”Filmer” med färg och musik visualiserar data om hjärnaktivitet i vacker detalj

Enkel audiovisualisering av neural aktivitet i ett brett fält. Kredit: Anpassad från Thibodeaux et al, 2024, PLOS ONE, CC-BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Enkel audiovisualisering av neural aktivitet i ett brett fält. Kredit: Anpassad från Thibodeaux et al, 2024, PLOS ONE, CC-BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Komplexa neuroimagingdata kan utforskas genom översättning till ett audiovisuellt format – en video med tillhörande musikaliskt ljudspår – för att hjälpa till att tolka vad som händer i hjärnan när man utför vissa beteenden.

David Thibodeaux och hans kollegor vid Columbia University, USA, presenterar denna teknik i den öppna tidskriften PLOS ONE. Exempel på dessa vackra ”hjärnfilmer” finns nedan.

De senaste tekniska framstegen har gjort det möjligt att i realtid registrera flera komponenter av aktiviteten i den vakna hjärnan. Forskare kan nu till exempel observera vad som händer i hjärnan på en mus när den utför specifika beteenden eller får en viss stimulans. Sådan forskning producerar dock stora mängder data som kan vara svåra att intuitivt utforska för att få insikter i de biologiska mekanismerna bakom hjärnans aktivitetsmönster.

Tidigare forskning har visat att vissa hjärnavbildningsdata kan översättas till hörbara representationer. Med utgångspunkt i sådana metoder utvecklade Thibodeaux och hans kollegor en flexibel verktygslåda som möjliggör översättning av olika typer av hjärnavbildningsdata – och medföljande videoinspelningar av labbdjurs beteende – till audiovisuella representationer.

Forskarna demonstrerade sedan den nya tekniken i tre olika experimentella miljöer och visade hur audiovisuella representationer kan framställas med data från olika metoder för hjärnavbildning, inklusive 2D wide-field optical mapping (WFOM) och 3D swept confocally aligned planar excitation (SCAPE) mikroskopi.

Verktygslådan tillämpades på tidigare insamlade WFOM-data som detekterade både neural aktivitet och förändringar i hjärnans blodflöde hos möss som utförde olika beteenden, som att springa eller sköta om sig.

Neuronala data representerades av pianoljud som slogs i takt med spikar i hjärnaktiviteten, där volymen på varje ton indikerade aktivitetens storlek och tonhöjden indikerade var i hjärnan aktiviteten ägde rum.

Samtidigt representerades blodflödesdata av violinljud. Piano- och fiolljuden, som spelas i realtid, visar det kopplade förhållandet mellan neuronal aktivitet och blodflöde. Tillsammans med en video av musen kan en tittare urskilja vilka mönster av hjärnaktivitet som motsvarade olika beteenden.

Författarna påpekar att deras verktygslåda inte är en ersättning för kvantitativ analys av neuroimaging-data. Det kan dock hjälpa forskare att granska stora datamängder för att hitta mönster som annars skulle ha gått obemärkta förbi och som är värda ytterligare analys.

Författarna tillägger: ”Att lyssna på och se representationer av [hjärnaktivitet] data är en uppslukande upplevelse som kan utnyttja vår förmåga att känna igen och tolka mönster (tänk på säkerhetsfunktionen online som ber dig att ’välja trafikljus i den här bilden’ – en utmaning bortom de flesta datorer, men trivial för våra hjärnor) … [Det] är nästan omöjligt att titta och fokusera på både de tidsvarierande [hjärnaktivitet] data och beteendevideon samtidigt, våra ögon kommer att behöva bläddra fram och tillbaka för att se saker som händer tillsammans.”

”Du behöver i allmänhet spela upp klipp om och om igen för att kunna ta reda på vad som hände vid ett visst tillfälle. Att ha en auditiv representation av data gör det mycket enklare att se (och höra) när saker händer vid exakt samma tidpunkt.”

Ytterligare information: Audiovisualization of real-time neuroimaging data, PLoS ONE (2024). DOI: 10.1371/journal.pone.0297435. journals.plos.org/plosone/arti … journal.pone.0297435

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.