Naše studie jako první mapuje mozek při sledování TV pořadů

Jaká byla Vaše hlavní motivace zúčastnit se projektu, mapujícího změny mozkové aktivity v závislosti na televizních pořadech?

Martin Vejmelka: Z našeho hlediska se jedná o projekt základního výzkumu v oboru neurověd, který odráží dlouhodobé zaměření naší skupiny. V dlouhodobém horizontu nám jde o vývoj metod, které vhodným způsobem charakterizují aktivitu mozku. Jednak se jedná o velmi zajímavý problém – jak popsat mozek z funkčního hlediska –, jednak bychom také takové metody rádi využili například v diagnostice mozkových nemocí.

Jaroslav Hlinka: Měření mozkové aktivity během bohaté audiovizuální stimulace je perspektivním, ale náročným směrem neurovědního výzkumu, kterým se zatím zabývá jen několik skupin na světě. V rámci tohoto projektu bylo možné spojenými silami pracovišť Ústavu informatiky Akademie věd ČR a IKEMu nejen implementovat metody a replikovat výsledky předních zahraničních skupin, ale navíc připravit data, která umožňují zodpovězení dalších otázek základního výzkumu.

Proč byla zvolena právě metoda funkční magnetické rezonance fMRI?

JH: Metoda fMRI byla zvolena především ze dvou důvodů. Předně se jedná o špičkovou metodu měření mozkové aktivity, která je unikátní svým prostorovým rozlišením – umožňuje citlivě určit, která část mozku je v danou chvíli aktivována, s přesností v řádu několika milimetrů. Druhým důvodem pak bylo, že s ní máme bohaté zkušenosti.

Magnetická rezonance je údajně zdraví škodlivá. Upozorňovali jste na to v rámci průzkumu vaše respondenty?

JH: Magnetická rezonance je ve skutečnosti jednou z nejbezpečnějších vyšetřovacích metod. Po více než dvaceti letech zkušeností s touto metodu nejsou známé žádné škodlivé účinky na pacienta při běžně užívaných technikách vyšetření.

MV: MRI přístroj totiž vyhodnocuje aktivitu mozku pomocí elektromagnetických pulsů radiové frekvence, které nejsou pro lidský mozek škodlivé.

JH: Přesto zde jsou některá omezení. Nelze vyšetřit pacienty s kardiostimulátorem nebo kochleární protézou (v uchu), dále nelze vyšetřit pacienty s implantovanými kovovými svorkami a kovovými chlopenními náhradami. Omezujícím faktorem může být také úzkost z těsných a uzavřených prostor.

MV: K tomu bych dodal, že v našem výzkumu byly tyto rizikové faktory podchyceny a projekt byl schválen etickou komisí.

Podle jakého klíče byly vybrány televizní pořady?

MV: Pořady jsme striktně nevybírali my, ale účastnili jsme se výběru. S prvním výběrem přišla PHD a my jsme se účastnili diskuse. Volba pořadů splňovala především požadavek, aby pokrývaly spektrum televizního vysílání v České republice co možná nejlépe.

JH: Strategií bylo vybrat pořady, které dobře reprezentují svou kategorii. Vybíráni byli tedy typičtí či výrazní reprezentanti dané kategorie.

Jak výzkum přesně probíhal?

MV: Výzkum byl připravován po dobu několika měsíců, kdy bylo nutné navrhnout formu a obsah experimentu a zajistit potřebné technické zázemí. Diskuse o uspořádání experimentu jsme vedli také s Ing. Jaroslavem Tintěrou, CSc., z pražského Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM), který je odborníkem na zobrazovací metody a dlouholetým uživatelem metody magnetické rezonance. Poté jsme vyvinuli software, který umožnil promítání zvolených televizních pořadů synchronizovaně s pulsy, jimiž MRI přístroj signalizuje počátek měření nového snímku mozku. Synchronizace projekce s měřením nám umožnila srovnávat časové řady mezi různými účastníky výzkumu, kteří viděli tentýž pořad, což bylo pro tento výzkum klíčové. Experiment jsme pak vyzkoušeli sami na sobě a doladili poslední detaily. Měření probíhala od srpna do října 2011. Celkem jsme počítali s 30 účastníky experimentu, někteří však museli být nahrazeni pro nepostačující kvalitu dat, a tak jsme nakonec museli naměřit přes 40 účastníků. V listopadu a prosinci probíhalo zpracování a vyhodnocování naměřených dat pomocí metod, které studujeme, používáme a vyvíjíme v naší pracovní skupině na Ústavu informatiky AV ČR. A pak už jen zbývalo napsat závěrečnou zprávu.

Proč je celý výzkum založen pouze na 30 respondentech?

JH: Efekty, které studujeme, jsou natolik stabilní a výrazné, že nám ke statisticky významným výsledkům stačí takto velký vzorek, který byl samozřejmě vybrán tak, aby byl reprezentativní z hlediska demografických faktorů. Ve skutečnosti je běžná velikost neurovědních výzkumů v této oblasti (fMRI při audiovizuální stimulaci) kolem 10 subjektů.

Co výzkum pomohl odhalit?

MV: Zmapovali jsme, jak různé pořady ovlivňovaly mozkovou aktivitu, což je samo o sobě zajímavý výsledek zejména pro našeho partnera PHD. V rámci našeho výzkumného záměru se nám podařilo identifikovat vlastnosti audiovizuální stimulace, která by byla vhodným kandidátem pro diagnostické použití.

JH: Na základě analýzy výsledků jsme identifikovali významné shluky oblastí, které mohou být audiovizuální stimulací silně a reprodukovatelně aktivované. Ověřili jsme u velké části mozkové kůry (minimálně 75 %), že ji audiovizuální stimulace může spolehlivě vybudit. Dokážeme navíc přesněji vymezit, který typ stimulace vybrat pro vybuzení dané oblasti. Navíc i u oblastí, jejichž funkce by se mohla zdát protichůdná, jako například u emocí a kognitivních procesů, experiment potvrdil, že lze při vhodné volbě typu pořadu během krátké stimulace aktivovat obě.

Prezentovali jste již své výsledky na některých mezinárodních vědeckých fórech či v některých vědeckých časopisech?

JH: Výzkum jsme prezentovali na mezinárodním workshopu funkční magnetické konference v Olomouci. Některé aspekty výzkumu se chystáme publikovat v mezinárodních odborných časopisech.

MV: Jeden publikační záměr zahrnuje konkrétní zjištění ohledně aktivace sebeprojektivních sítí během sledování pořadů, který nyní nebudeme rozvádět. Druhým záměrem je publikace vylepšené metody identifikace oblastí mozku, které vykazují synchronizaci mezi subjekty.

Podíleli jste se již někdy předtím na podobných výzkumech?

JH: Studiu funkce mozku s pomocí zobrazovacích metod se věnuji již šestým rokem; s metodikou jsem se seznámil ve Velké Británii na Nottinghamské univerzitě. Nejvíce se věnuji analýze a modelování spontánní aktivity mozku během klidového stavu. I bez vnější stimulace je mozek totiž spontánně velmi aktivní a probíhá v něm množství procesů, byť většinou nevědomých, které umožňují efektivní studium interakce mezi jednotlivými částmi mozku. Během komplexní audiovizuální stimulace je individuální spontánní aktivita do značné míry modulována sledovaným pořadem a jednotlivé části mozku jsou ještě více vybuzeny. Právě na složku mozkové aktivity vybuzenou daným pořadem se tento výzkum zaměřil.

MV: Ke studiu funkce mozku jsem se dostal během projektu BrainSynch řešeného v kontextu 7. rámcového programu EU. Můj zájem se postupně přesunul od vyhodnocení klidové aktivity právě ke komplexním stimulům, což je přístup, který nám skýtá možnost dále rozvinout potenciál neurozobrazovacích metod pro charakterizaci mozkové aktivity.

Existuje nějaký podobný výzkum s využitím fMRI v zahraničí? Nebo je to zcela ojedinělý výzkum svého druhu?

MV: Ve vědecké sféře bylo již publikováno několik studií, které se týkaly mozkové aktivity během sledování audiovizuálních pořadů. Naše studie je však první, která explicitně studovala vliv různých pořadů na jednu populaci účastníků a popsala rozdíly v mozkové aktivitě vyvolané různými pořady.