آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز

آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز با هدف انجام مأموریت‌های نوین در راستای پاسخگوئی به بخشی از نیازهای پژوهشی و فناوری کشور در زمینه ایجاد زیرساخت تصویربرداری و تحریک مغزی لازم برای تحقیقات شناختی و ارائه خدمات دانش بنیان و روز آمد در حوزه علوم و فناوری‌های شناختی و با بهره‌گیری از امکانات و نیروهای متخصص ایجاد شده است.
این آزمایشگاه که با حمایت معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری ایجاد شده است، فعالیت‌های خود را در راستای ارتقای موقعیت ایران در سطح منطقه‌ای، ملی و بین‌المللی و تقویت توان رقابتی پژوهشگران و فناوران ایرانی در حوزه علوم و فناوری‌های شناختی، متمرکز کرده است.
در این راستا، آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز، تجهیزات و امکانات متنوع و پیشرفته‌ای را فراهم کرده است که در ادامه به صورت خلاصه معرفی شده است.

آزمایشگاه تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)

بررسی چگونگی یادگیری در یک مغز طبیعی، بیمار یا مصدوم شده و همچنین ارزیابی خطرات بالقوه عمل جراحی یا دیگر درمان‌های تهاجمی و همچنین چگونگی فعالیت بخش‌های مختلف مغز در پاسخ به تحریکات خارجی و یا فعالیت مغز در حالت استراحت، از جمله خدماتی است که این آزمایشگاه با دستگاه FMRI ارایه می‌کند.
مطالعه آناتومی مغز، انجام مطالعات عملکردهای مهمی مانند اندیشه، گفتار، حرکت و احساس، ارزیابی اثرات سکته مغزی، ضربه و یا عصبی بیماری‌هایی مانند بیماری پارکینسون، نظارت بر مراحل رشد و عملکرد تومورهای مغزی و راهنمای برنامه‌ریزی برای جراحی، پرتودرمانی و یا دیگر درمان‌های جراحی مغز، از دیگر خدماتی است که با این دستگاه ارایه می‌گردد.
از جمله توانمندی‌های این آزمایشگاه موارد زیر قابل ذکر است:

آزمایشگاه الکتروانسفالوگرافی (EEG)

 

پردازش اطلاعات در سیستم اعصاب مرکزی، توسط فعالیت الکتریکی نورون‌ها اتفاق می‌افتد. این فعالیت الکتریکی پیوسته تولید شده توسط خود مغز، می‌تواند توسط الکترودهای قرار گرفته روی جمجمه، اندازه‌گیری و ثبت شود. سیگنال‌های حاصل به عنوان الکتروانسفالوگرام یا EEG شناخته شده و بیانگر مجموع پتانسیل‌های پس‌سیناپسی تعداد قابل توجهی از نورون‌ها هستند.
کاربرد EEG در پژوهش‌های علوم اعصاب از مزایایی برخوردار است. نخست آنکه EEG روشی غیرتهاجمی است و در مقایسه با دیگر روش‌های تصویربرداری مانند fMRI، مورد آزمون، برای انجام تکالیف گوناگون آزادی عمل بیشتری خواهد داشت (محدویت حرکتی کمتری نیاز است). مزیت دیگر آن است که بسیاری از کاربردهای EEG فعالیت غیرارادی مغز را ثبت می‌نمایند، بدان معناست که ضرورتی ندارد مورد آزمون بتواند با پژوهشگر همکاری نماید (اما به طور مثال برای آزمون‌های رفتاری در نوروسایکولوژی وجود این تعامل ضروری است). همچنین EEG در مقایسه با روش‌های دیگر مانند fMRI و PET دارای دقت تفکیک زمانی بالایی است و قادر است تغییرات فعالیت الکتریکی مغز را در یک مقیاس زمانی در محدوده میلی ثانیه شناسایی نماید.

 

آزمایشگاه تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای مغز (TMS)

تحریک مغناطیسی مغز (TMS) روشی غیرتهاجمی برای تحریک سلولهای عصبی در مغز است. در زمان انجام این تحریک، جریان الکتریکی قوی با سرعت فزاینده به کویل مستقر روی سر وارد می‌شود. میدان مغناطیسی تولید شده از جمجمه عبور کرده و یک جریان الکتریکی در قشر مغز ایجاد می‌نماید که منجر به تحریک موضعی می‌گردد.

ثبت MEP، اجرای پروتکل‌های rTMS برای انسان و حیوانات کوچک، تعیین دقیق نقاط هدف تحریک مغناطیسی با استفاده از تصاویر MRI فرد یا با استفاده از اطلس MNI، ثبت نقاط دقیق تحریک، زمان و شدت پالس‌های اعمالی، ثبت EEG در طول جلسه اعمال تحریک مغناطیسی، انجام Functional MRI هم‌زمان با اعمال تحریک مغناطیسی و نقشه‌برداری نواحی حرکتی و کلامی مغز، از جمله خدمات این آزمایشگاه است.

 

آزمایشگاه تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای (tDCS)

تحریک الکتریکی مغز یک اصطلاح عمومی است که چند روش مختلف از جمله تحریک فراجمجمه‌ای با جریان الکتریکی مستقیم (tDCS)، تحریک الکتریکی فرا جمجمه‌ای با جریان نویز تصادفی (tRNS) و تحریک الکتریکی فرا جمجمه‌ای با جریان متناوب (tACS) را در بر می‌گیرد. در همه این روش‌ها، جریان الکتریکی کوچک و ضعیفی از الکترودهای هادی که روی سطح سر قرار گرفته است، اعمال می‌شود. در این روش‌ها برای اعمال جریان، از الکترودهای با اشکال و ابعاد مختلفی استفاده می‌گردد.
این دستگاه در زمینه بررسی و درمان افسردگی، میگرن، بازتوانی پس از سکته مغزی، رفتارهای مخاطره جویانه (اعتیاد، الکل، سیگار و غیره)، بهبود توانمندی‌های شناختی مانند حافظه، یادگیری، توجه و مانند این و اسکیزوفرنی، بی‌اشتهایی و پرخوری، وِزوِز گوش، اختلال درد و غیره، کاربرد دارد.

 

آزمایشگاه طیف‌نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک (fNIRS)

طیف‌نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک یا fNIRS فناوری تصویربرداری کارکردی نوری است که فعالیت عصبی و پاسخ‌های همودینامیک در مغز را اندازه‌گیری می‌کند. این روش، میزان جذب طیف مادون قرمز نزدیک در هموگلوبین موجود در خون با و بدون اکسیژن را اندازه‌گیری کرده و مشابه با تصویربرداری تشدید مغناطیسی، اطلاعات مهمی در مورد فعالیت مغزی کارکردی فراهم می‌نماید. در این روش، پرتو نور نزدیک به طیف مرئی، به سطح پوست سر تابانده می‌شود؛ بخشی از نور تابیده شده جذب و بخشی نیز پخش می‌گردد. با اندازه‌گیری تغییرات در مشخصه‌های امواج نوری بازتاب شده از سطح سر می‌توان پاسخ همودینامیک را ارزیابی نمود.
اندازه‌گیری تغییرات غلظت اکسی و دئوکسی هموگلوبین، کل غلظت هموگلوبین و شاخص اشباع بافت و غلظت مطلق در حضور و عدم حضور محرک، انجام تصویربرداری هم‌زمان fNIRS و fMRI و انجام تصویربرداری هم‌زمان fNIRS با دیگر مدالیته‌ها، از جمله خدمات قابل ارایه با این دستگاه است.

 

بخش پردازش و آنالیز سیگنال و تصویر

هدف از پردازش تصاویر مغزی، کمّی‌سازی ویژگی‌های این تصاویر است. این کمّی‌سازی به پزشکان و پژوهشگران در تشخیص بیماری‌ها و همچنین شناخت بهتر مغز کمک می‌کند. برای نمونه، کمّی‌سازی تصاویر ساختاری مغز این امکان را به پژوهشگران می‌دهد که حجم قسمت‌های مختلف مغز را در افراد مختلف مقایسه نمایند. در بخش پردازش تصویر آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز، خدمات پردازش و پیش پردازش برای تصاویر MRI گوناگون ارایه می‌شود. دو نوع تصویر MRI که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه و استفاده قرار گرفته‌اند عبارتند از تصویر‌برداری fMRI و DWI، که پردازش آنها در این مرکز قابل انجام است.

آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز، عضو قطعی شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی است و اطلاعات توانمندی‌ها و خدمات این آزمایشگاه در صفحه آزمایشگاه در پایگاه اینترنتی شبکه، قابل دسترس است.