Більші мізки розширюють регіони мислення, але вартістю

ВІДЕО: Великі привілеї та витрати на мозок Доктор Армін Разнахан, відділ нейрогеноміки розвитку NIMH

Нове дослідження виявило, що чим більший мозок, тим більше його додаткова площа доводиться на зростання в мислячих ділянках кори або зовнішньої мантії за рахунок відносно повільнішого зростання в емоційних, сенсорних та рухових областях нижчого порядку.

Це відображає модель змін мозку, що спостерігаються в процесі еволюції та індивідуального розвитку, причому області вищого порядку демонструють найбільше розширення, стверджують дослідники з Національного інституту психічного здоров'я (NIMH).

Дослідники також знайшли докази, що пов'язують райони, що сильно розширюються, з вищим зв'язком між нейронами та більшим споживанням енергії.

"Подібно до того, як для масштабування садового сараю до розмірів особняка потрібні різні частини, здається, що мізки великих приматів повинні будуватися з різними пропорціями", - пояснив Армін Разнахан, доктор медичних наук, доктор філософії NIMH Інтрамуральна програма досліджень (IRP).

«Потрібно зробити додаткові інвестиції в частину, яка інтегрує інформацію, але це не означає, що краще мати більший мозок. Наші висновки більше говорять про різні організаційні потреби головного та меншого мозку ».

Для дослідження дослідники NIMH разом із колегами з більш ніж шести дослідницьких центрів, що співпрацюють, проаналізували магнітно-резонансну томографію сканування мозку понад 3000 людей із Філадельфійської нейророзробної когорти та проекту Human Connectome.

Зони кори, що демонструють відносно більше розширення у більшому мозку, розташовані на вершині ієрархії мережі і спеціалізуються на функціональному, мікроструктурному та молекулярному інтегруванні інформації із систем нижчого порядку, за словами дослідників.

Оскільки ця тема зберігається в процесі еволюції, розвитку та міжособистісних варіацій, видається, що це глибоко вкорінений біологічний підпис, припустив Разнахан.

«Не всі області кори створені рівними. Здається, регіони, що швидко розширюються, вимагають вищих біологічних витрат », - сказав він. "На вирощування зайвої тканини витрачаються біологічні" гроші ". Ці регіони, здається, жадібніші у споживанні енергії. Вони використовують порівняно більше кисневої крові, ніж регіони з низьким розширенням. Експресія генів, пов’язана з енергетичним обміном, також вища в цих регіонах.

"Це дорого, і природа навряд чи витратить, якщо не поверне свої інвестиції".

Оскільки люди з певними психічними розладами демонструють зміни в розмірах мозку, пов'язані з генетичним впливом, нові карти кори можуть покращити розуміння зміненої організації мозку при розладах, відзначають дослідники.

Регіони, що розширюються вище, також пов'язані з різними порушеннями нейророзвитку, тому нові уявлення можуть містити підказки щодо розуміння того, як генетичні зміни та зміни навколишнього середовища можуть вплинути на вищі психічні функції, додають дослідники.

"Наше дослідження показує, що відбуваються послідовні організаційні зміни між великим і малим мозком", - сказав Разнахан. "Спостереження за тим, що мозок повинен постійно налаштовувати себе по-різному як функцію його розміру, важливо для розуміння того, як мозок функціонує у станах здоров'я та захворювань".

Дослідження було опубліковано в Наука.

Джерело: Національний інститут психічного здоров'я