Beyin görüntüleme teknolojileri son yıllarda büyük ilerleme kaydetti; ancak EEG (elektroensefalografi) ve MEG (manyetoensefalografi) gibi yöntemlerle elde edilen verileri anlamlandırmak hâlâ ciddi matematiksel zorluklar barındırıyor. Binlerce nöronun eş zamanlı aktivitesini kafa derisindeki elektrotlardan ölçmek mümkün olsa da bu ölçümlerden geriye doğru giderek hangi beyin bölgesinin ne zaman aktif olduğunu saptamak, 'ters problem' olarak bilinen ve tam anlamıyla çözülmesi mümkün olmayan bir matematiksel sorudur.
Yeni bir çalışma, bu problemi çözmek için korteksin yüzey geometrisinden türetilen matematiksel yapıları — özmodları (geometric eigenmodes) — kullanmayı öneriyor. Bu yapılar, beyin aktivitesinin geniş ölçekli örüntülerini hem biyolojik gerçekliğe uygun hem de matematiksel açıdan verimli biçimde temsil edebiliyor. Önceki araştırmalar, özmodların uzaysal kısıtlamalar sağlayarak kaynak konumlandırma problemini iyileştirebildiğini göstermişti.
Bu çalışmanın özgün katkısı ise zamansallık boyutuna odaklanması: Araştırmacılar, nöral alan teorisinin öngördüğü transfer fonksiyonlarını kullanarak özmodlara zamansal kısıtlamalar eklenip eklenemeyeceğini sorguladı. Başka bir deyişle, beynin dinamik evrimini teorik olarak tahmin eden bu fonksiyonlar, kaynak görüntülemeyi daha doğru hale getirebilir mi?
Yöntemi test etmek için araştırmacılar, epileptik nöbet dinamiklerini modelleyen 'Epileptor' nöral kütle modelleri kullandı. Epilepsi, beynin belirli bölgelerinde anormal elektriksel aktivite ile karakterize olduğundan, kaynak konumlandırmanın doğruluğunu sınamak için uygun bir test zemini sunuyor.
Sonuçlar, nöral alan teorisinden doğrudan türetilen transfer fonksiyonlarının genel olarak beklenen etkiyi sağlamadığını gösterdi. Ancak veriden öğrenilen, yani teorik değil ampirik yaklaşımların kaynak görüntülemeyi anlamlı ölçüde iyileştirebildiği gözlemlendi. Bu bulgu, teorik çerçevenin sınırlılıklarına işaret etmekle birlikte, veri odaklı yöntemlerle özmod yapılarının birleştirilmesinin gelecekte daha güçlü beyin görüntüleme araçlarına kapı aralayabileceğini düşündürüyor.
Çalışma, epilepsi başta olmak üzere çeşitli nörolojik bozuklukların non-invaziv yollarla daha doğru biçimde haritalanması yolunda önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.