Projekti / Programi
Stabilni in dinamični vzorci EEG in fMR funkcijske konektivnosti ter njihove povezave z individualnimi razlikami
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B640 |
Biomedicinske vede |
Nevrologija, nevropsihologija, nevrofiziologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
funkcijska konektivnost, multimodalno slikanje možganov, EEG, funkcijska MR, individualne razlike, psihopatologija, nevrodegenerativne bolezni
Raziskovalci (20)
Organizacije (3)
Povzetek
S prenosom osredotočenosti raziskovalnih naporov slikanja človeških možganov iz lokalizacije posamičnih kognitivnih procesov in z njimi povezanih možganskih področij na preučevanje integracije delovanja možganov, je preučevanje fMR funkcijske konektivnosti podalo pomembna spoznanja o povezovanju razpršenih možganskih področij v kompleksna omrežja in sisteme. Številne študije so razkrile, kako se funkcijska omrežja možganov povezujejo s kognitivnimi procesi, intelektualnimi sposobnostmi in razvojem možganov ter naslovile vprašanje kateri vzorci funkcijske diskonektivnosti odražajo psihiatrične bolezni ter napredek nevropatologije nevrodegenerativnih bolezni.
Številnim uspehom navkljub je nadaljni napredek pri preučevanju in uporabi fMR funkcijske konektivnosti odvisen od uspešne razrešitve nekaterih perečih izzivov. Eden izmed njih je razumevanje mehanizmov in dinamike živčnih vezij, ki so polaga funkcijske konektivnosti, kot jo lahko ocenjujemo z opazovanjem počasnega BOLD signala. Obetajoča možnost je multimodalno slikanje, v katerem združujemo informacije različnih modalnosti za pridobitev novih spoznanj. Integracija počasnega fMR signala visoke prostorske ločljivosti z EEG signalom, ki neposredno odraža živčno aktivnost z visoko časovno ločljivostjo, bi omogočila potrebno razumevanje mehanizmov, ki jih odraža fMR funkcijska konektivnost, ter podala oceno prostorsko dobro opredeljene funkcijske konektivnosti z visoko časovno ločljivostjo.
Drug pomemben izziv je obseg vpliva prehodnih sprememb v razpoloženju in psiho-fiziološkem stanju na vzorec funkcijske konektivnosti posameznika. Medtem ko se s povprečevanjem na skupinski stopnji analize ti vplivi, če so naključni, izničijo, lahko na stopnji posameznika prikrijejo informacije relevantne za oceno posameznikove kognicije ali prepoznavanje nevropatologije ter zmanjšajo zanesljivost in veljavnost uporabe funkcijske konektivnosti kot diagnostičnega orodja.
Namen predlaganega projekta je nasloviti izpostavljena vprašanja preko izpolnjevanja štirih ciljev. Prvi cillj je preko povezovanja EEG in fMR signala pridobiti podrobnejše razumevanje prostorskih in časovnih lastnosti možganskih omrežij med nalogo in mirovanjem. Drug cilj je preučiti longitudinalno variabilnost v časovno-prostorskih lastnostih možganskih omrežij, kot jih odražata EEG in fMR signal med nalogo in mirovanjem, ter preveriti stabilnost prepoznanih funkcijskih možganskih omrežij in njihovih lastnosti. Tretji cilj je preučiti, kako se intra- in inter-indvidualne razlike povezujejo s stabilnostjo funkcijskih omrežij. Četrti cilj je preučiti, v kakšni meri se vzorci funkcijske diskonektivnosti prekrivajo s stabilnimi in spremenljivimi lastnosti funkcijskih možganskih omrežij, ter pridobljena spoznanja prenesti na uporabo funkcijske konektivnosti za diagnostiko in spremljanje nevropatologije psihiatričnih in nevrodegenerativnih bolezni.
Prve tri cilje nameravamo uresničiti s sočasnim zajemom fMR in EEG signala preko več snemanj posameznikov manjšega homogenega vzorca 30-40 mladih odraslih ter večjega heterogenega vzorca 60-70 udeležencev. Za dosego zadnjega cilja bomo uporabili predhodno zbrane MR podatke obširnega vzorca več kot 2400 posameznikov z različnimi psihiatričnimi motnjami in njihovih zdravih kontrol ter vzorcem več kot 1000 posameznikov z različnimi stopnjami nevrodegenerativnih motenj in njihovih kontrol.
Izvedba projekta bo potekala v treh dopolnjujočih se stopnjah, v katerih bomo naslovili zaključen niz raziskovalnih vprašanj ter združili aktivnosti razvoja orodij za preprocesiranje in analizo podatkov, zbiranja podatkov in njihove analize. Predlagana raziskovalna ekipa vključuje strokovnjake vseh relevantnih področij in dostop do potrebnih virov za zbiranje in analizo podatkov, kar zagotavlja učinkovito in uspešno izpeljavo predlaganega projekta.
Pomen za razvoj znanosti
Študije fMR in vse pogosteje tudi EEG funkcijske konektivnosti postajajo osrednje orodje znanstveno-raziskovalnega dela na področju kognitivne nevroznanosti ter odpirajo možnost pomembne podpore pri razvoju nevrobioloških označevalcev za prepoznavanje in spremljanje psihiatričnih in nevrodegenerativnih bolezni. Nadaljnji razvoj bo pomembno odvisen od razumevanja in ovrednotenja informacij, ki jih podajata posamezni modalnosti kot tudi njuno dopolnjevanje. Predlagani projekt dopolnjuje pomembno vrzel v razumevanju funkcijske konektivnosti s petimi poglavitnimi izvirnimi in relevantnimi prispevki.
Prvič, predlagani projekt predstavlja prvo sistematično študijo stabilnosti in variabilnosti funkcijske konektivnosti možganskih omrežij z namenom identifikacije tistih komponent in lastnosti, ki so najbolj relevantne pri preučevanju povezav med lastnostmi integracije možganske aktivnosti z individualnimi razlikami ter možganskimi boleznimi. Njihovo prepoznavanje bo lahko omogočilo pomemben preskok v razvoju nevrobioloških označevalcev, predvsem z vidika njihove robustnosti in zanesljivosti.
Drugič, medtem ko se največji del študij funkcijske konektivnosti usmerja na mirovno stanje, bo predlagani projekt omogočil podrobnejše razumevanje odnosa med funkcijsko konektivnostjo med mirovanjem in nalogo ter omogočil ovrednotenje njunih primerjalnih prednosti tako pri raziskovanju kot pri razvoju nevrobioloških označevalcev.
Tretjič, predlagani projekt presega okvire metodološke študije povezovanja EEG in fMR modalnosti s preučevanjem specifičnih povezav med stabilnimi in variabilnimi lastnostmi možganskih omrežij funkcijske konektivnosti z intra- in inter-individualnimi razlikami. S tem študija omogoča tako pomembna nova vsebinska spoznanja kot tudi celovitejše ovrednotenje metodoloških spoznanj.
Četrtič, obseg načrtovanega vzorca predstavlja pomembno metodološko prednost pred dosedanjimi raziskavami simultanega zajema EEG in fMR podatkov, ki največkrat zajemajo okoli 10 udeležencev. Načrtovan vzorec bo tako omogočal kvalitativen preskok v naslavljanju zastavljenih raziskovalnih vprašanj ter podal bogat referenčni nabor podatkov za nadaljnje vsebinsko raziskovanje ter razvoj metodologije in analitičnih orodij.
Petič, s prenosom spoznanj na napore za prepoznavanje vzorcev funkcijske (dis)konektivnosti povezanih s patološkimi procesi psihiatričnih in nevrodegenerativnih bolezni, bo študija podala pomemben prispevek k učinkovitejšem iskanju, validaciji in razumevanju označevalcev nevropatoloških sprememb.
Skupno bo predlagan projekt omogočil podrobnejši vpogled v naravo EEG in fMR funkcijske konektivnosti, njeno razumevanje in ovrednotenje, ki bo podajalo pomembno osnovo za nadaljnje znanstveno-raziskovalno in strokovno delo. Dobljena znanja bodo vodila v boljše razumevanje funkcijske konektivnosti in inter-individualnih razlik ter spodbudila nove raziskave in uporabo označevalcev psihiatričnih in nevrodegenerativnih bolezni.
Pomen za razvoj Slovenije
Kot kažejo dosedanje raziskave in spoznanja, ima funkcijska konektivnost, kot orodje za preučevanju posameznikovih individualnih lastnosti in kognitivnih sposobnosti ter prepoznavo tveganja, diagnostike in spremljanja psihiatričnih in nevrodegenerativnih bolezni izjemen potencial, ki zaradi pomanjkljivega razumevanja temeljnih mehanizmov in narave funkcijske konektivnosti še ni polno izkoriščen. Podrobnejše razumevanje osnov funkcijske konektivnosti ter optimizacija njegove uporabe tako ne podaja zgolj pomembnega prispevka znanstveno-raziskovalnim naporom, temveč odpira tudi nove možnosti uporabe v okviru gospodarskih dejavnosti in zdravstva.
V okviru oblikovanja novih tržnih storitev in podpore delovanja gospodarskih družb, bodo spoznanja projekta omogočale razvoj novih instrumentov za ocenjevanje in oblikovanje profila kognitivnih sposobnosti in individualnih razlik. Le-te bi bilo možno uporabiti samostojno ali skupaj z obstoječimi psihološkimi instrumenti. Prepoznamo vsaj tri ciljne skupine uporabnikov. Prva so posamezniki, ki zaradi različnih razlogov želijo vpogled v svoj individualni profil. Druga so ponudniki storitev programov treninga ali rehabilitacije pozornosti ter splošnih kognitivnih in psihomotoričnih sposobnosti. Njim bi tovrstno orodje na omogočilo spremljanje napredka posameznikov ter ovrednotenje in izbor programov treninga, ki imajo merljiv učinek na možgane in kognitivne sposobnosti, ter opustitev neučinkovitih. Tretja skupina uporabnikov so gospodarske družbe, ki bi želele s tovrstnim instrumentom dopolniti obstoječa orodja in postopke kadrovske selekcije ter spremljanja napredka in dobrobiti zaposlenih.
V kontekstu splošnega, z zdravjem povezanega pomena za gospodarstvo in družbo je potrebno izpostaviti, da so poškodbe in bolezni možganov največji posamezni vir neposrednih in posrednih zdravstvenih stroškov v državah Evropske unije. Sposobnost prepoznavanja tveganja, diagnostike in spremljanja psihiatričnih in nevrodegenerativnih bolezni je nujen predpogoj za razvoj in ovrednotenje uspešnosti različnih terapevtskih in podpornih aktivnosti. Nevrodegenerativne bolezni in nekatere psihiatrične motnje so trenutno neozdravljive, pogosto pa jih prepoznamo šele, ko je bolezen že globoko napredovala. Rezultati predlaganega projekta bi podali pomemben prispevek k nadaljnemu razvoju uporabe funkcijske konektivnosti v podporo prepoznavanju tveganja, zgodnje diagnostike in spremljanja poteka teh bolezni. To bi podalo pomemben prispevek k razvoju in izpopolnjevanju terapevtskih postopkov, učinkovitosti zdravljenja in podpornih aktivnosti ter s tem k zmanjševanju zdravstvenih stroškov in izboljšanju kvalitete življenja bolnikov in njihovih skrbnikov.
Skupno lahko projekt pomembno prispeva k razvoju novih storitev, podpori gospospodarske dejavnosti ter razvoju diagnostike in zdravljenja bolezni možganov. S tem projekt omogoča neposreden in dolgoročen prispevek gospodarstvu, kakovosti življenja posameznikov in družbe kot celote.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
