Riesige Datenbank von Gehirn-Scan ist enthüllt Geheimnisse des Verstandes

Karen Lazo, Multimedia-Intern an die US National Science Foundation (NSF), trug dieses Artikels Leben Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Erkenntnisse .

Forscher verwenden fMRT (funktionelle Magnetresonanztomographie) Scans um zu beobachten, wie Blut durchströmt aktive Bereiche des Gehirns in Echtzeit. Die Scans können verwendet werden, zu produzieren "Landkarten" der Aktivität während des Gehirns Denkprozesse, mit den wechselnden Karten basierend auf was eine Person denkt. Weltweit Forscher mehr als 2.000 fMRI-Studien laufen jedes Jahr, aber derzeit gibt es begrenzte Infrastruktur für den Austausch von Ergebnissen.

Mit Unterstützung durch die US National Science Foundation kognitive Neurowissenschaftler Russell Poldrack und ein Team an der Stanford University ins Leben gerufen neuen Infrastruktur um Austausch zu ermöglichen. Die Website OpenfMRI genannt, ermöglicht es Wissenschaftlern, teilen Sie ihre Daten einfach und sicher in einem standardisierten Format.

Erfahren Sie mehr über die Anstrengung in einem Science-Nation-Video auf die fMRT arbeiten, und unten Poldrack und Krzysztof Gorgolewski, ein Post-Doc-Student, der ist auch Teil des Stanford-Teams beantworten Fragen zum Projekt.

NSF: Haben welche Aufgaben Sie Menschen, die für die Tests zu tun?

R.P.: Mein Labor untersucht ein relativ breites Spektrum an Verhaltensweisen im Zusammenhang mit Entscheidungen und Selbstbeherrschung. Unsere Teilnehmer Aufgaben psychologische in ein MRT, die wir verwenden, um ihre laufenden Hirnaktivität messen. Zum Beispiel, um einfache Handlungen der Selbstkontrolle zu studieren wir präsentieren die Teilnehmer mit Reizen (z. B. Pfeile zeigte nach links oder rechts) und Fragen sie eine Schaltfläche für den Pfeil drücken, wenn sie einen Signalton hören, das ist ihr Signal um ihre Reaktion zu stoppen. Mit dieser Aufgabe haben wir eine Schaltung im Gehirn identifiziert, die in der Hemmung der motorische Reaktionen beteiligt ist. Wir studieren komplexer Entscheidungsprozesse mit Aufgaben, wo Menschen Entscheidungen über das Risiko im Vergleich zu belohnen. Beispielsweise müssen in einer Aufgabe sie in jedem Moment entscheiden ob weiter Aufpumpen eines virtuellen Ballons auf dem Computerbildschirm dargestellt; Jedes Mal sie Pumpen den Ballon sie mehr Geld bekommen, es sei denn, es explodiert in diesem Fall verlieren sie das Geld für die Sprechblase bisher abgegrenzt. Diese Aufgabe kann wir beurteilen, wie Menschen Informationen über Chancen und Risiken bei der Entscheidungsfindung zu integrieren.

NSF: Produzieren zwei verschiedene Personen die gleichen fMRT-Gehirn-Muster?

R.P.: Ja und Nein. Insgesamt produzieren Menschen in der Regel ähnliche Aktivitätsmuster auf viele kognitive Aufgaben; Wenn sie es nicht, würde nicht fMRI überhaupt funktionieren! Allerdings gibt es einige Aufgaben, die auf die Aktivität zwischen Menschen, manchmal in Bezug auf die verschiedenen psychischen Funktionen wesentlich abweicht. Es gibt großes Interesse an dieser individuelle Unterschiede in der Funktion des Gehirns zu verstehen.

NSF: geworden fMRI umstritten für Strafsachen, glauben Sie, dass die Technologie für den Einsatz in Gerichte zu unreif ist?

R.P.: Ja. Bevor es in den Gerichten verwendet werden kann, brauchen wir bessere Validierung, die es zeigen kann, was behauptet wird. Darüber hinaus wissen wir, dass es gibt Gegenmaßnahmen, die man nutzen könnte, um es, zu täuschen, also diejenigen sowie angegangen werden müssen.

NSF: Wie vergleicht diese fMRI-Datenbank zu anderen medizinischen Datenbanken und die möglichen Auswirkungen (z. B. Genom oder kriminellen Datenbanken)?

R.P.: Die OpenfMRI-Datenbank ist viel kleiner als die anderen Datenbanken, die Sie erwähnen. Darüber hinaus gibt es im Gegensatz zu kriminellen Datenbanken keine identifizierenden Angaben über die Personen in der Datenbank. Derzeit denken wir, dass OpenfMRI in erster Linie als Recherche-Tool nützlich ist.

NSF: Wie funktioniert die offene fMRT-Plattform?

R.P.: Forscher, die ihre Daten gemeinsam nutzen möchten müssen zuerst die Daten an das System hochladen, wo es Kuration von unserem Team unterzogen werden. Dies beinhaltet die Datenverarbeitung mit automatisierten Analysen auf Supercomputern am Texas Advanced Computing Center implementiert. Nach diesem Kuration stattfindet, setzen wir die Daten auf der Website, so dass jeder interessierte Forscher kann es herunterladen und verwenden Sie es für ihre Forschung.

NSF: Wer können Daten beitragen und gesammelt welche Daten hast du bisher?

Krzysztof Gorgolewski: Wir sind offen für Beiträge von allen und jedem. Bisher haben wir Einsendungen von vielen Labors in Europa und den Vereinigten Staaten. Die meisten Datensätze konzentrieren sich auf die Messung der Hirnaktivität während der verschiedenen kognitiven Aufgaben mittels MRI, aber wir haben auch ein paar Datensätze, die anderen Modalitäten, wie Elektroenzephalogramme enthalten. Jedes Dataset ist anders und es ist sehr spannend zu sehen, wie verschiedene Experimente dienen. Die Vielfalt unserer Datenbank erlaubt Forschern, bekommen eine einzigartige Perspektive auf, wie das Gehirn mit einer Vielzahl von kognitiven Aufgaben umgeht.

NSF: Wer hat Zugriff auf diese Daten?

K.G.: Jeder kann die Daten zugreifen. Es ist verteilt unter einer breiten Lizenz geben uneingeschränkten Zugriff. Auf diese Weise sind wir Wiederverwendung durch Gruppen außerhalb der Wissenschaft wie Journalisten oder Bürger Wissenschaftler einschließlich maximieren.

NSF: Wie schützen Sie diese Daten vor Hackern, wenn es auf die Cloud?

K.G.: Da die Daten für jeden öffentlich zugänglich sind, müssen wir nicht kümmern, es zu schützen. Dies ist möglich, weil entfernen wir alle Informationen, die die Privatsphäre der freiwillige Teilnahme an den Studien gefährden könnten. Indem die Daten öffentlich verfügbar sind wir die Auswirkungen der Zeit gestiftet von Studienteilnehmern maximieren.

NSF: Wie weit wollen Sie diese Datenbank zu?

K.G.: Unsere Mission ist es, diese Daten möglichst breiten Publikum zur Verfügung stellen. Wir sehen nicht nur kognitive Neuroimaging Forscher mit Hilfe dieser Daten, sondern auch Menschen aus anderen Bereichen, wie z.B. maschinelles lernen.

NSF: Wo befindet sich dieser Technologie und Forschung, Überschrift? Gibt es bedeutende Meilensteine, die gelassen werden, um in Bezug auf die Verbesserung der fMRT zu erreichen?

R.P.: Die Technik wird ständig verbessert wird, und die laufende Arbeiten durch die Gehirn-Initiative sogar bessere Werkzeuge für die Bildgebung des Gehirns. Einem wichtige Bindeglied ist ob wir tatsächlich elektrische Aktivität des Gehirns (im Gegensatz zu den Blutfluss) mittels MRI vorstellen können; Dies ist seit mehreren Jahren untersucht worden, aber hat bisher nicht zum Tragen kommen.

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