معرفی آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز

آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز باهدف رشد و توسعه دانش و فناوری نقشه‌برداری مغز تلاش می‌کند که خدماتی پیشرفته و منحصربه‌فرد را با شیوه‌ای نوین به‌تمامی پژوهشگران و متخصصین سراسر کشور ارائه نماید. فرایند ارائه خدمات به‌گونه‌ای طراحی شده است که پژوهشگر در کوتاه‌ترین زمان ممکن و به آسان‌ترین شیوه بتواند آزمایش‌ها خود را در این آزمایشگاه به انجام برساند. متخصصین زبده، مشاورین، مدیران، و کارشناسانی که با آزمایشگاه همکاری می‌کنند آمادگی کامل برای ارائه مشاوره به پژوهشگران و دانشجویان را در راستای چگونگی انجام صحیح آزمایش‌های خود داشته و برای انجام این‌گونه مشاوره‌ها فرایند بسیار کارا و مفیدی طراحی شده است.

تاریخچه

آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز با شعار ”توسعه­ی همگرا در دانش و فناوری نقشه­برداری مغز“ در 11 مرداد 1395 افتتاح گردید. این رویداد، پنج سال پس از تصویب سند توسعه­ی علوم و فناوری­های شناختی توسط شورای عالی انقلاب فرهنگی صورت گرفت و دولت موظف شد از تأسیس آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز برای انجام تحقیقات علوم شناختی حمایت کند. به همین منظور، ستاد توسعه­ی علوم و فناوری­های شناختی از سوی معاونت علمی و فناوری رئیس جمهور تشکیل شد. این ستاد مأمور تدوین اساسنامه­ی آزمایشگاه به عنوان یک مؤسسه­ی ملی شد به نحوی که هیئت امنایی اداره شود و وابسته به هیچ یک از دانشگاه­ها نباشد. بر طبق اساسنامه­ی آزمایشگاه که در سال 1393 به تصویب رسید، اعضای هیئت امنا عبارتند از وزیر علوم، تحقیقات و فناوری، وزیر بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، معاون علمی و فناوری رئیس جمهور و معاون­های پژوهشی آنها که در این میان وزیر علوم، تحقیقات و فناوری رئیس هیئت امنا می­باشد. آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز یک پروژه­ی مشترک بین وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی و وزارت علوم، تحقیقات و فناوری به شمار می­رود که انتخاب رئیس آزمایشگاه بر عهده­ی وزیر بهداشت، درمان و آموزش پزشکی می­باشد.

پروژه­ ی ساخت آزمایشگاه

بودجه­ی ساخت آزمایشگاه از طرف معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در خردادماه سال 1394به تصویب رسید. سپس طراحی و نقشه­ی ساخت آزمایشگاه در فضایی بالغ بر 2200 متر مربع و بر اساس آخرین استانداردها، آیین­نامه­ها و دستورالعمل­های پزشکی در اواخر شهریورماه 1394 انجام شد. عملیات ساختمانی آزمایشگاه از مهرماه 1394 به طور رسمی آغاز شد و در اواخر فروردین­ماه 1395 به اتمام رسید.

مراسم افتتاحیه

آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز در تاریخ 11 مرداد 1395 با حضور دکتر اسحاق جهانگیری (معاون اول ریاست جمهوری)، دکتر حسن قاضی­زاده هاشمی (وزیر بهداشت، درمان و آموزش پزشکی)، دکتر محمد فرهادی (وزیر علوم، تحقیقات و فناوری) و دکتر سورنا ستاری (معاون علمی و فناوری ریاست جمهوری) افتتاح شد.

رسالت و هدف

آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز اهداف زیر را دنبال می­کند:

•  گسترش فعالیت­های تحقیقاتی در حوزۀ علوم و فناوری­های اعصاب شناختی از طریق ارائه­ی خدمات تصویربرداری عصبی و تحریکات عصبی
• ارائه­ی خدمات تخصصی و مشاوره در زمینه­ی کسب داده­ها و پردازش تصاویر چندوجهی مغزی به مؤسسات پژوهشی در حوزه­ی علوم و فناوری اعصاب شناختی
• ارائه­ی خدمات دانش­محور و روزآمد ویژه مبتنی بر آخرین دستاوردهای پژوهشی در حوزۀ علوم و فناوری اعصاب شناختی
• کمک به توسعه­ی فناوری­های نوین نقشه­برداری مغز و تحریک عصبی
• تبدیل فناوری­های پیشرفته­ی حاصل از پژوهش در حوزه­ی نقشه­برداری مغز و تحریک عصبی به خدمات کاربردی و عملیاتی واشاعۀ آن در مراکز مربوطه در کشور
• استانداردسازی پروتکل­های ثبت و پردازش داده­های نقشه­برداری مغز در سراسر کشور مطابق با دستورالعمل­ها و استانداردهای بین­المللی
• ارتقای سطح علمی و فناوری کشور به سطح جهانی در حوزه­ی نقشه برداری مغزی

چشم­انداز

آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز سازمانی جامع به شمار می­رود که از جایگاهی ممتاز در سطح منطقه برخوردار است. این سازمان در توسعه­ی علوم نقشه­برداری مغز، پژوهش­های بنیادی و تحقیقات کاربردی پیشرو می­باشد.

ارتقای موقعیت ایران در سطح ملی، منطقه­ای و بین‌المللی و تقویت توان رقابتی پژوهشگران و فناوران در حوزه­ی علوم و فناوری­های نقشه­برداری مغز، اصلی­ترین چشم­انداز آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز می­باشد که این امر از طریق ایجاد زیرساخت در زمینه­ی نقشه­برداری مغز، تحریک و پردازش اطلاعات مغز در سطح پیشرفته و روزآمد میسر می­شود تا از فعالیت­های پژوهشی، توسعه­ی فناوری و آموزشی کلیه­ی مراکز علمی کشور پشتیبانی شود. برای دستیابی به این اهداف آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز موظف به انجام مأموریت­های زیر است:

• ارتقای موقعیت علمی کشور در سطح بین­المللی در حوزه­ی علوم و فناوری­های اعصاب شناختی و نقشه­برداری مغزی از طریق برگزاری سمینارها، کارگاه­های آموزشی و کنفرانس­های ارائه­شده توسط اساتید معتبر
• ارتقای نقش کشور در تأمین خدمات نوین و جامع به منظور تحقیق در زمینه­ی اختلالات مغزی

شرح وظایف آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز

آزمایشگاه ملی نقشه­برداری مغز به منظور دستیابی به اهداف مذکور اقدامات زیر را در دست انجام دارد:

• بررسی و شناسایی خدمات آزمایشگاهی مورد نیاز در زمینه­ی نقشه­برداری مغز و تحریک عصبی به منظور ارائه­ی بهترین خدمات برای تحقیقات نقشه­برداری مغز
• ارائه­ی خدمات تخصصی نقشه­برداری مغز و تحریک عصبی و خدمات تخصصی پردازش تصاویر مغزی در زمینه­ی علوم و فناوری­های شناختی به مؤسسات پژوهشی
• ایجاد زیرساخت­های مورد نیاز برای ارائه­ی خدمات نقشه­برداری مغز و تحریک عصبی در راستای اهداف آزمایشگاه
• همکاری پژوهشی و آموزشی با دانشگاه­ها و مؤسسات پژوهشی و فناوری و مراکز علمی و صنعتی دولتی و غیردولتی داخل و خارج از کشور جهت بهبود تحقیقات علوم شناختی
• انتشار مجله، کتاب علمی، جزوه­ی آموزشی و تولید نرم­افزار و برنامه­های رایانه­ای در حوزه­های مرتبط با نقشه­برداری مغز

آزمایشگاه­ها

1) تصویربرداری تشدید مغناطیسی (3 تسلا) در آزمایشگاه MRI

2) نوار مغزی در آزمایشگاه EEG

3) طیف­ نگاری مادون قرمز نزدیک مغز در آزمایشگاه fNIRS

4) تحریک مغناطیسی فراجمجمه­ای در آزمایشگاه TMS

5) تحریک الکتریکی مغز در آزمایشگاه tES

6) پردازش داده در آزمایشگاه تحلیل داده

7) مگنتوانسفالوگرافی در آزمایشگاه MEG (به زودی)

8) ارزیابی شناختی در آزمایشگاه عصب­شناختی (به زودی)

9) آزمایشگاه واقعیت مجازی (به زودی)

تمام آزمایشگاه­ها مجهز به دستگاه­های سازگار با MRI هستند.

برخی از این دستگاه‌ها عبارت‌اند از:

• تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI): این دستگاه با استفاده از یک میدان مغناطیس قوی و چرخش هسته‌های آب در بافت‌های بدن، تصاویر با وضوح‌بالا از ساختار آناتومیک مغز را ارائه می‌دهد. این دستگاه همچنین می‌تواند با استفاده از گادولینیوم به‌عنوان یک عامل کنتراست، نقشه‌های خون‌رسانی به بافت‌های فعال در حالت فعال‌ساز (fMRI) را نشان دهد.

• مگنتوآنسفالوگرافی (MEG) و الکتروانسفالوگرافی (EEG): این دستگاه‌ها با استفاده از سنسورهای حساس به میدان‌های الکترومغناطیس، فعالیت الکتریکی نورون‌های مغز را ثبت می‌کنند. این دستگاه‌ها می‌توانند بادقت زمانی بالا، نقشه‌های فعالیت کارکردی مغز را نشان دهند.
• تصویربرداری پرفیوژن: پرفیوژن یکی از مهم‌ترین پارامترهای فیزیولوژیک و پاتوفیزیولوژیک است و می‌تواند به‌صورت غیرتهاجمی میزان شار خون را در سطح مویرگی و یا ارسال خون به مویرگ‌ها و در بازه زمانی خاص را مورد بررسی قرار دهد.بررسی و ردیابی بیماری‌های عصبی مرتبط با جریان خون غیرطبیعی مانند سکته مغزی ایسکمیک، نئوپلازی مغزی، آلزایمر، MS، تومورهای مغزی و مانند این، از جمله کاربردهای این دستگاه است.
• طیف‌نگاری تشدید مغناطیسی (MRS)

طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی، روشی تحلیلی و غیرتهاجمی است که برای اندازه‌گیری سطح متابولیت‌های مختلف در بافت بدن استفاده می‌شود. سیگنال ام آر، طیف مربوط به ترتیبات مولکولی متفاوت در بدن را دریافت می‌کند و از این طریق برای تشخیص اختلالات سوخت‌وساز بدن، به‌ویژه در بیماری‌هایی که مربوط به مغز و به ارائه اطلاعات در سوخت‌وساز تومور است، استفاده می‌نماید.
خدمات این دستگاه در بررسی تومورهای مغزی، دمانس و اختلالات حرکتی مانند آلزایمر، زوال عقل، پارکینسون و مانند این، ترومای سر، اختلالات تشنجی، افسردگی و اختلالات روانپزشکی (به‌عنوان‌مثال نقص توجه یا بیش‌فعالی، اختلالات اوتیسم، اختلال دوقطبی، افسردگی، اختلال در نظم عاطفی، اختلال وسواس و اسکیزوفرنی)، کاربرد دارد.

• آزمایشگاه تحریک مغناطیسی فرا جمجمه‌ای مغز (TMS)

تحریک مغناطیسی مغز (TMS) روشی غیرتهاجمی برای تحریک سلول‌های عصبی در مغز است. در زمان انجام این تحریک، جریان الکتریکی قوی با سرعت فزاینده به کویل مستقر روی سر وارد می‌شود. میدان مغناطیسی تولید شده از جمجمه عبور کرده و یک جریان الکتریکی در قشر مغز ایجاد می‌نماید که منجر به تحریک موضعی می‌گردد.

ثبت MEP، اجرای پروتکل‌های rTMS برای انسان و حیوانات کوچک، تعیین دقیق نقاط هدف تحریک مغناطیسی با استفاده از تصاویر MRI فرد یا با استفاده از اطلس MNI، ثبت نقاط دقیق تحریک، زمان و شدت پالس‌های اعمالی، ثبت EEG در طول جلسه اعمال تحریک مغناطیسی، انجام Functional MRI هم‌زمان با اعمال تحریک مغناطیسی و نقشه‌برداری نواحی حرکتی و کلامی مغز، از جمله خدمات این آزمایشگاه است.

• آزمایشگاه تحریک الکتریکی فرا جمجمه‌ای (tDCS)

تحریک الکتریکی مغز یک اصطلاح عمومی است که چند روش مختلف از جمله تحریک فرا جمجمه‌ای با جریان الکتریکی مستقیم (tDCS)، تحریک الکتریکی فرا جمجمه‌ای با جریان نویز تصادفی (tRNS) و تحریک الکتریکی فرا جمجمه‌ای با جریان متناوب (tACS) را در بر می‌گیرد. در همه این روش‌ها، جریان الکتریکی کوچک و ضعیفی از الکترودهای هادی که روی سطح سر قرار گرفته است، اعمال می‌شود. در این روش‌ها برای اعمال جریان، از الکترودهای با اشکال و ابعاد مختلفی استفاده می‌گردد.

این دستگاه در زمینه بررسی و درمان افسردگی، میگرن، بازتوانی پس از سکته مغزی، رفتارهای مخاطره‌جویانه (اعتیاد، الکل، سیگار و غیره)، بهبود توانمندی‌های شناختی؛ مانند حافظه، یادگیری، توجه و مانند این و اسکیزوفرنی، بی‌اشتهایی و پرخوری، وِزوِز گوش، اختلال درد و غیره، کاربرد دارد.

• آزمایشگاه طیف‌نگاری کارکردی مادون‌قرمز نزدیک (fNIRS)

طیف‌نگاری کارکردی مادون‌قرمز نزدیک یا fNIRS فناوری تصویربرداری کارکردی نوری است که فعالیت عصبی و پاسخ‌های همودینامیک در مغز را اندازه‌گیری می‌کند. این روش، میزان جذب طیف مادون‌قرمز نزدیک در هموگلوبین موجود در خون با و بدون اکسیژن را اندازه‌گیری کرده و مشابه با تصویربرداری تشدید مغناطیسی، اطلاعات مهمی در مورد فعالیت مغزی کارکردی فراهم می‌نماید. در این روش، پرتو نور نزدیک به طیف مرئی، به سطح پوست سر تابانده می‌شود؛ بخشی از نور تابیده شده جذب و بخشی نیز پخش می‌گردد. با اندازه‌گیری تغییرات در مشخصه‌های امواج نوری بازتاب شده از سطح سر می‌توان پاسخ همودینامیک را ارزیابی نمود.
اندازه‌گیری تغییرات غلظت اکسی و دئوکسی هموگلوبین، کل غلظت هموگلوبین و شاخص اشباع بافت و غلظت مطلق در حضور و عدم حضور محرک، انجام تصویربرداری هم‌زمان fNIRS و fMRI و انجام تصویربرداری هم‌زمان fNIRS با دیگر مدالیته‌ها، از جمله خدمات قابل‌ارائه با این دستگاه است.

• بخش پردازش و آنالیز سیگنال و تصویر

هدف از پردازش تصاویر مغزی، کمّی‌سازی ویژگی‌های این تصاویر است. این کمّی‌سازی به پزشکان و پژوهشگران در تشخیص بیماری‌ها و همچنین شناخت بهتر مغز کمک می‌کند. برای نمونه، کمّی‌سازی تصاویر ساختاری مغز این امکان را به پژوهشگران می‌دهد که حجم قسمت‌های مختلف مغز را در افراد مختلف مقایسه نمایند. در بخش پردازش تصویر آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز، خدمات پردازش و پیش‌پردازش برای تصاویر MRI گوناگون ارائه می‌شود. دو نوع تصویر MRI که در سال‌های اخیر بسیار موردتوجه و استفاده قرار گرفته‌اند عبارت‌اند از تصویر‌برداری fMRI و DWI که پردازش آنها در این مرکز قابل‌انجام است.

پروژه‌های در حال انجام در آزمایشگاه ملی نقشه‌برداری مغز:

• بررسی اثر انزجار بر قضاوت اخلاقی در بیماران با ضایعه اینسولا در مقایسه با گروه کنترل سالم توسط تکلیف FMRI
• بررسی تأثیرات بافت سطوح پیاده‌روهای شهری بر استفاده‌کنندگان با استفاده از EREG
• تأثیر تحریک الکتریکی فرا جمجمه‌ای با جریان متناوب ناحیه پیشانی آهیانه‌ای بر احساس عاملیت TCS

این فقط برخی از پروژه‌های پژوهشی آزمایشگاه ملّی نقشه‌برداری مغز هستند. پروژه‌های دیگری نیز وجود دارند که در زمینه‌های مختلف شناختی، همچون زبان، توجه، یادگیری، خلاقیت، احساسات، اعتیاد، اختلالات روانپزشکی و عصب‌شناختی، آسیب‌شناسی مغز و غیره انجام شده یا در حال انجام هستند.

مقاله پیشنهادی:بومی سازی کاتالیست