Znajdź zawartość

Neurolog Carina Heller poddała się w ciągu roku 75 badaniom rezonansem magnetycznym, by zebrać dane na temat wpływu pigułek antykoncepcyjnych na mózg. Pierwszą pigułkę antykoncepcyjną dopuszczono do użycia w USA w 1960 roku i już po dwóch latach przyjmowało ją 1,2 miliona Amerykanek. Obecnie z pigułek korzysta – z różnych powodów – około 150 milionów kobiet na całym świecie, co czyni je jednymi z najczęściej używanych leków. I chociaż generalnie są one bezpiecznie, ich wpływ na mózg jest słabo poznany. Dlatego też Heller postanowiła sprawdzić to na sobie. Zwykle bowiem eksperymentalne obrazowanie mózgu z wykorzystaniem MRI prowadzone jest na niewielkich grupach, a każda osoba poddawana jest badaniu raz lub dwa razy. Takim badaniom umykają codzienne zmiany w działaniu czy morfologii mózgu. Pani Heller najpierw pozwoliła przeskanować swój mózg 25 razy w ciągu 5 tygodni. Rejestrowano wówczas zmiany zachodzące podczas jej naturalnego cyklu. Klika miesięcy później zaczęła brać pigułki antykoncepcyjne i po trzech miesiącach poddała się kolejnym 25 skanom w ciągu 5 tygodni. Wkrótce po tym przestała brać pigułki, odczekała 3 miesiąca i została poddana ostatnim 25 skanom w 5 tygodni. Po każdym skanowaniu pobierano jej też krew do badań oraz wypełniała kwestionariusz dotyczący nastroju. Heller zaprezentowała wstępne wyniki swoich badań podczas dorocznej konferencji Towarzystwa Neuronauk. Uczona zauważyła, że w trakcie naturalnego cyklu dochodzi do regularnych zmian w objętości mózgu i liczbie połączeń pomiędzy różnymi regionami. W czasie brania pigułek objętość mózgu była nieco mniejsza, podobnie jak liczba połączeń. Po odstawieniu pigułek jej mózg w większości powrócił do naturalnego cyklu zmian. Uczona planuje też porównać wyniki swoich badań MRI z wynikami badań kobiety z endometriozą, niezwykle bolesną, niszczącą organizm i życie chorobą, która jest jedną z głównych przyczyn kobiecej niepłodności. Uczona chce sprawdzić, czy zmiany poziomu hormonów w mózgu mogą mieć wpływ na rozwój choroby. « powrót do artykułu

Zespół ze Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie przeprowadził pierwszą w Polsce operację guza mózgu metodą laserowej ablacji pod kontrolą rezonansu magnetycznego (MRI). Jak podkreślono na profilu placówki na Facebooku, to szansa dla pacjentów, którzy z uwagi na umiejscowienie nowotworu lub dodatkowe obciążenia zdrowotne nie uzyskują kwalifikacji do otwartej operacji. Innowacyjność tego małoinwazyjnego zabiegu polega na użyciu energii lasera do zniszczenia komórek nowotworowych położonych w głębokich strukturach mózgu, czyli trudno dostępnych chirurgicznie i wiążących się z dużym ryzykiem okołooperacyjnym. Dodatkowo cały proces uszkodzenia guza był kontrolowany za pomocą tzw. mapy termalnej, uzyskiwanej przy pomocy diagnostyki w środowisku rezonansu magnetycznego. Widzieliśmy dokładnie rozchodzenie się energii cieplnej w tkance guza i w mózgu – podkreślił dr Borys Kwinta, kierownik Oddziału Neurochirurgii i Neurotraumatologii. Dobę po operacji efekt był zadowalający - 82-letni pacjent czuł się dobrze, a jego stan neurologiczny się nie pogorszył. Przy pomocy rehabilitantów chory wstał już z łóżka. Zespół, który brał udział w operacji pacjenta z nowotworem mózgu, składał się z neurochirurgów, specjalistów anestezjologii, specjalistów radiologii, techników elektroradiologii, fizyków medycznych z Zakładu Diagnostyki Obrazowej oraz pielęgniarek.   « powrót do artykułu

Dzięki ponad 100-godzinnemu skanowaniu w aparacie do rezonansu magnetycznemu uzyskano najbardziej jak dotąd szczegółowy obraz 3D ludzkiego mózgu. Naukowcy podkreślają, że rozdzielczość jest tak doskonała, że na obrazie można potencjalnie dostrzec obiekty o średnicy poniżej 0,1 mm. Wideo i dane są publicznie dostępne. Mogąc obejrzeć najdrobniejsze szczególiki różnych struktur, np. ciała migdałowatego, akademicy mają nadzieję zrozumieć, w jaki sposób niewielkie zmiany anatomiczne wiążą się z zaburzeniami, w tym zespołem stresu pourazowego (PTSD). Zdjęcia mają potencjał, by zaawansować wiedzę nt. ludzkiej anatomii w zdrowiu i chorobie. Zespół z Massachusetts General Hospital w Bostonie badał mózg 58-letniej kobiety, która zmarła na wirusowe zapalenie płuc. Jej podarowany do badań mózg uznano za zdrowy. Po zakonserwowaniu przechowywano go przez blisko 3 lata. Przed rozpoczęciem skanowania Amerykanie wyprodukowali specjalną sferoidalną obudowę uretanową. Miała ona podtrzymywać mózg i jednocześnie umożliwiać wydostawanie się bąbli powietrza. Zabezpieczony mózg trafił do maszyny na prawie 5 dni. Obrazy w tak wysokiej rozdzielczości uzyskano dzięki temu, że 1) mózg był całkowicie nieruchomy (badania nie zakłócały np. procesy fizjologiczne, w tym oddech czy przepływ krwi), 2) skanowanie trwało tak długo, a 3) naukowcy dysponowali 7-teslowym urządzeniem. Wyniki zostały opublikowane w piśmie bioRxiv.   « powrót do artykułu

Izraelscy specjaliści zwracają uwagę na słabe zabezpieczenia sprzętu medycznego i sieci. Stworzony przez nich wirus tak manipulował obrazami wykonanymi za pomocą tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego, że pojawiały się na nich fałszywe guzy nowotworowe. Złośliwe oprogramowanie było też zdolne do usuwania z obrazów rzeczywiście istniejących guzów i nieprawidłowości. W obu przypadkach tego typu atak może mieć poważne konsekwencje dla pacjenta. Yisroel Mirsky, Yuval Elovici i dwóch innych specjalistów z Centrum Badań nad Bezpieczeństwem Cyfrowym na Uniwersytecie Ben-Guriona mówią, że np. taki atak można np. przeprowadzić na polityka, by skłonić go do wycofania się z wyborów. Izraelczycy dowiedli, że to, co mówią, to nie tylko teoria. Podczas testów wykorzystali swoje oprogramowanie do zmanipulowania zdjęć płuc wykonanych za pomocą tomografu. Zdjęcia dano do przeanalizowania trzem doświadczonym radiologom. Okazało się, że diagnoza niemal zawsze była nieprawidłowa. Tam, gdzie złośliwe oprogramowanie dodało fałszywe guzy nowotworowe, radiolodzy w 99% przypadków zdiagnozowali chorobę. Tam, gdzie prawdziwe guzy nowotworowe zostały usunięte przez wirusa, radiolodzy w 94% przypadków orzekli, że pacjent jest zdrowy. Nawet wówczas, gdy radiologom powiedziano, że będą mieli do czynienia ze zmanipulowanymi obrazami i dano im do przeanalizowali kolejny zestaw zdjęć, to w przypadku tych fotografii, na których wirus dodał fałszywego guza radiolodzy w 60% zdiagnozowali chorobę, a tam, gdzie złośliwy kod guza usunął, radiolodzy w 87% przypadków stwierdzili, że pacjent jest zdrowy. Jeszcze gorzej niż ludzie poradziło sobie oprogramowanie, które jest często wykorzystywane przez radiologów do potwierdzenia diagnozy. Ono w 100% dało się oszukać fałszywym guzom. Byłam zaszokowana, przyznaje Nancy Boniel, radiolog z Kanady, która brała udział w badaniach. Poczułam się tak, jakby ktoś usunął mi grunt spod stóp. Zostałam bez narzędzia diagnostycznego. Mirsky, Elovici i inni przeprowadzili eksperymenty ze zdjęciami płuc, jednak są pewni, że ich atak będzie też działał w przypadku guzów mózgu, chorób serca, zatorów żylnych, uszkodzeń rdzenia kręgowego, złamań kości, uszkodzeń więzadeł oraz artretyzmu. Złośliwe oprogramowanie może losowo dodawać fałszywe guzy do wszystkich obrazów, powodując w szpitalu chaos oraz spadek zaufania personelu do sprzętu medycznego, może też wyszukiwać konkretnych pacjentów po ich nazwisku czy numerze identyfikacyjnym i dodawać fałszywe informacje tylko do ich diagnoz. To zaś oznacza, że osoba poważne chora może nie otrzymać pomocy, a osoby zdrowe zostaną poddane niepotrzebnym, ryzykownym i szkodliwym zabiegom leczniczym. Co więcej, program może też śledzić kolejne badania konkretnego pacjenta i dodawać do nich guzy, fałszywie informując o rozprzestrzenianiu się choroby, lub też pokazywać, że guzy się zmniejszają, sugerując, iż leczenie działa. Jest ono też zdolne do manipulowania wynikami badań klinicznych, przekazując fałszywe dane na temat testowanych leków czy technik leczniczych. Mirsky mówi, że atak jest możliwy do przeprowadzenia, gdyż szpitale nie podpisują cyfrowo skanów. Obrazy wykonane przez tomograf i rezonans są przesyłane do stacji roboczych oraz baz danych. Gdyby obrazy cyfrowo podpisywano, a transmisję szyfrowano, niezauważona zmiana obrazu byłaby niemożliwa. Jako, że nie jest to robione, osoba z dostępem do sieci szpitala może zainfekować ją szkodliwym kodem. Szpitale przywiązują bardzo dużą uwagę do prywatności. Ale tylko tam, gdzie dane są dzielone z innymi szpitalami czy jednostkami zewnętrznymi. Tutaj istnieją bardzo ścisłe przepisy dotyczące ochrony danych osobowych i medycznych. Jednak to, co dzieje się wewnątrz szpitala to inna historia, stwierdza Mirsky. To, jak się okazuje, problem nie tylko Izraela. Fotios Chantzis, główny inżynier odpowiedzialny za bezpieczeństwo w amerykańskiej Mayo Clinic potwierdza, że sytuacja taka jest możliwa i że wewnętrzne sieci szpitali zwykle nie są zabezpieczone. Wiele szpitali uważa bowiem, że ich sieci są niedostępne z zewnątrz. Nawet tam, gdzie sieci wewnętrzne umożliwiają szyfrowanie, to nie jest ono używane np. ze względów na obawy o kompatybilność ze starszym, wciąż wykorzystywanym, oprogramowaniem. Podczas przygotowywania swojego szkodliwego kodu naukowcy z Uniwersytetu Ben Guriona wykorzystali techniki maszynowego uczenia się, za pomocą których wytrenowali wirusa tak, by szybko przedostawał się do obrazów przesyłanych przez sieć szpitalną oraz by dopasowywał umieszczane przez siebie na zdjęciu fałszywe informacje do anatomii pacjenta. Dzięki temu fałszywe guzy wyglądały bardziej realistycznie. Wirus może działać w trybie całkowicie automatycznym, zatem wystarczy wpuścić go do sieci, a wykona swoją pracę bez nadzoru i oczekiwania na polecenia od napastnika. Infekcji można dokonać albo mając dostęp do szpitalnych urządzeń i podłączając się do nich za pomocą kabla lub też wykorzystując internet. Izraelczycy odkryli bowiem, że wiele sieci szpitalnych jest albo wprost podłączonych do internetu, albo też w szpitalu istnieje urządzenie, które ma dostęp jednocześnie i do internetu i do sieci wewnętrznej szpitala. Izraelczycy przeprowadzili nawet atak na szpital w swoim kraju. Mirsky dostał się, po godzinach pracy, na oddział radiologii i podłączył urządzenie ze złośliwym kodem do wewnętrznej sieci. Cała operacja zajęła mu zaledwie 30 sekund. Nikt go nie niepokoił, nie pytał, co tam robi. Dyrekcja szpitala wydała pozwolenie na przeprowadzenie testu, ale personel nie był o niczym poinformowany. Mirsky mówi, że najlepszym sposobem na uniknięcie tego typu ataków byłoby szyfrowanie komunikacji wewnątrzszpitalnej i cyfrowe podpisywanie wszystkich danych, komputery powinny być tak skonfigurowane, by wszczynać alarm, gdy tylko których z obrazów nie jest odpowiednio podpisany. Jednak, jak zauważają specjaliści, nie jest to takie proste. Wielu szpitali nie stać na takie rozwiązania lub też używają starych, często 20-letnich, technologii, które nie wspierają szyfrowania i cyfrowych podpisów. To zmiany, które wychodzą daleko poza same urządzenia i dotyczą całej infrastruktury sieci, zauważa Suzanne Schwartz z amerykańskiej FDA. « powrót do artykułu

Wg radiologów, pewnego dnia rezonans magnetyczny (MRI) może pomóc w przewidywaniu ryzyka demencji. W ramach niewielkiego badania naukowcy ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco wykazali, że skany MRI pozwalają z 89% trafnością przewidzieć, u kogo w ciągu 3 lat rozwinie się demencja. Obecnie trudno jest powiedzieć, czy dana starsza osoba, która znajduje się w normie poznawczej lub cierpi na łagodne zaburzenia poznawcze [ang. mild cognitive impairment, MCI], będzie prawdopodobnie mieć demencję. My zademonstrowaliśmy, że za pomocą pojedynczego rezonansu da się przewidzieć demencję średnio 2,6 roku przed wystąpieniem klinicznie wykrywalnych objawów utraty pamięci - podkreśla dr Cyrus A. Raji. Neurolodzy mogą oszacować ryzyko choroby Alzheimera za pomocą Krótkiej Skali Stanu Psychicznego (Mini-Mental State Examination, MMSE) albo za pomocą badania wersji genu apolipoproteiny E (ApoE4 zwiększa je nawet 12-krotnie). W ramach opisywanego studium trafność tych metod sięgała 70-80%. Pozytonowa tomografia emisyjna (PET), która unaocznia blaszki beta-amyloidu, to dobra, ale droga metoda wykrywania wczesnych przejawów choroby Alzheimera. Poza tym badanemu trzeba podać substancję promieniotwórczą, a nie wszystkie szpitale mają coś takiego na stanie. Ponieważ MRI jest szeroko dostępne, Raji i współpracownicy postanowili przeanalizować skany w poszukiwaniu objawów fizycznych zbliżającego się pogorszenia formy poznawczej. Amerykanie bazowali na jednym z rodzajów rezonansu magnetycznego - obrazowaniu tensora dyfuzji, które mierzy dyfuzję cząsteczek wody w tkance. Zależało im na ocenie stanu zdrowia istoty białej. Obrazowanie tensora dyfuzji to sposób na pomiar przemieszczania się cząsteczek wody wzdłuż szlaków istoty białej. Dzięki danym zgromadzonym w ramach Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative zidentyfikowano 10 osób, których zdolności poznawcze pogorszyły się w ciągu 2 lat. Pod względem wieku i płci dopasowano do nich równoliczna grupę z niezmieniającymi się zdolnościami poznawczymi. Średni wiek dla obu grup wynosił 73 lata. Później naukowcy przeanalizowali wyniki obrazowania tensora dyfuzji dla wszystkich 20 osób. Okazało się, że pacjenci, u których nastąpiło pogorszenie formy poznawczej, mieli znacząco więcej oznak uszkodzenia istoty białej. Akademicy powtórzyli analizy na innej grupie 61 ludzi (tym razem posłużyli się bardziej precyzyjną metodą pomiaru integralności istoty białej). Patrząc na mózg jako całość, mogli przewidzieć ryzyko spadku formy poznawczej z 89% trafnością. Gdy skupiali się na częściach mózgu, które najczęściej wykazują uszkodzenia, trafność rosła do 95%. Raji podkreśla, że teraz należy powtórzyć badania na większej próbie i opracować skomputeryzowane narzędzia, które mogłyby porównywać skany pacjentów ze standardem. « powrót do artykułu

Co definiuje nas, ludzi, jako odrębny i wyjątkowy gatunek? Myślenie abstrakcyjne, język - takie są najczęstsze odpowiedzi. Od dawna było wiadomo, które obszary mózgu odpowiadają za umiejętności językowe, ale tylko mniej więcej. Próby dokładniejszego określenia które to są obszary i co dokładnie robią napotykały na trudności. Wyniki otrzymywane przy użyciu dotychczasowych metod były niepewne i budzące wątpliwości. Potrzeba było innej metodyki badań, jaką zaproponowała Evelina Fedorenko, doktorantka znanego MIT. Wiadomo było, że za poszczególne aspekty języka najprawdopodobniej odpowiadają różne obszary mózgu. Wskazywały na to badania osób, które po wypadkach cierpiały na rzadkie i specyficzne trudności w mówieniu: na przykład niemożność układania zdań w czasie przeszłym. Ale próby precyzyjnego umiejscowienia tych obszarów spełzały na niczym. Aktualne techniki obrazowania pracy mózgu dawały mało wiarygodne wyniki. Za przyczynę takiego stanu rzeczy uznano fakt, że dotychczasowe badania opierały się na uśrednionych statystycznie analizach badań wielu osób, co mogło wprowadzać szum statystyczny i zniekształcać wyniki. Sposobem na obejście problemu było uprzednie zdefiniowanie „regionów zainteresowania" osobno u każdej z badanych osób. Aby tego dokonać, rozwiązywali oni zadania aktywizujące różne funkcje poznawcze. Opracowane w tym celu przez Evelinę Fedorenko zadanie wymagało czytania na zmianę sensownych zdań oraz ciągu pseudosłów, możliwych do wymówienia, ale nie mających żadnego sensu. Na otrzymanych obrazach aktywności mózgu wystarczyło teraz odjąć obszary aktywowane przez pseudosłowa od obszarów uruchamianych przez pełne zdania, żeby precyzyjnie - dla każdego badanego oddzielnie - określić obszary umiejętności językowych. Nowe podejście do badań mózgi pozwoli bardziej precyzyjnie określać obszary kory mózgowej odpowiedzialne za konkretne, poszczególne zdolności poznawcze: muzyczne, matematyczne i inne. Zestaw narzędzi do takich badań został udostępniony na domowej stronie Eveliny Fedorenko. Ma ona nadzieję, że akumulacja wyników przeprowadzanych w laboratoriach na całym świecie przyspieszy rozwój nauk o mózgu. Artykuł omawiający wyniki badań przeprowadzonych na McGovern Institute for Brain Research at MIT ukazał się w periodyku Journal of Neurophysiology. « powrót do artykułu