Машинное обучение помогает исследователям Пенн медицины определить размер и форму сетях мозга у отдельных детей, которые могут быть полезны для понимания психических расстройств. В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале нейрон, мультидисциплинарной команды показали, как мозг сетей уникально для каждого ребенка можно предсказать познания. Исследование — которых используются технологии машинного обучения для анализа функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) сканирует почти 700 детей, подростков и молодых взрослых, является первым, чтобы показать, что функциональная нейроанатомия может сильно различаться среди детей, и уточняется в процессе разработки.
Человеческий мозг имеет структуру складок и неровностей на ее поверхности, которые обеспечивают физическое ориентиры для нахождения областей мозга. Функциональных сетей, которые регулируют познание давно изучены у человека выстраиваются в закономерности активации — программное обеспечение мозга, и к оборудованию этих физических ориентиров. Однако, этот процесс предполагает, что функции мозга находятся на том же достопримечательностей в каждом человеке. Это хорошо работает для многих простых систем мозга, например, двигателя системы управления движением обычно рядом с одним и тем же специфическим раза в каждом человеке. Однако многочисленные недавние исследования у взрослых показали, что это не так для более сложных систем мозга, отвечающей за исполнительные функции-это совокупность психических процессов, которая включает самоконтроль и внимание. В этих системах, функциональные сети не всегда совпадают с физическими достопримечательностей мозга фальцев и гребней. Вместо этого каждый взрослый человек имеет свои специфические макет. До сих пор было неизвестно, как такой человек конкретной сети может меняться, как дети вырастут, или связаны с исполнительной функцией.
«Exciting часть этой работы заключается в том, что мы теперь в состоянии определить пространственное расположение этих функциональных сетей в отдельных детей, а не смотреть на все через тот же ‘один размер подходит всем подход», — сказал старший автор исследования Теодор Д. Саттертвайт, д. м. н., доцент кафедры психиатрии в Школе медицины Перельмана в Университете Пенсильвании. «Как взрослые, мы обнаружили, что функциональная нейроанатомия довольно много различается у разных детей, каждый ребенок имеет уникальный узор. Также как и взрослых, в сетях, которые различаются наиболее между детьми такие же исполнительного сетей, ответственных за регулирование видов поведения, которые часто могут посадить подростков в горячей воде, как риск и импульсивность.»
Для изучения функциональных сетей развивать у детей и поддерживает исполнительную функцию, в команде проанализировали большую выборку подростков и молодых взрослых (693 участников, в возрасте от 8 до 23). Эти участники прошли 27 минут фМРТ сканирования в составе Филадельфии когорта развития нервной системы (ПНС) большое исследование, которое финансировалось Национальным институтом психического здоровья. Методов машинного обучения, разработанная лабораторией Юн Фан, к. м. н., доцент кафедры радиологии в Пенсильвания и соавтор на бумаге, позволило команде карте 17 функциональных сетей у отдельных детей, а не полагаться на обычное расположение этих сетей.
Затем исследователи изучили, как эти функциональные сети развивались в течение подросткового возраста, и связанные с производительностью на батарею когнитивных тестов. Ученые обнаружили, что функциональная нейроанатомия этих сетей был доработан с возрастом, и позволило исследователям предсказать, как старого ребенка, с высокой степенью точности.
«Пространственное расположение этих сетей прогнозировать, насколько хорошо дети были на исполнительные функции», — сказал Zaixu НПИ, кандидат медицинских наук, после защиты докторской сотрудник в лаборатории Саттертуэйт и первый автор бумаги. «Дети, которые имеют более «недвижимость», на их коре, посвященных сети, отвечающей за исполнительные функции на самом деле лучше на эти сложные задачи.» Напротив, молодые люди с низким исполнительные функции были меньше их коры, посвященные этим исполнительным сетей.
Взятые вместе, эти результаты предлагают новую счет пластичности и многообразия развития и выделить потенциал для прогресса в персонализированной диагностике и терапии, авторы сказали.
«Выводы приводят нас к интересным вопросам биологии, как формируются эти сети находятся в развитии, а также открывают возможности для персонализации neuromodulatory процедуры, такие как стимуляция мозга для лечения депрессии или проблемы внимание», — сказал Саттертвайт. «Как эти системы заложены в первую очередь? Мы можем сделать ответ лучше для наших пациентов, если мы используем нейромодуляции, которая ориентирована используя свои личные сети? Ориентируясь на уникальные особенности каждого человека мозг может обеспечить важный путь вперед».
История Источник:
Материалы , предоставляемые Университета Пенсильвании Школы медицины. Примечание: материалы могут быть отредактированы для стиля и длины.