan rolü. Circ Res 1221302-1315 (2018). https://doi.org:10.1161/circresaha.117.310782
5 Finn, Es ve ark. Fonksiyonel bağlantı parmak izi: Beyin bağlantısı kalıplarını kullanarak bireyleri tanımlamak. Nat Neurosci 181664-1671 (2015). https://doi.org:10.1038/nn.4135
6 Miranda-Dominguez, O. ve ark. Connectioning: Fonksiyonel Connectome'un model tabanlı parmak izi. Plos One 9 (2014). https://doi.org:artn e111048
10.1371/journal.pone.0111048
7 Horien, C., Shen, XL, Scheinost, D. & Constable, RT Bireysel fonksiyonel bağlantı aylarca benzersiz ve kararlıdır. Nöroimage 189676-687 (2019).
8 Göl, EMR ve ark. Eşzamanlı korteks çapında floresan CA (2+) görüntüleme ve tam beyin fMRI. NAT yöntemleri 171262-1271 (2020). https://doi.org:10.1038/s41592-020-00984-6
9 Mandino, F., Horien, C., Shen, X. ve ark. Eşzamanlı CA kullanılarak fare beyninin multimodal tanımlanması2+ görüntüleme ve fMRI. Komün Biol 8665 (2025). https://doi.org/10.1038/s42003-025-08037-4
10 Mandino, F., Vujic, S., Grandjean, J. & Lake, EMR Uyanık farelerde fmri üzerinde nerede duruyoruz? Cereb korteksi 34 (2024). https://doi.org:10.1093/cercor/bhad478
Bir yanıt yazın