Біологія
Біологія

Близько двох хвилин МРТ мозку виявилося достатньо для ідентифікації людини

Патерни активації кожного мозку мають свій унікальний «відбиток» (brainprint). За цим параметром можна ідентифікувати особу з такою ж точністю як і за відбитком пальця. Дослідження швейцарських вчених продемонструвало, що достатньо короткого проміжку часу в кілька хвилин, щоб зібрати потрібні дані з допомогою МРТ, при цьому вони можуть бути зібрані в будь-який момент часу. Дослідження було опубліковане в журналі Science Advances.

Pexels

Pexels

Чи є кожен мозок унікальним?

Ще у XVII сторіччі італійський анатом Марчелло Мальпігі помітив, що палець кожної людини має свій унікальний візерунок. У сучасному світі це досі широко використовують у біометриці як засіб ідентифікації. Також для цих цілей використовують сканування сітківки ока, розпізнавання голосу, обличчя і т.д. Проте вчені виявили, що зв’язки в мозку кожної людини є такими ж унікальними як і відбиток пальця та інші біометричні показники. Іншими словами, за даними сканування зв'язків у мозку під час магнітно-резонансної томографії (МРТ) можна ідентифікувати людину. Що цікаво, унікальність спостерігається як в структурі анатомічних зв’язків між нейронами, так і в патернах активації. Автори назвали цей показник «brainprint», що можна перекласти українською як «відбиток мозку».

Однак це відкриття викликало багато питань. Чи потрібно для точного аналізу багато даних чи достатньо проводити МРТ-сканування впродовж пари секунд? Чи можна зафіксувати цю унікальність у будь-який випадковий проміжок часу? Які зони мозку відіграють головну роль у формуванні «відбитку»? Таким чином, дослідники з Федеральної політехнічної школи Лозанни у Швейцарії вирішили з’ясувати, що саме робить кожен мозок унікальним та чи залежить це від того, коли і як довго проводилося сканування.

Як досліджували унікальність мозку?

У дослідженні було проаналізовано результати МРТ-сканування 100 респондентів. Дані були взяті з масштабного проєкту, ініційованого Національним інститутом здоров’я США, Human Connectome. Впродовж сканування респондентів просили розслабитися та нічого не робити, тобто їх мозок знаходився в стані спокою. Кожен респондент взяв участь у двох сесіях сканування у два різні дні. На основі отриманих даних створювалися так звані «функціональні конектоми мозку». А саме, профайли з повним описом функціональних зв’язків у мозку. Для того, щоб порівняти точність ідентифікації залежно від тривалості сканування, вчені створювали конектоми для кожного респондента з даними за різні проміжки часу: 7, 36, 72, 144, 288 та 576 секунд. Також, вони використовували різні комбінації зон мозку в конектомі для того, щоб зрозуміти, які зони дають найбільш точну інформацію.

Що вдалося з’ясувати?

Вчені виявили, що довше сканування дає точніші результати. Проте, конектом який охоплював активність мозку за кілька хвилин, є вже достатнім, щоб ідентифікувати, чий це мозок. Наприклад, 72 секунди в апараті МРТ давали точність 92 відсотки, а 144 секунди покращували точність до 96 відсотків. Даних, зібраних за сім секунд, було недостатньо. Також, з’ясувалося, що успішність ідентифікації не залежить від того, у який саме момент часу збиралися дані. Аналіз різних комбінацій зон в мозку теж продемонстрував цікаві результати. Виявилося, що точна ідентифікація досягається швидше, якщо брати до уваги частини мозку, що відповідають за органи чуття. Активність, пов’язана зі складнішими когнітивними процесами, вимагає більш тривалого часу.

Це відкриття може пролити світло на лікування та профілактику неврологічних захворювань. За словами авторів, при захворюваннях, пов’язаних з порушеннями в роботі мозку, наприклад, хворобі Альцгеймера, може спостерігатися зникнення «відбитку» і тенденція до схожості у функціональних зв’язках з іншими хворими. Оскільки ці дані потребують подальшої перевірки, важливу роль може відіграти вдосконалення ідентифікації за активністю в мозку.