Các nhà nghiên cứu tại Đại học Wayne State đang ứng dụng công nghệ hình ảnh quang âm để quan sát hoạt động não bộ, từ đó làm sáng tỏ cách bộ não phản ứng với quá trình học tập và trải nghiệm khác nhau. Những phát hiện mới của nhóm đã được công bố trên tạp chí Photoacoustics.

Nghiên cứu có tiêu đề "Use of pattern recognition in photoacoustic imaging to identify neuronal ensembles in the prefrontal cortex of rats undergoing conditioned fear learning" đã được thực hiện từ dự án của tiến sĩ James Matchynski, cựu sinh viên Trường Đại học Y Wayne State. Dẫn dắt nghiên cứu là tiến sĩ Shane Perrine, phó giáo sư về tâm thần học và khoa học thần kinh hành vi, cùng tiến sĩ Alana Conti, giáo sư về tâm thần học và khoa học thần kinh hành vi, đồng thời là giám đốc Chương trình Khoa học thần kinh chuyển giao. Nhóm nghiên cứu cũng đã hợp tác với các đồng nghiệp từ Khoa Kỹ thuật Y sinh của Đại học Illinois Chicago.

Tiến sĩ Perrine cho biết: "Nghiên cứu mới này là sự tiếp nối của các nghiên cứu trước đó. Chúng tôi bắt đầu sử dụng hình ảnh quang âm như một phương pháp chụp ảnh thần kinh để nghiên cứu hành vi sợ hãi có điều kiện và cơ chế của các hành vi đã học. Nghiên cứu hiện tại ứng dụng phân tích nhận dạng mẫu để làm rõ thêm các kết quả chưa rõ ràng từ nghiên cứu trước đây".

Hình ảnh quang âm (photoacoustic imaging - PAI) là một kỹ thuật hình ảnh y sinh học sử dụng hiệu ứng quang âm để tạo ra hình ảnh của mô sinh học, trong trường hợp này là não bộ. Tín hiệu này cung cấp dữ liệu về cấu trúc và chức năng não, giúp theo dõi các yếu tố như hoạt động thần kinh của não. Nhận dạng mẫu và phân tích dựa trên sự tương đồng-những thành phần của trí tuệ nhân tạo-được áp dụng trong nhiều phương pháp tính toán trong khoa học thần kinh và chụp ảnh não.

"Khi sử dụng hình ảnh quang âm, chúng tôi nhận thấy rằng khi đưa động vật vào một môi trường mới lạ, vỏ não trước trán của chúng phản ứng tương tự như khi trải qua một nhiệm vụ học tập chuyên sâu", tiến sĩ Perrine cho biết. "Khi kiểm tra kỹ hơn bằng phương pháp nhận dạng mẫu, chúng tôi phát hiện thấy một mô hình hoạt động não chung xuất hiện trong vỏ não trước trán của những con vật tham gia vào quá trình học tập, nhưng không xuất hiện ở những con vật chỉ tiếp xúc với môi trường mới lạ".

Điểm nổi bật của nghiên cứu là vai trò của trí tuệ nhân tạo trong quá trình phân tích dữ liệu.

Perrine cho biết: "Các nghiên cứu trước đây đã đo lường hoạt động của não, cho thấy rằng nhiệm vụ học tập kích hoạt vỏ não trước trán ở mức tương đương với việc tiếp xúc với yếu tố mới lạ".

Ông cũng nhấn mạnh: "Nhận dạng mẫu, một thành phần quan trọng trong thiết kế trí tuệ nhân tạo, giúp chúng tôi phân tích hoạt động của vỏ não trước trán. Kết quả chỉ ra rằng chỉ nhiệm vụ học tập-một quá trình được tổ chức chặt chẽ hơn-mới kích hoạt vỏ não trước trán theo một mô hình hoạt động đồng nhất”.

Những phát hiện này góp phần quan trọng vào hiểu biết về cơ chế thần kinh liên quan đến học tập và trải nghiệm sợ hãi có điều kiện, mở ra tiềm năng ứng dụng hình ảnh quang âm và trí tuệ nhân tạo trong nghiên cứu não bộ, giúp khám phá sâu hơn về cách hệ thần kinh xử lý thông tin và thích nghi với môi trường.

P.T.T (NASATI), theo https://medicalxpress.com/, 7/2025