Зображення дитячого мозку показують, як когнітивний контроль зростає з віком
По мірі розвитку дитячого мозку він стає більш відокремленим у спеціалізовані підрозділи, але в той же час, більш інтегрованим в цілому завдяки більш міцним зв’язкам «концентратора». Ці чітко визначені мережеві структури мозку безпосередньо пов’язані зі здоровим розвитком виконавчих функцій, таких як здатність контролювати імпульси, залишатися організованими та приймати рішення.
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Сучасна біологія, дослідники змогли скласти карту змін у мозку, що лежать в основі цих покращень у виконавчій функції. Отримані дані також можуть призвести до виявлення біомаркерів аномального розвитку мозку, які можуть передбачити ризик для людини психозу та основних розладів настрою.
"Ми були здивовані, коли виявили, що вдосконалення структурних мозкових мереж передбачало посилення модульної сегрегації та глобальної інтеграції, оскільки високомодульні системи можуть стати фрагментованими", - говорить Тед Саттертуейт, доцент кафедри психіатрії в Медичній школі Перелмана в університет Пенсільванії.
"Ця дедалі модульніша, але глобально інтегрована топологія мережі може максимізувати ефективність зв'язку, мінімізуючи при цьому витрати на електромонтаж у мозку".
Дослідження припускає, що модульна архітектура мозку має вирішальне значення для розвитку складного пізнання та поведінки. Насправді, ступінь покращення виконавчої функції у молодої людини безпосередньо пов’язана з тим, наскільки чітко визначена її модульна мережева структура.
Для дослідження вчені взяли за мету дослідити нормальний характер розвитку структурних мережевих модулів та їх зв’язок із виконавчим функціонуванням. Зібрані дані з великої вибірки з 882 молодих людей у віці від 8 до 22 років, які пройшли дифузійну візуалізацію як частина Філадельфійської нейродевелопментної когорти, спільного дослідження розвитку мозку, яке включає багаті нейровізуалізації та когнітивні дані.
Як і очікувалось, виконавча функція помітно покращилася у учасників дослідження з віком. Аналіз зображень мозку виявив все більш спеціалізовану та повністю інтегровану модульну структуру.
"Розвиток модульної архітектури мережі не призвів до фрагментації мозку", - пояснює перший автор дослідження Грехем Баум, доктор філософії. кандидат в Медичну школу Перельмана при Університеті Пенсільванії.
«Насправді загальний потенціал мережевої комунікації фактично збільшився завдяки посиленню конкретних зв’язків між концентраторами між модулями. Ці результати показують, що, коли діти підростають, їх мозок стає більш відокремленим у спеціалізовані підрозділи, але також більш інтегрованим в цілому ».
Результати свідчать, що глобально інтегрована мережева архітектура може мати вирішальне значення для підтримки спеціалізованої обробки та зменшення перешкод між мозковими системами.
Дослідники кажуть, що зараз вони поєднують структурні та функціональні методи візуалізації, щоб дослідити, як структурні мозкові мережі стримують та формують функціональні мозкові мережі та схеми активації. Вони також будуть проводити дослідження, щоб визначити, чи може ця інформація допомогти передбачити появу психічних розладів у дітей через роки.
Джерело: Cell Press
