Senin, 27 Desember 2010

epilepsy

Full Text: HAK CIPTA 2010 Chronicle Pendidikan Tinggi, Inc
Byline: Basken Paulus
Pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II, psikiater Perancis Jean Talairach begitu bertekad untuk membantu pasien epilepsi bahwa ia menyusun peta rinci otak untuk memandu dokter selama operasi.
Setengah abad kemudian, sistem grid Dr Talairach, meski kelemahan besar - itu hanya berdasarkan otak seorang wanita, kecil Prancis 60 tahun - tetap menjadi atlas standar untuk operasi dan untuk penelitian neurologis.
Ini jatuh, pada tanggal 11 kampus universitas di Amerika Serikat dan Eropa, para ilmuwan telah memulai lima tahun $ 40-juta,-, federal proyek disponsori untuk mengubah peta. Mereka menggunakan inkarnasi baru dari teknologi imaging untuk mampu meningkatkan pemahaman dasar dari koneksi yang kawat bersama-sama otak, dengan harapan bahwa pekerjaan mereka dapat membantu orang dengan melemahkan kondisi mental seperti penyakit Alzheimer dan autis parah.
Ini disebut Connectome Human Project, sebuah nama yang dipilih untuk memanggil pentingnya terobosan dari dekade lalu, Human Genome Project, grafik DNA manusia. Dan sementara bahwa $ 3-miliar telah berusaha untuk memetakan sekitar 25.000 gen, Proyek Connectome, dengan uang lebih sedikit, akan mencoba untuk menertibkan ke sistem dari beberapa 100 miliar neuron di setiap otak manusia.
Ini berarti menangani struktur utama otak yang sebagian besar telah diabaikan. Peneliti biasanya studi "materi abu-abu," massa neuron, atau sel otak, klasik dipahami sebagai tempat dimana berpikir terjadi. Proyek baru berkaitan dengan "materi putih," yang beberapa miliar sambungan tipis, yang dikenal sebagai akson, yang berfungsi sebagai jalan raya informasi untuk menghubungkan masalah abu-abu.
"Ini akan menjadi berkembang, untuk pertama kalinya, seluruh kelas data tentang otak manusia yang tidak ada dalam arti, sebenarnya modern sekarang," kata Michael F. Huerta, dari Institut Kesehatan Nasional, yang mengkoordinasikan proyek.
Yang berfokus pada konektivitas timbul karena penelitian dari materi abu-abu saja belum memberikan pemahaman yang baik tentang Alzheimer, autisme, schizophrenia, kecanduan, dan banyak penyakit mental lainnya, Mr Huerta kata. Studi menunjukkan bahwa otak-konektivitas kegagalan mungkin mendasari setidaknya beberapa kondisi tersebut, katanya.
"Otak adalah sebuah wilayah yang belum ditemukan," kata Christopher P. Pawela, asisten profesor biofisika di Medical College of Wisconsin. Ia berharap temuan Connectome dapat membantu dokter mengobati penyakit seperti gangguan bipolar dan manik depresi. "Kami masih jalan jauh dari benar-benar benar-benar memahami apa yang terjadi."
Sebuah skeptis beberapa keraguan bahwa Proyek Connectome akan membawa pengertian yang cukup dekat untuk benar-benar muka perawatan. Robert G. Shulman, seorang profesor emeritus biofisika molekuler dan biokimia di Yale University, menunjukkan bahwa pendekatan baru ini dapat menyedot uang dari penelitian abu-abu-materi, yang masih penting. Peneliti harus terus bekerja untuk menemukan "dasar neuronal" fungsi otak, katanya, dengan alasan bahwa Connectome adalah "bukan cara yang efisien untuk menghabiskan uang dan usaha."
Lain memperingatkan bahwa proyek besar-dolar tunggal NIH bahkan mungkin mengatur kembali lapangan, dengan mengecilkan pengulas di lembaga tersebut dari pembiayaan yang lebih kecil, proyek-proyek sehari-hari. "Itu sesuatu yang terjadi di masa lalu," kata Mark J. Lowe, direktur tinggi bidang MRI di Klinik Cleveland.
Scan Otak Hidup
Namun, gagasan intensif mempelajari koneksi dalam otak manusia telah memperoleh pengikut sebagai teknologi telah berkembang untuk memungkinkan. Konsep memperoleh "connectome" dalam tahun 2005 dengan sebuah artikel di PLoS Computational Biology oleh tiga peneliti, yang dipimpin oleh Olaf Sporns, seorang profesor psikologi di Indiana University di Bloomington.
Beberapa studi menjelajahi jalur penghubung dalam otak manusia akan menjadi bagian dari pertemuan tahunan Society for Neuroscience dijadwalkan minggu depan di San Diego. Penelitian yang dilakukan meliputi pertanyaan-pertanyaan seperti apakah seks perbedaan konektivitas otak berperan dalam kegagapan kronis, apakah menelusuri efek nikotin terhadap konektivitas otak mungkin akan meminta bantuan upaya antirokok, dan bagaimana otak menggunakan jaringan hubungannya dengan memprioritaskan banjir data yang datang untuk itu dari mata.
Para peneliti telah, tentu saja, sudah belajar banyak tentang koneksi otak dalam beberapa abad terakhir dengan mempelajari hewan lain dan dengan membedah otak manusia. Namun teknik tersebut memiliki batasan. Masalah terbesar dan yang paling jelas untuk fungsi pemahaman adalah bahwa mati otak tidak berfungsi lagi. Yang menghalangi melihat persis yang akson sedang berbicara dengan yang neuron atau sekelompok neuron. Salah satu kelemahan model binatang adalah bahwa mereka tidak berkorelasi sepenuhnya kepada otak manusia.
Untuk mempelajari otak manusia yang hidup, tersimpan dengan aman di dalam tengkorak pemiliknya itu, pilihan terbaik yang tersedia menggunakan beberapa jenis mesin pemindaian eksternal. Salah satu metode yang paling aman dan paling dapat diandalkan Magnetic Resonance Imaging, atau MRI, yang bekerja dengan menggunakan magnet yang kuat untuk melacak atom individu dalam tubuh.
scanner tersebut dapat digunakan untuk dua tujuan yang sangat penting bagi keberhasilan Connectome. Pertama, mereka dapat membantu para peneliti melihat akson membentang dari satu neuron ke berikutnya: konektivitas struktural. Kedua, mesin dapat menangkap momen-momen ketika bagian terpisah dari otak mengaktifkan secara simultan: penanda konektivitas fungsional.
MRI saat ini kemampuan memungkinkan peneliti melihat hal-hal sekecil 2-4 milimeter, dan akson yang jauh lebih kecil dari itu. Washington University di St Louis, dalam kemitraan dengan University of Minnesota-Twin Cities dan tujuh lembaga lain, memenangkan hibah Connectome utama - hampir $ 31-juta selama lima tahun - dengan menjanjikan untuk mengembangkan sebuah scanner MRI generasi baru dengan dua kali bahwa resolusi. Mereka juga bekerja pada teknik-teknik untuk pencitraan lebih cepat, untuk lebih menangkap perubahan yang cepat dalam kegiatan yang terjadi dalam otak.
Sebuah tim yang terpisah, yang dipimpin oleh Harvard-afiliasi Massachusetts General Hospital dan University of California di Los Angeles, memenangkan hibah pendamping Connectome - $ 8.5-juta selama tiga tahun - dengan janji untuk membangun sebuah scanner yang empat hingga lima kali lebih baik dibandingkan dengan teknologi saat ini.
National Institutes of Health membuat penghargaan terpisah untuk kelompok Harvard-UCLA, meskipun itu bukan bagian dari anggaran Connectome direncanakan, sebagai cara untuk lebih memajukan teknologi pemindai, kata Mr Huerta, direktur Divisi Neuroscience dan Ilmu Perilaku Dasar di Institut Nasional Kesehatan Mental.
Dengan teknologi scanner saat ini, peneliti telah memiliki bukti lebih beruntung menemukan link fungsional daripada melihat link fisik yang sebenarnya. Sebuah link fisik dapat ada di antara dua titik di otak tanpa pasangan ini memiliki hubungan fungsional langsung, dan dua titik dapat bekerja sama secara erat tanpa berbagi jalur komunikasi langsung.
Tetapi kurangnya relatif konfirmasi fisik untuk hubungan fungsional dikenal memberikan keyakinan Connectome peneliti bahwa banyak hubungan struktural dalam otak - dan kegagalan diduga penyebab penyakit tersebut koneksi struktural - belum ditemukan.
"Kami akan mendapatkan informasi jauh lebih baik mengenai jangka panjang konektivitas otak daripada yang pernah dicoba atau saat ini layak," kata David C. Van Essen, kepala departemen anatomi dan neurobiologi di sekolah kedokteran Universitas Washington dan peneliti utama di Connectome Proyek.
Selama bertahun-tahun, usulan penelitian konektivitas berjuang untuk perhatian di NIH, mengatakan Cleveland Clinic Mr Lowe, salah satu dari banyak penawar untuk uang hibah Connectome. Dengan penghargaan, NIH sekarang mendukung konsep "yang menunjukkan struktur dasar bagaimana kebanyakan orang yang terhubung," katanya.
1.200 Twins dan Saudara mereka
Itu tercermin, peneliti mengatakan, dalam pemilihan badan tim Universitas Washington, yang membedakan dirinya dengan mengusulkan sebuah kelompok studi yang sangat homogen 1.200 orang, hanya terdiri dari fisik dan mental yang sehat dan saudara kembar mereka. peneliti lain yang diajukan subjek tes yang lebih beragam, yang, Mr Van Essen mengakui, akan menawarkan rasa yang lebih baik dari berbagai struktur otak seluruh umat manusia.
Tetapi 1.200 orang adalah keragaman lebih banyak daripada yang diberikan oleh perempuan sendirian Dr Talairach atau oleh studi tunggal konektivitas lainnya otak. Dan penggunaan subjek yang sama, yang akan berpartisipasi dalam serangkaian otak berulang-ulang dan sangat rinci scan bersama dengan tes genetik, perilaku, dan mental, harus memberikan dasar yang kuat dan konsisten bagi para peneliti luar yang ingin membuat perbandingan dengan pasien yang telah dikenal penyakit, Mr Van Essen mengatakan.
Seorang peneliti Alzheimer, misalnya, bisa melihat bagaimana otak pasiennya berbeda dari yang relatif "normal" otak yang akan dipindai dalam proyek tersebut, Mr Van Essen mengatakan. Sebagai bagian dari proyek, Connectome peneliti akan membuat semua informasi mereka tersedia secara bebas secepat itu dikompilasi, mengembangkan dan menggunakan sistem baru yang canggih untuk katalogisasi dan penyajian byte kuadriliun diharapkan data yang akan dihasilkan, katanya.
Tidak semua peneliti yakin. Beberapa menyarankan otak terlalu kompleks bagi para ilmuwan untuk memiliki harapan yang realistis untuk menemukan sebuah model dasar tunggal yang dominan. Orang lain berpendapat bahwa pencarian untuk koneksi tersembunyi di otak sudah kuat, dan bahwa database single baru, meskipun lebih besar dan lebih seragam, mungkin tidak sepadan dengan waktu dan biaya. Besar "meta-studi" tidak selalu menghasilkan data yang bermakna bagi para peneliti di luar, kata Randolph J. Nudo, seorang profesor fisiologi molekuler dan integratif dan direktur Pusat Landon on Aging di University of Kansas Medical Center.
Mr Lowe mengatakan NIH uang mungkin lebih baik dihabiskan pada upaya perbaikan seperti Connectomes 1000 Fungsional Proyek. Dalam upaya itu, NIH mendukung Bharat B. Biswal, seorang profesor radiologi di Universitas Kedokteran dan Kedokteran Gigi New Jersey, dalam menyusun dan sintesa data yang ada dari lebih dari 1.200 penelitian yang melibatkan apa yang disebut scan beristirahat-negara otak.
Pendekatan istirahat-negara, juga memiliki penggemar nya. Ia mengamati kegiatan otak baseline dan koneksi dengan memindai pasien yang tidak melakukan sesuatu tugas. "Lapangan tersebut meledak," kata Mr Pawela, dari Medical College of Wisconsin, yang membantu mengorganisir sebuah konferensi baru pada penelitian istirahat-negara yang menampilkan contoh-contoh keberhasilan di daerah-daerah seperti mendeteksi tanda-tanda awal penyakit Alzheimer.
Mr Biswal, bagaimanapun, adalah salah satu dari mereka bersorak pada Connectome Manusia Proyek, dengan janji dari suatu kumpulan data yang luas, berdasarkan ratusan relawan uji, berasal dari scanner yang sama menggunakan protokol penelitian yang sama - tidak seperti berbagai variasi di standar dan peralatan tercermin dalam Connectomes 1000 Fungsional Proyek.
"Data ini dapat menjadi seperti standar emas untuk membandingkan kelompok lain dan menunjukkan perbedaan," katanya dari proyek yang baru.
Konektivitas harus dipelajari lebih komprehensif bagi para peneliti otak untuk memahami akhir temuan mereka, kata Mr Sporns, dari Indiana: "Jika Anda ingin menavigasi Amerika Serikat dan Anda tidak memiliki peta jalan, apa yang akan Anda lakukan? Anda hanya tidak tahu bagaimana untuk memulai. "