To everyone who let me take a look at their brain, particularly the pilots; the test participants get all the credit, even though you are the ones spending all that extra time in the scanner to sort out the messes we make.Without you, none of our experiments would be running at all.i
PopulĂ€rvetenskaplig sammanfattningNĂ€r vi studerar hur mĂ€nniskans hjĂ€rna fungerarĂ€r det viktigt att anvĂ€nda en teknik somĂ€r sĂ€ker för försökspersonerna och samtidigt ger relevant information om hjĂ€rnan. Funktionell Magnetresonanstomografi (fMRI) kan snabbt avbilda hela hjĂ€rnan om och om igen pĂ„ samma person. FrĂ„n bildserien kan man anvĂ€nda fMRI-signalen för att mĂ€ta lokala förĂ€ndringar i syrehalt i olika delar av hjĂ€rnan. SyrehaltenĂ€ndras pĂ„ grund av att nervcellerna anvĂ€nder mer syre nĂ€r de arbetar mer. Men för att cellerna inte ska fĂ„ brist pĂ„ syre och glukos vidgas blodkĂ€rlen för att skicka dit mer blod, och detĂ€ndrar ocksĂ„ fMRI-signalen.Ăven om nerverna bara tar nĂ„gra millisekunder pĂ„ sig att skicka signaler sĂ„ kan syreförĂ€ndringen vi mĂ€ter pĂ„gĂ„ upp till 20 sekunder. Den stora tidsskillnaden gör det svĂ„rt att lista ut hur nervaktiviteten ser ut genom att bara titta pĂ„ fMRI-signalen. Hur hjĂ€rncellerna pĂ„verkar blodkĂ€rlenĂ€r vi inte helt sĂ€kra pĂ„, men det finns flera olika hypoteser. Den hypotes som vi har undersökt beskriver hur nĂ€r nerverna i hjĂ€rnan startar en signalkedja som fĂ„r andra typer av hjĂ€rnceller att skicka ut signalsubstanser som i sin tur styr hur blodkĂ€rlen vidgar sig eller drar ihop sig nĂ€r nervaktivitetenökar. I det hĂ€r projektetöversĂ€tter vi hypotesen till matematiska ekvationer i en datormodell som efterliknar kommunikationen mellan hjĂ€rncellerna och blodkĂ€rlen. Först en datormodell. Sedan visar jag att modellen kan simulera data som vi har trĂ€nat den pĂ„. Den kanĂ€ven korrekt förutsĂ€ga hur hjĂ€rnaktiviteten borde se ut i nya experiment dĂ€r stimulit varierar pĂ„ ett sĂ€tt som modellen inte har sett innan. Efter det visar vi att modellen kan se skillnad pĂ„ nĂ€r det finns hjĂ€rnaktivitet i signalen och nĂ€r det bara finns brus, samt bedöma hur starkt stimulitĂ€r. Detta gör vi genom att anvĂ€nda oss av en inre egenskap i modellen, nĂ€mligen hur mycket hjĂ€rncellerna sĂ€ger till blodkĂ€rlen att vidga sig, istĂ€llet för att bara titta pĂ„ fMRI-signalen. I dessa tester anvĂ€nder vi simulerade data för att vara sĂ€ker pĂ„ vad det rĂ€tta svaretĂ€r, eftersom vi inte alltid vet hur aktiva hjĂ€rncellernĂ€ ar i verkligheten.Modellen kan ocksĂ„ simulera inhibering, vilket innebĂ€r att nĂ„got omrĂ„de i hjĂ€rnan förhindras frĂ„n att aktiveras. InhiberingĂ€r en viktig egenskap eftersom den reglerar de olika nĂ€tverken av hjĂ€rnomrĂ„den sĂ„ att de inte stör ut varandra nĂ€r de utför olika uppgifter. Den sista egenskapen vi undersöker med modellenĂ€r att simulera vad som hĂ€nder nĂ€r man tillför det lugnandeĂ€mnet diazepam. Det finns ett omrĂ„de i hjĂ€rnan som blir inhiberat nĂ€r man fĂ„r diazepam. Med modellen kan vi visa att detĂ€r för att en viss receptor blir kĂ€nsligare förĂ€mnen som dĂ€mpar hjĂ€rnaktivitet nĂ€r man har fĂ„tt diazepam. Förhoppningsvis kommer vĂ„r modell och m...