ข้อมูล

การถ่ายภาพสมองมีศักยภาพในการเปิดเผยลักษณะพื้นฐานของระบบประสาทหลายอย่าง ตั้งแต่ความผิดปกติ เช่น ภาวะซึมเศร้าและอาการปวดเรื้อรังที่ลุกลามอย่างรวดเร็ว ไปจนถึงสาเหตุที่คนคนหนึ่งมีความจำดีกว่าอีกคนหนึ่ง และทำไมความทรงจำของบางคนจึงกลับมายืดหยุ่นได้เมื่ออายุมากขึ้น แต่การถ่ายภาพสมองที่เชื่อถือได้สำหรับการตรวจจับลักษณะนั้นเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอย่างกว้างขวาง การวิจัยก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการศึกษาที่เกี่ยวข้องกันทั่วทั้งสมอง (เรียกว่า 'BWAS') ได้แสดงให้เห็นว่าความเชื่อมโยงระหว่างการทำงานของสมองกับโครงสร้างและลักษณะของสมองนั้นอ่อนแอมากจนจำเป็นต้องมีผู้เข้าร่วมหลายพันคนเพื่อตรวจหาผลกระทบที่ทำซ้ำได้ การวิจัยในระดับนี้ต้องใช้เงินลงทุนหลายล้านดอลลาร์ในการศึกษาแต่ละครั้ง โดยจำกัดว่าสามารถศึกษาลักษณะและความผิดปกติของสมองใดได้บ้าง อย่างไรก็ตาม ตามคำอธิบายใหม่ที่เผยแพร่ในNatureการเชื่อมโยงที่แข็งแกร่งระหว่างการวัดและลักษณะของสมองสามารถรับได้เมื่อใช้อัลกอริธึมการจดจำรูปแบบที่ล้ำสมัย (หรือ 'การเรียนรู้ด้วยเครื่อง') ซึ่งสามารถรวบรวมผลลัพธ์ที่ทรงพลังจากขนาดตัวอย่างปานกลาง ในบทความของพวกเขา นักวิจัยจาก Dartmouth และ University Medicine Essen ได้ให้คำตอบต่อการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ของการศึกษาความสัมพันธ์ของสมองที่นำโดย Scott Marek จาก Washington University School of Medicine ใน St. Louis, Brenden Tervo-Clemmens จาก Massachusetts General Hospital/Harvard Medical โรงเรียนและเพื่อนร่วมงาน การศึกษาก่อนหน้านี้พบความสัมพันธ์ที่อ่อนแอมากในลักษณะต่างๆ ในการศึกษาการถ่ายภาพสมองขนาดใหญ่หลายชิ้น โดยสรุปว่าจำเป็นต้องมีผู้เข้าร่วมหลายพันคนเพื่อตรวจหาความสัมพันธ์เหล่านี้ บทความใหม่อธิบายว่าผลกระทบที่อ่อนแอมากที่พบในบทความก่อนหน้านี้ใช้ไม่ได้กับภาพสมองทั้งหมดและลักษณะทั้งหมด แต่จะจำกัดเฉพาะบางกรณีเท่านั้น สรุปได้ว่า ข้อมูล fMRI จากผู้เข้าร่วมหลายร้อยคนสามารถใช้ประโยชน์ได้ดีกว่าเพื่อให้ข้อมูลการวินิจฉัยที่สำคัญเกี่ยวกับบุคคลได้อย่างไร กุญแจสำคัญประการหนึ่งที่จะเชื่อมโยงระหว่างอิมเมจของสมองกับลักษณะต่างๆ เช่น ความจำและสติปัญญาให้แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นคือการใช้อัลกอริธึมการจดจำรูปแบบที่ล้ำสมัย Tor Wager ผู้เขียนอาวุโสกล่าวว่า "เนื่องจากแทบไม่มีการทำงานทางจิตทั้งหมดโดยสมองส่วนเดียว เราขอแนะนำให้ใช้การจดจำรูปแบบเพื่อพัฒนาแบบจำลองว่าพื้นที่สมองหลายส่วนมีส่วนในการทำนายลักษณะอย่างไร แทนที่จะทดสอบพื้นที่สมองทีละส่วน" Diana L. Taylor ศาสตราจารย์พิเศษด้านจิตวิทยาและวิทยาศาสตร์สมอง และผู้อำนวยการ Brain Imaging Center ที่ Dartmouth "หากนำแบบจำลองของพื้นที่สมองหลายส่วนมาทำงานร่วมกันมากกว่าการแยกส่วน วิธีนี้เป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการศึกษาการสร้างภาพทางระบบประสาท และให้ผลเชิงทำนายที่มากกว่าการทดสอบพื้นที่สมองแบบแยกส่วนถึงสี่เท่า" Tamas Spisak ผู้เขียนนำกล่าว หัวหน้าห้องทดลองการถ่ายภาพระบบประสาทเชิงทำนายที่สถาบันรังสีวิทยาวินิจฉัยและรังสีรักษาและประสาทวิทยาที่ University Medicine Essen อย่างไรก็ตาม อัลกอริธึมการจดจำรูปแบบทั้งหมดไม่เท่ากัน และการค้นหาอัลกอริทึมที่ทำงานได้ดีที่สุดสำหรับข้อมูลภาพสมองประเภทใดประเภทหนึ่งเป็นงานวิจัยที่กระตือรือร้น บทความก่อนหน้านี้โดย Marek, Tervo-Clemmens และคณะ ยังทดสอบว่าสามารถใช้การจดจำรูปแบบเพื่อทำนายลักษณะจากภาพในสมองได้หรือไม่ แต่ Spisak และเพื่อนร่วมงานพบว่าอัลกอริทึมที่ใช้นั้นต่ำกว่ามาตรฐาน เมื่อนักวิจัยใช้อัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ผลกระทบจะยิ่งใหญ่ขึ้นและสามารถตรวจพบความสัมพันธ์ที่เชื่อถือได้ในตัวอย่างที่มีขนาดเล็กกว่ามาก "เมื่อคุณทำการคำนวณกำลังของจำนวนผู้เข้าร่วมที่จำเป็นในการตรวจจับเอฟเฟกต์จำลอง จำนวนจะลดลงเหลือต่ำกว่า 500 คน" Spisak กล่าว Ulrike Bingel ผู้เขียนร่วมจาก University Medicine Essen ซึ่งเป็นหัวหน้าของ University Center for Pain กล่าวว่า "นี่เป็นการเปิดช่องสำหรับการศึกษาลักษณะและสภาวะทางคลินิกหลายอย่าง ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะรับผู้ป่วยหลายพันคน รวมถึงความผิดปกติของสมองที่หายาก" ยา. "การระบุเครื่องหมาย รวมถึงเครื่องหมายที่เกี่ยวข้องกับระบบประสาทส่วนกลาง มีความจำเป็นเร่งด่วน เนื่องจากมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงการวินิจฉัยและวิธีการรักษาที่ปรับให้เหมาะกับแต่ละบุคคล เราจำเป็นต้องก้าวไปสู่แนวทางการรักษาเฉพาะบุคคลที่มีพื้นฐานมาจากประสาทวิทยาศาสตร์ ศักยภาพของ BWAS หลายตัวแปรในการขับเคลื่อนเรา เป้าหมายนี้ไม่ควรประมาท” ทีมงานอธิบายว่าความสัมพันธ์ที่อ่อนแอที่พบในการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากภาพสมอง ถูกรวบรวมในขณะที่ผู้คนกำลังพักผ่อนอยู่ในเครื่องสแกน แทนที่จะทำงานต่างๆ แต่ fMRI ยังสามารถจับการทำงานของสมองที่เชื่อมโยงกับความคิดและประสบการณ์เฉพาะช่วงเวลา Wager เชื่อว่าการเชื่อมโยงรูปแบบสมองกับประสบการณ์เหล่านี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจและทำนายความแตกต่างระหว่างบุคคล "ความท้าทายประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการใช้ภาพสมองเพื่อทำนายลักษณะคือลักษณะหลายอย่างไม่คงที่หรือเชื่อถือได้ ถ้าเราใช้ภาพสมองเพื่อมุ่งเน้นไปที่การศึกษาสภาพจิตใจและประสบการณ์ เช่น ความเจ็บปวด การเอาใจใส่ และความอยากยา ผลกระทบ สามารถใหญ่ขึ้นและเชื่อถือได้มากขึ้น" Wager กล่าว "กุญแจสำคัญคือการหางานที่เหมาะสมเพื่อยึดครองรัฐ" "ตัวอย่างเช่น การแสดงรูปภาพของยาเสพติดให้กับผู้ที่มีความผิดปกติของการใช้สารเสพติดสามารถกระตุ้นความอยากยาได้ จากการศึกษาก่อนหน้านี้ที่เผยให้เห็นเครื่องหมายของระบบประสาทสำหรับความอยาก" Wager กล่าว "การระบุว่าแนวทางใดในการทำความเข้าใจสมองและจิตใจที่มีแนวโน้มว่าจะประสบความสำเร็จเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากสิ่งนี้จะส่งผลต่อมุมมองของผู้มีส่วนได้ส่วนเสียและท้ายที่สุดให้ทุนสนับสนุนการวิจัยเชิงแปลในการถ่ายภาพระบบประสาท" Bingel กล่าว "การค้นหาข้อจำกัดและการทำงานร่วมกันเพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ในการวินิจฉัยและดูแลผู้ป่วยที่มีความผิดปกติทางสมองและสุขภาพจิต"