Die Gehirnaktivität ist jetzt sichtbar und hörbar

Zusammenfassung: Forscher haben eine innovative Technik entwickelt, um komplexe Neuroimaging-Daten in audiovisuelle Formate umzuwandeln. Durch die Umwandlung von Gehirnaktivitäts- und Blutflussdaten aus Verhaltensweisen wie Laufen oder Fellpflege bei Mäusen in synchronisierte Klavier- und Geigenklänge, begleitet von Videos, bieten sie einen intuitiven Ansatz zur Erforschung der komplexen Funktionsweise des Gehirns.

Diese Methode erleichtert nicht nur die Identifizierung von Mustern in großen Datensätzen, sondern verbessert auch das Verständnis der dynamischen Beziehung zwischen neuronaler Aktivität und Verhalten. Das Toolkit stellt einen wichtigen Fortschritt in der neurowissenschaftlichen Forschung dar und ermöglicht es Wissenschaftlern, große Mengen an Gehirndaten intuitiv zu untersuchen und zu interpretieren.

Wichtige Fakten:

1. Konvertieren Sie Audio- und Videodaten: Das Toolkit übersetzt Neuroimaging-Daten in eine Kombination aus Musiknoten und Videos und verwendet dabei verschiedene Tools, die verschiedene Arten von Gehirnaktivität darstellen.
2. Verbesserte Mustererkennung: Dieser Ansatz ermöglicht es Forschern, Zusammenhänge zwischen bestimmten Gehirnaktivitäten und Verhaltensweisen leichter zu erkennen und bereichert so die Analyse komplexer Neuroimaging-Datensätze.
3. Anwendungen durch Experimente: Diese Methode wurde in verschiedenen experimentellen Umgebungen demonstriert, einschließlich 2D- und 3D-Bildgebungstechniken des Gehirns, und bietet ein vielseitiges Werkzeug für neurowissenschaftliche Untersuchungen.

Quelle: Plus

Komplexe Neuroimaging-Daten können untersucht werden, indem sie in ein audiovisuelles Format übersetzt werden – ein Video mit einem Soundtrack – um zu erklären, was im Gehirn passiert, wenn bestimmte Verhaltensweisen ausgeführt werden.

David Thibodeau und Kollegen von der Columbia University in den USA stellen die Technik in einer Open-Access-Zeitschrift vor Ein Plus Am 21. Februar 2024. Nachfolgend finden Sie Beispiele dieser wunderschönen „Gehirnfilme“.

Jüngste technologische Fortschritte haben es ermöglicht, mehrere Aktivitätskomponenten im wachen Gehirn in Echtzeit aufzuzeichnen. Wissenschaftler können nun beispielsweise beobachten, was im Gehirn einer Maus passiert, wenn sie bestimmte Verhaltensweisen ausführt oder bestimmte Reize erhält.

Solche Forschungen produzieren jedoch große Datenmengen, die intuitiv nur schwer zu erforschen sind, um Einblick in die biologischen Mechanismen zu gewinnen, die den Mustern der Gehirnaktivität zugrunde liegen.

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass einige Bilddaten des Gehirns in auditive Darstellungen übersetzt werden können. Aufbauend auf solchen Ansätzen haben Thibodeau und seine Kollegen ein flexibles Toolkit entwickelt, mit dem verschiedene Arten von Bilddaten des Gehirns – und begleitende Videoaufzeichnungen des Verhaltens von Labortieren – in akustische und visuelle Darstellungen übersetzt werden können.

Als nächstes demonstrierten die Forscher die neue Technik in drei verschiedenen experimentellen Umgebungen und zeigten, wie auditive und visuelle Darstellungen mithilfe von Daten aus verschiedenen bildgebenden Verfahren des Gehirns modelliert werden können, darunter 2D-Weitfeld-Optikkartierung (WFOM) und 3D-konfokale planare Anregungsmikroskopie (SCAPE). .

Das Toolkit wurde auf zuvor gesammelte WFOM-Daten angewendet, die Veränderungen der neuronalen Aktivität und der Gehirndurchblutung bei Mäusen zeigten, die verschiedene Verhaltensweisen wie Laufen oder Fellpflege zeigten.

Die neuronalen Daten wurden durch Klavierklänge dargestellt, die mit Spitzen der Gehirnaktivität zusammenfielen, wobei die Lautstärke jedes Tons das Ausmaß der Aktivität anzeigte und die Tonhöhe den Ort im Gehirn angab, an dem die Aktivität stattfand. In der Zwischenzeit wurden die Blutflussdaten durch Geigenklänge dargestellt.

Die in Echtzeit gespielten Klänge eines Klaviers und einer Geige zeigen den dualen Zusammenhang zwischen Nervenzellaktivität und Blutfluss. Durch das Betrachten eines Videos einer Maus kann der Betrachter Muster der Gehirnaktivität erkennen, die unterschiedlichen Verhaltensweisen entsprechen.

Die Autoren weisen darauf hin, dass ihr Toolkit kein Ersatz für die quantitative Analyse von Neuroimaging-Daten ist. Es kann Wissenschaftlern jedoch dabei helfen, große Datensätze auf Muster zu untersuchen, die sonst unbemerkt bleiben würden und einer weiteren Analyse wert sind.

Die Autoren fügen hinzu: „Auf Darstellungen hören und sehen [brain activity] Daten sind eine immersive Erfahrung, die unsere Fähigkeit, Muster zu erkennen und zu interpretieren, nutzen kann (denken Sie an eine Online-Sicherheitsfunktion, die Sie auffordert, „die Ampeln in diesem Bild zu identifizieren“ – eine Herausforderung, die die meisten Computer übersteigt, aber für unser Gehirn trivial ist). .[It] Es ist fast unmöglich, den ständigen Wandel der Zeit zu beobachten und sich darauf zu konzentrieren [brain activity] Verhaltensdaten und -videos Gleichzeitig müssen sich unsere Augen hin und her bewegen, um zu sehen, was zusammen geschieht.

„Im Allgemeinen muss man Clips immer wieder abspielen, um erkennen zu können, was zu einem bestimmten Zeitpunkt passiert ist. Eine akustische Darstellung der Daten macht es viel einfacher, zu sehen (und zu hören), wenn Dinge genau zur gleichen Zeit passieren.“ ”

Über diese Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung

Autor: Charlotte Bhaskar
Quelle: Plus
Kommunikation: Charlotte Bhaskar – PLOS
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Offener Zugang.
„Auditive Visualisierung von Echtzeit-Neuroimaging-Daten„Von Elizabeth Hillman et al. Ein Plus

eine Zusammenfassung

Auditive Visualisierung von Echtzeit-Neuroimaging-Daten

Fortschritte in der Bildgebung des Gehirns haben den Umfang und die Komplexität von Echtzeit-Bildgebungs- und Verhaltensdaten dramatisch erhöht. Allerdings stellt die Identifizierung von Mustern, Trends und Synchronizitäten innerhalb dieser Datensätze eine große rechnerische Herausforderung dar.

Hier demonstrieren wir einen Ansatz, der zeitlich variierende Neuroimaging-Daten in einzigartige auditive Visualisierungen übersetzen kann, die aus auditiven Darstellungen dynamischer Daten in Kombination mit vereinfachten, farbcodierten Filmen räumlicher Komponenten und Verhaltensaufzeichnungen bestehen.

Mehrere Variablen können als unterschiedliche Musikinstrumente kodiert werden, sodass der Beobachter mehrere dynamische Parameter parallel unterscheiden und verfolgen kann.

Diese Darstellung ermöglicht die intuitive Assimilation dieser Datensätze an Verhaltenskorrelate und räumlich-zeitliche Merkmale wie Muster, Rhythmen und Motive, die mit herkömmlichen Datenabfragemethoden möglicherweise schwer zu erkennen sind.

Diese audiovisuellen Darstellungen bieten eine neue Visualisierung der Organisation und Muster der Echtzeitaktivität im Gehirn und bieten eine intuitive und überzeugende Möglichkeit, komplexe Daten für eine Vielzahl von Anwendungen zu visualisieren.