Modellering af hjernen under smertebehandling

De mange forskellige fornemmelser, vores krop oplever, er ledsaget af dybt komplekse udvekslinger af information i hjernen, og følelsen af ​​smerte er ingen undtagelse. Indtil nu, forskning har vist, hvordan smerteintensitet kan relateres direkte til specifikke svingningsmønstre i hjerneaktivitet, som ændres ved aktivering og deaktivering af 'interneuronerne', der forbinder forskellige områder af hjernen. Imidlertid, det er stadig uklart, hvordan processen påvirkes af 'hæmmende' interneuroner, som forhindrer kemiske meddelelser i at passere mellem disse regioner. Gennem ny forskning offentliggjort i EPJ B , forskere ledet af Fernando Montani ved Instituto de Física La Plata, Argentina, viser, at hæmmende interneuroner udgør 20% af kredsløbet i hjernen, der kræves til smertebehandling.

Opdagelsen repræsenterer et betydeligt fremskridt i forskernes forståelse af, hvordan vores kroppe og hjerner reagerer på smerte. Det underliggende kredsløb i smerteprocessen involverer en specifik konfiguration af interneuroner, som hver forbinder specifikke par af regioner, eller 'knuder' i hjernen. Afgørende, en vis brøkdel af disse neuroner vil være hæmmende; variere styrkerne af de forbindelser, de giver. At skabe en biologisk plausibel model, Montani og kolleger skal først overveje alle mulige forbindelser mellem specifikke par af noder, og bestemme deres relative styrker. Inden for en struktur så kompleks som hjernen, imidlertid, det ville være praktisk talt umuligt at gøre dette ved at overveje hver konfiguration individuelt.

Forskerne overvandt dette problem ved hjælp af 'grafteori, ' som studerer strukturer, der består af sæt af noder, som påvirker hinandens adfærd via links af forskellige styrker. Ved at bruge en ny statistisk tilgang, de estimerede signalerne produceret af hver region i en virtuel hjerne i en given konfiguration, og hvor langt de afviger fra realistiske værdier. Ud fra deres oprindelige skøn, Montanis team kunne derefter opbygge en realistisk graf ved at styrke og svække påvirkningerne fra visse links. Deres analyse afslørede, at en konfiguration, hvor 20% af alle interneuroner forbundet med smerteprocessen er hæmmende for informationstransmission.