Att tolka bilder av hjärnan i arbete

De nya möjligheterna att avbilda hur hjärnan arbetar kräver avancerade metoder för att tolka bilderna. Dessa står i fokus för den avhandling som Alireza Salami försvarar vid Umeå universitet den 24 februari.

Funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) och liknande avbildningstekniker avspeglar molekylrörelser i hjärnvävnaderna, vilket gfer möjligheter att visa inte bara hur hjärnan ser ut utan hur den faktiskt arbetar. Sådan funktionell hjärnavbildning är huvudinriktningen vid forskningscentrumet UFBI (Umeå center for Functional Brain Imaging) där Alireza Salami arbetar.

De bilder man får med fMRI innehåller stora datamängder som indirekt beskriver hur olika nätverk av nervceller i hjärnan samarbetar i kognitiva processer, dvs. de tankefunktioner som hanterar information och kunskap. Det är en stor utmaning att både skapa datormodeller av detta och att hitta analysmetoder som kan identifiera de nervcellsnätverk som är inblandade i olika aktiviteter.

De flesta metoder för att analysera bilderna från funktionell hjärnavbildning arbetar med ett univariat angreppssätt, dvs. att de enskilda elementen i bilderna betraktas och mäts oberoende av varandra. I motsats till detta kan multivariata metoder fånga och identifiera nervcellsnätverk som sträcker sig genom alla delar av hjärnan. Genom att studera samband mellan fler än en mätpunkt och med fler än en mätteknik kan man få fram ytterligare information om de kognitiva processerna i hjärnan.

Avhandlingen är inriktad på multivariata bildanalyser med särskilt syfte att ta fram information som inte kan erhållas med univariata metoder. I delstudierna undersöks bl.a. hur åldersrelaterade förändringar av hjärnans struktur avspeglas genom att uppgifter omfördelas och i viss mån kan kompenseras genom att andra delar tar över.

Resultaten visar att frontalloberna påverkas av åldrandet på så sätt att hjärnvolymen minskar och den funktionella aktiviteten går ner. Det är fynd som ifrågasätter flera aktuella teorier om att hjärnan kan omorganisera sitt sätt att fungera för att kompensera åldersförändringarna. Det är svårt att dra sådana slutsatser från enkla tvärsnittsstudier som jämför olika grupper utan det kräver en longitudinell design, dvs. att man följer personer över tid.

Alireza Salami är ingenjör och doktorand vid enheten för fysiologi, Institutionen för integrativ medicinsk biologi, Umeå universitet, där han kan nås på
tel. 090-786 51 86 
e-post: alireza.salami@physiol.umu.se

Fredagen den 24 februari försvarar Alireza Salami, Inst. för integrativ medicinsk biologi, Umeå universitet, sin avhandling med titeln titeln Att avkoda den komplexa hjärnan: Multivariat och multimodal analys av hjärnavbildningsdata (Engelsk titel: Decoding the Complex Brain: Multivariate and Multimodal Analyses of Neuroimaging Data).
Disputationen äger rum kl. 09.00 i sal BiA 201, Biologihuset. Fakultetsopponent är professor Cheryl Grady, Rotman Research Institute, Kanada. Disputationen hålls på engelska.

Läs hela eller delar av avhandlingen på
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-51842