Consciousness-specific dynamic interactions of brain integration and functional diversity

Journal article

From its inception, medical imaging has been a step in the right direction towards individualized medicine. The brain is the human organ that has benefited tremendously from advances in medical imaging especially with the discovery of functional MRI (fMRI). fMRI has been widely used by cognitive neuroscientists to map brain mechanisms underpinning complex human functions such as literacy, motivated behavior and social cognition. Recently, fMRI has started to play a role in clinical practice. In terms of individualized medicine, fMRI has found application in pre-surgical planning to map eloquent areas, pre-symptomatic diagnosis and more recently drug development. We use fMRI to understand traumatic brain injury (TBI) processes and recovery from TBI. Since TBI is a complicated disease, personalized approaches are a necessity and lead to cost-effectiveness. We provide empirical examples, as well as future plans of how task-based and resting-state fMRI, in combination with neurocognitive testing, can help us to prognosticate outcomes and better understand drug action following treatment.Von Anfang an war die medizinische Bildgebung ein Schritt in die richtige Richtung für die individualisierte Medizin. Das menschliche Gehirn hat am meisten von den Fortschritten der medizinischen Bildgebung - insbesondere von der Entdeckung der funktionellen MRT (fMRT) - profitiert. fMRI wird von kognitiven Neurowissenschaftlern weithin genutzt, um Hirnmechanismen abzubilden, die hinter komplexen menschlichen Funktionen wie Lesen und Schreiben, motiviertem Verhalten und sozialer Kognition stehen. Seit kurzem spielt die fMRI auch in der klinischen Praxis eine Rolle. Im Hinblick auf die individualisierte Medizin findet die fMRT Anwendung in der präoperativen Planung bei der Abbildung von eloquenten Hirnarealen, bei präsymptomatischen Diagnosen und in jüngerer Zeit auch bei der Entwicklung von Medikamenten. Wir setzen fMRI ein, um die Prozesse des Schädel-Hirn-Traumas (SHT) und die Genesungsschritte vom SHT zu verstehen. Da es sich bei dem SHT um eine komplizierte Krankheit handelt, sind personalisierte Ansätze notwendig, welche wiederum zu einer Kosteneffizienz führen. Wir stellen empirische Beispiele sowie Zukunftspläne vor, die darstellen, wie aufgabenbasierte und Ruhezustand fMRT in Kombination mit neurokognitiven Tests uns helfen können, Behandlungsergebnisse zu prognostizieren, die Wirkung von Medikamenten nach der Behandlung besser zu verstehen und festzustellen, ob Patienten mit Bewusstseinsstörungen zu verdeckten Reaktionen fähig sind

Authors: Luppi, AI; Craig, MM; Pappas, I; Finoia, P; Williams, GB

• Publication status: Published
• Peer review status: Peer reviewed
• Publisher: Nature Research
• Journal: Nature Communications
• Volume: 10
• Issue: 1
• Pages: 4616-4616
• Publication date: 2019-10-10
• DOI: 10.1038/s41467-019-12658-9
• EISSN: 2041-1723
• ISSN: 2041-1723
• Language: English
• Keywords: Computational biology; Neuroscience; Data science; Computer science; Sociology; Evolutionary biology; Cognitive science; Functional diversity; Biology; Consciousness; Psychology; Ecology; Diversity (politics)