Peneliti MIT telah menetapkan bahwa metode MRI DIANA, yang awalnya diklaim dapat mendeteksi aktivitas saraf langsung, sebenarnya menghasilkan sinyal dari proses pencitraannya, bukan dari aktivitas otak. Eksperimen menunjukkan bahwa sinyal-sinyal ini merupakan artefak dari pengaturan sistem pencitraan, yang menantang kemanjuran metode ini dan meningkatkan kekhawatiran tentang keandalannya dalam penelitian ilmu saraf. Kredit: SciTechDaily.com
Sebuah studi baru-baru ini di DENGAN telah membantah keefektifan metode MRI baru yang disebut DIANA, yang awalnya dianggap dapat mendeteksi aktivitas saraf secara langsung.
Sebaliknya, sinyal yang terdeteksi ternyata merupakan artefak yang dihasilkan oleh proses pencitraan itu sendiri, sehingga menyoroti kompleksitas dan tantangan dalam mengembangkan teknik neuroimaging yang akurat.
Menurut para ilmuwan di McGovern Brain Research Institute MIT, cara baru pencitraan otak dengan magnetic resonance imaging (MRI) tidak secara langsung mendeteksi aktivitas saraf seperti yang dilaporkan semula.
Metode ini, yang pertama kali dijelaskan pada tahun 2022, menggairahkan komunitas ilmu saraf sebagai pendekatan yang berpotensi transformatif. Namun penelitian dari laboratorium Profesor Alan Jasanoff MIT dilaporkan dalam jurnal tersebut Kemajuan dalam Sainsmenunjukkan bahwa sinyal MRI yang dihasilkan oleh metode baru ini sebagian besar dihasilkan oleh proses pencitraan itu sendiri, bukan aktivitas saraf.
Realitas MRI Fungsional
Jasanoff, seorang profesor teknik biologi, ilmu otak dan kognitif, serta ilmu dan teknik nuklir, dan peneliti asosiasi di McGovern Institute, menjelaskan bahwa memiliki cara non-invasif untuk melihat aktivitas saraf di otak adalah tujuan yang telah lama dicari. . ahli saraf. Metode MRI fungsional yang saat ini digunakan para peneliti untuk memantau aktivitas otak tidak benar-benar mendeteksi sinyal saraf. Sebaliknya, mereka menggunakan perubahan aliran darah yang dipicu oleh aktivitas otak sebagai proksi. Hal ini mengungkap bagian otak mana yang terlibat selama pencitraan, namun tidak dapat menentukan aktivitas saraf ke lokasi yang tepat, dan terlalu lambat untuk benar-benar melacak komunikasi cepat neuron.
Jadi ketika tim ilmuwan melaporkan pada tahun 2022 tentang metode MRI baru yang disebut DIANA, untuk “pencitraan langsung aktivitas saraf”, para ilmuwan saraf memperhatikannya. Para penulis mengklaim bahwa DIANA mendeteksi sinyal MRI di otak yang sesuai dengan sinyal listrik neuron, dan memperoleh sinyal jauh lebih cepat dibandingkan metode yang saat ini digunakan untuk MRI fungsional.
“Semua orang menginginkan ini,” kata Jasanoff. “Jika kita dapat melihat keseluruhan otak dan mengikuti aktivitasnya dengan presisi milidetik dan mengetahui bahwa semua sinyal yang kita lihat terkait dengan aktivitas seluler, ini akan menjadi hal yang luar biasa. Ini dapat memberi tahu kita segalanya tentang cara kerja otak dan apa yang salah dalam suatu penyakit.”
Dua baris pemindaian otak MRI: Baris atas adalah rangkaian waktu yang menunjukkan artefak MRI yang dihasilkan dengan metode DIANA; baris paling bawah adalah deret waktu yang menunjukkan hasil aktual (negatif). Jejak merah muda di tengah cocok dengan aktivitas yang ditampilkan di baris atas, dan mencerminkan artefak yang dihasilkan oleh proses pencitraan itu sendiri, bukan aktivitas saraf yang mendasarinya. Kredit: Alan Jasanoff
Bereksperimen Dengan DIANA
Jasanoff menambahkan bahwa dari laporan awal, tidak jelas perubahan otak apa yang dideteksi DIANA sehingga menghasilkan pembacaan aktivitas saraf yang begitu cepat. Penasaran, ia dan timnya mulai bereksperimen dengan metode tersebut. “Kami ingin mereproduksinya, dan kami ingin memahami cara kerjanya,” katanya.
Menciptakan kembali prosedur MRI yang dilaporkan oleh pengembang DIANA, postdoc Valerie Doan Phi Van mencitrakan otak tikus sementara stimulus listrik dialirkan ke satu kaki. Phi Van mengatakan dia sangat senang melihat sinyal MRI muncul di korteks sensorik otak, tepatnya kapan dan di mana neuron diharapkan merespons sensasi di kaki. “Saya bisa mereproduksinya,” katanya. “Saya bisa melihat sinyalnya.”
Namun, dengan pengujian lebih lanjut terhadap sistem tersebut, antusiasmenya berkurang. Untuk menyelidiki sumber sinyal, dia melepas alat yang digunakan untuk merangsang kaki hewan tersebut, lalu mengulangi pencitraannya. Sekali lagi, sinyal muncul di bagian pemrosesan sensorik di otak. Namun kali ini, tidak ada alasan untuk mengaktifkan neuron di area tersebut. Faktanya, Phi Van menemukan, MRI menghasilkan sinyal yang sama ketika hewan di dalam pemindai diganti dengan tabung berisi air. Jelas bahwa sinyal fungsional DIANA tidak muncul dari aktivitas saraf.
Alan Jasanoff adalah peneliti di McGovern Institute dan profesor teknik biologi, ilmu otak dan kognitif, serta ilmu dan teknik nuklir di MIT. Kredit: Steph Stevens
Mengungkap Artefak
Phi Van menelusuri sumber sinyal ke program pulsa yang menggerakkan proses pencitraan DIANA, merinci urutan langkah yang digunakan pemindai MRI untuk mengumpulkan data. Tertanam dalam program denyut DIANA adalah perangkat pemicu yang mengirimkan masukan sensorik ke hewan di pemindai. Ini menyinkronkan kedua proses, sehingga stimulasi terjadi pada waktu yang tepat selama perolehan data. Pemicunya tampaknya menimbulkan sinyal yang disimpulkan oleh pengembang DIANA yang mengindikasikan aktivitas saraf.
Phi Van mengubah program pulsa, mengubah cara stimulator dipicu. Dengan menggunakan program yang diperbarui, pemindai MRI tidak mendeteksi sinyal fungsional di otak sebagai respons terhadap rangsangan pada kaki yang sama yang menghasilkan sinyal sebelumnya. “Jika bagian kode ini dihilangkan, sinyalnya juga akan hilang. Artinya sinyal yang kita lihat merupakan artefak pemicunya, ujarnya.
Jasanoff dan Phi Van selanjutnya menemukan alasan mengapa peneliti lain mengalami kesulitan mereproduksi hasil laporan asli DIANA, dengan menyatakan bahwa sinyal yang dihasilkan oleh pemicu dapat hilang dengan sedikit variasi dalam proses pencitraan. Bersama rekan pascadoktoralnya, Sajal Sen, mereka juga menemukan bukti bahwa perubahan seluler yang diusulkan oleh pengembang DIANA mungkin menimbulkan sinyal MRI fungsional yang tidak terkait dengan aktivitas saraf.
Jasanoff dan Phi Van mengatakan penting untuk berbagi temuan mereka dengan komunitas riset, terutama karena upaya terus mengembangkan metode neuroimaging baru. “Jika orang ingin mencoba mengulangi bagian mana pun dari penelitian ini atau menerapkan pendekatan seperti ini, mereka harus menghindari hal-hal tersebut,” kata Jasanoff. Dia menambahkan bahwa mereka mengagumi penulis studi awal atas ambisi mereka: “Masyarakat membutuhkan ilmuwan yang bersedia mengambil risiko untuk memajukan bidang ini.”
Referensi: “Penafsiran yang berbeda tentang DIANA fMRI sinyal” oleh Valerie Doan Phi Van, Sajal Sen dan Alan Jasanoff, 27 Maret 2024, Kemajuan dalam Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.adl2034
NewsRoom.id
